矫直机支承辊结构改造及发展趋势

　　轧件在轧制、热处理、冷却及运输过程中产生的缺陷，在冶金加工厂中常用矫直机加以纠正。矫直在冷轧、热轧等轧制过程中已成为一道必不可少的工艺。矫直机除能纠正轧件的形位缺陷以外，还有破鳞、抗皱和改善轧件产品力学性能的作用。随着用户对轧件，特别是对冷轧板、热轧板的品质要求越来越高，因此就如何提高矫直机本身的力学性能、加工精度及延长维修周期、降低生产成本也成为冶金机械研究的内容。
　　1　矫直机支承辊的结构
　　以热轧矫直机为例，其支承辊由多辊组合，支承辊上下两两与工作辊交错排列。热轧板则在两排工作辊间通过，其在纵向和横向得到矫正。为保证矫直质量，矫直机的工作辊均采用直径较小、容易弯曲的单一辊形，而支承辊则采用可单体调节的轴向分段形式，以控制工作辊的弯曲挠度。
　　原矫直机上、下支承辊基本结构相同，均采用辊颈轴承双支承结构，考虑在矫直过程中便于去除氧化铁粉等杂质的因素，下支承辊的工作表面呈螺旋槽，并在安装时，同组内及组与组之间，左右前后均以交错螺旋方向配置。其结构存在以下问题：（1）轴承承载能力较弱，使用寿命较短。（2）轴承密封性差，润滑条件不足。（3）支承辊运动精度差。
　　2　新型矫直机支承辊结构
　　根据对原矫直机支承结构的分析及几年来的实际使用中存在的问题，我们与杭州佩灵技术贸易开发公司共同研究先后对宝钢2050热轧l1、l2矫直机支承辊进行改造，特别是l2在吸取l1的基础上作了近一步地更新，取得了显著的成效。
　　新型矫直机支承辊的结构（图1）将原有的辊颈支承改为固定支承的滚动轴承单元，其结构特点如下。
　　2.1 提高了支承辊的承载能力
　　以l2矫直机支承辊（轴颈支承轴承为双列圆柱滚子轴承SL185007）为例，将传统的双支承结构改为滚筒型结构，将支承辊作为一个滚动轴承单元，即支承辊辊轴作为轴承的内圈，支承辊的辊体作为轴承的外圈，在辊轴和辊筒间安装滚动体，支承辊的两端直接由墙板固定。支承辊的承载能力为
　　式中
　　f_c——滚动体直径与节圆直径之比的滚子修正系数
　　i——滚动体列数
　　L_eff——滚动体的有效长度
　　Z——一列滚动体的个数
　　D_a——滚动体直径
　　与原结构轴承的承载能力相比，提高1.461倍，轴承使用寿命提高3倍多。
　　2.2 提高了轴承的密封性能
　　新结构矫直机支承辊的轴承滚动体在辊筒内，同时两侧采用内骨架双唇口密封，大大提高了轴承密封性能，有效地防止氧化铁皮进入滚动体间，经实践证明，经对使用的新结构的支承辊拆开检查，在轴承元件内，几乎无氧化铁皮及杂物进入滚动体、内滚道及外滚道的工作表面，磨粒磨损现象也不再发生。
　　2.3 有效地提高了支承辊本身的运动精度
　　由于支承辊与墙板采用无滚动的支承，所以支承辊的运动精度只取决于辊筒、辊轴和滚动体三者的加工精度，因此影响运动精度的累积误差的因素就少。
　　新结构矫直机支承辊的运动精度为0.008mm（实测运动精度为0.003mm）。
　　2.4 轴向窜动得到限制
　　矫直机在矫直过程中，往往会产生轴向力，导致轴承及整个支承辊发生轴向窜动。l2精矫机根据l1精矫机的使用情况，采用配磨轴向挡圈将支承辊的轴向窜动量控制在0.65mm范围内，这对延长密封件寿命及轴承寿命都起到了积极作用。
　　3　国外矫直机支承辊结构发展趋势
　　随着轧钢工业的发展，用户对轧件的形位公差、表面质量的要求也越来越高，因此国外先进国家对矫直机支承的结构研究也越来越深入，并已取得了成熟的经验。日本NSK轴承公司已把分段支承辊作为轴承单元之一。其结构特点如下。
　　3.1 低扭矩、高可靠性的密封结构
　　支承辊是依靠工作辊的摩擦力而驱动，如支承辊自身的扭矩过大，就会在支承辊与工作辊间发生滑动，引起辊面的粗糙、划伤，从而影响轧件的表面质量，因此在防止外界杂物及压延液进入轴承的前提条件下，采用高可靠性的迷宫密封及侧面双重密封，可以保证支承辊在低扭矩下转动又具有可靠的密封性能。
　　3.2 增大支承辊的强度和刚性
　　新型支承辊在轧辊的尺寸允许条件下，采用滚针及多排圆柱滚子作径向支承，采用单列球轴承作为轴向定位有利支承辊的强度和刚性的提高。
　　3.3 采用优质的轧辊材料
　　由于支承辊的工作条件比较苛刻，支承面常发生腐蚀和磨损，因此日本NSK轴承公司的新型支承辊采用AWS耐腐蚀钢料，并经特殊热处理后，支承辊表面硬度、耐磨性能均有明显的提高。
　　3.4 提高支承辊的精度，改善辊面质量
　　由于改变了传统的双支承形式，支承辊的精度有了很大提高，NSK公司特别强调支承辊的相互高度差及本身的运动精度，同时为了有效地保护工作辊的表面，对支承辊的表面粗糙度提出更高要求，同时对支承辊表面边缘采用圆弧修正，消除了边缘压力，使载荷分布更加均匀合理。
　　热轧2050矫直机l1、l2均已改造完毕，新型矫直机支承辊的质量及矫直机的整体质量有了明显的提高，特别是l2矫直机支承辊在密封、轴向窜动及卡簧配置等在l1改进基础上有了很大改进，承载能力也有了提高。经实际使用l2矫直机仅一年节省轴承费用50万元，维修人工费14万元，共计直接成本节省64万元（估计间接成本节省100万元）取得了明显的经济效益。