中厚板轧机轧辊轴向窜动原因探讨及消除

【摘 要】本文重点介绍了中厚板轧机在轧制过程中由于各种原因造成的轧辊轴向窜动，并探讨了轧辊轴向窜动对带钢平直度及其横断面几何精度等的影响，文中分析了产生轧辊轴向力的原因，从产生轧辊轴向窜动的主要因素着手控制，从而有效地消除轧辊轴向力，显著提高了中厚板轧机轧制精度及产品质量。

【关键词】轧辊轴向力；轴向窜动；轴承

1 引言

在中厚板四辊轧机的正常轧制过程中，在无工艺性要求的前提下，轧辊出现轴向位移是不允许的。然而在实际生产过程中，因各种原因会使得轧辊受到轴向力，当轴向力超过轧辊轴向约束力时，便会出现轧辊轴向窜动。虽然四辊中厚板轧机对轧辊均设有轴向固定装置，当轴向力过大超过约束力时，便会对轧辊轴向约束装置造成破坏，并引起轧辊轴向窜动。引起轧辊轴向窜动的主要因素包括：压下量不等、轧辊不水平、连轧机轧制线偏离中轴线、轧辊加工面螺旋刀痕、轧辊有锥度、联接轴附件老化、原料咬入不正、衬板或轧辊扁头严重磨损等。其中轧辊轧制轴线出现空间交叉为引发轧辊轴向窜动的常见原因，这一点在正常生产中常常被我们忽视，这一原因尤其表现在四辊车L机组中。

在成品架次的轧机窜辊直接影响到成品的质量；在中间道次出现窜辊会使轧件出现偏差，增加了轧机的调整难度和调整次数，并且越是靠近成品架次的轧机窜辊越影响成品的质量。窜辊现象不但增加了调整工的劳动强度，还严重影响到了产品的质量、产量，从而破坏了正常的辊系，引起轧辊轴承早期失效，严重时会造成继发性事故，给企业造成巨大经济损失。因此，探讨四辊式中厚板轧机轧辊轴向窜动的原因，找出防范措施是很有必要的。

2 轧辊轴向窜动原因分析

经过现场观察过钢及图纸分析，轧机窜辊的主要原因出在在轧机的结构上：（1）由于维修时拉杆螺母要从轴承座里面拆卸出来或安装进轴承座里面，轧机轴承座与拉杆螺母之间的配合存在间隙；（2）轧辊轴向调整装置之间存在间隙，间隙存在于调整的蜗杆蜗轮及轧辊轴向移动的螺纹副之间。

2.1 支承辊压下带来的轴向力

由于不均匀沉降、磨损、备件制造等因素，轧机两侧（传动侧、操作侧）顶上（压下）装置的标高会产生水平偏差（图1）。在这个水平偏差的作用下，轧辊即会产生轴向推力FZ，FZ=FY×sinα。通常轧辊轴承档间距大于2000mm，当水平标高偏

差小于2mm时，轧辊所受到的轴向力FZ≈0.1FY。

图1 轧辊受力示意图

2.2 轧辊交叉带来的轴向力

轧辊交叉通常是因为衬板（窗口）磨损、轴承座安装不当造成的。由于其无法直接测量，故隐蔽性和危害性均比较大。当上下工作辊平行时，工作辊之间是线接触，其轴向力为0；当上下工作辊交叉时，工作辊之间是点接触，此时轧辊间最先接触的部位为边部，此时原本工作状态不受轴向力的工作辊轴承，不仅受到轴向分力FZ，还受到一个FS1×L的力偶（图2）。

图2 工作辊点接触时的受力分析

此时FZ=FY×sinα

sinα=X/0.5L

式中X—轴向位置偏差；

L—轴承档间距。

以1580轧辊为例，若此时衬板偏差为±1mm/m，

则：FZ=0.1FY

2.3 影响轴向串动的因素

（1）棍系间隙及有关零件弹性变形在轧辊存在轴向交叉情况下，轧件被咬入后，轧辊开始沿着轴向运动，辊系轴向间隙逐渐减小至消除，有关零件开始弹性变形，轴向力逐渐加大，使工作辊与轧件之间或工作辊与支撑辊之间产生轴向滑动。

（2）轧件形状的影响轧辊交叉时，工作辊的轴向移动受阻后，将给轧件一反作用力，使轧件产生横向剪切变形趋势。若轴向力很大时，轧件与轧辊之间则发生相对轴向滑动。显然，轧件越厚，越易产生剪切变形，这就是厚轧件轴向力不明显，而板带轧机轴向串动明显的原因之一。

（3）交叉角的影响显然，交叉角越大，越易引起辊系间隙及零件弹性变形，轴向位移量越大。

（4）压下量的影响压下量越大，轧制力越大，轴向力也越大。压下量增加，前滑区加大，轴向力方向不同时，随压下量增加的趋势小于轴向力相同方向时随压下量增加的趋势。板带轧机轧制力大，所以板带轧机轴向串动明显。

（5）轴向定位对称性的影响在四辊轧机中，为保持轧辊的稳定性，工作辊中心连线相对于支撑辊中心连线偏移一定距离e，从而使轧辊处于稳定状态。在有轴何力情况下，若约束反力不对称，轴向力F与反力N形成一个力偶，迫使轧辊倾斜，从而产生更大的轴向力，同时破坏轧辊的稳定性，使轧机调整困难，生产难以正常进行。这种现象在轴承座与牌坊的间隙过大时尤为明显。

（6）摩擦系数的影响摩擦系数越大，轴向力越大，这是造成旧轧辊轴向串动明显的原因之一。

3 轴向窜辊的危害

四辊轧机的工作辊在辊系中相当于“浮动”状态，又有同时受两个轴向力作用的可能性，儿乎全部由轴向压板承担，所以其轴向串动表现明显。轴向力的危害是：压下装置的设备运行精度与轧辊安装的精度，均会带来较大的轴向力，