谈谈酸洗冷轧厂酸洗废边卷取机常见故障与改善措施

摘要：为了适应钢铁市场的发展及需要，创造更大的经济效益，各冷轧厂相继在酸轧机组圆盘剪之后增加了废边卷取机，它的主要作用是将圆盘剪切下的边丝卷取成卷以便于运输，提高废边的利用价值。本文概述了酸洗废边卷取机的常见故障及产生这些故障的主要原因。为了降低废边卷取机的故障停机时间，改善设备的运行状况，采取了相应的预防及改进措施。
关键字：废边卷取机 ；常见故障；故障原因分析；预防及改进措施
1.引言
随着钢铁市场的发展及需求，国内各冷轧厂酸轧机组在圆盘剪之后增加的废边卷取机，所有技术和机械设备都由国内生产厂家提供制造。攀钢冷轧厂于2003年将原来独立的酸洗机组和轧机机组进行了联机改造，在联机改造时新增加了废边卷取机这一设备。

2.废边卷取机的工作原理及现状

2.1 废边卷取机的工作原理

废边卷取机主要由夹送装置、卷取机构和提升输出装置三部分组成，其结构如图一和图二所示。工作原理：圆盘剪切下的废边头到达卷取机时，卷筒夹紧缸推动主动卷筒向被动卷筒方向运动，从而夹住废边带头开始卷取。卷完一个卷后，卷筒夹紧缸回缩，废边卷就从卷筒上被卸下脱落到下面的料槽里，然后又开始按前述的步骤进行下一卷的卷取工作。

2.2 废边卷取机的现状

由于废边卷取机是首次在机组投入使用，技术不是很完善，设计也存在缺陷，造成废边卷取机在运转过程中经常出现故障，平均每月故障时间达4小时，直接影响了废边卷取机的连续正常运行。通过现场观察统计分析，找到了造成酸洗废边卷取机故障居高不下的主要原因：料槽销轴易断裂、钢绳变形及调整时间长、布线液压缸安装不合理及滑板卡阻、主传动轴易断裂等。2011年12月至2012年3月废边卷取机故障时间表如下：

3.废边卷取机常见故障分析

3.1料槽销轴易断裂

该废边卷取机设计了两个料槽，其结构布置如图一所示。接料槽的主要作用是接住卷取机卸下的废边丝卷后提升，将废边丝卷倒入提升槽内，提升槽提升到一定高度后废边丝卷就通过滑槽滑到废边间内，再通过汽车运走。为了顺利将废边丝卷倒出料槽，接料槽和提升槽在尾端都设计了翻板。如图一所示，销轴方的一端固定在料槽底部，圆的一端穿过翻板插入滑块内，通过销轴将料槽和翻板连接起来，当卷筒轴转动便带动钢绳使料槽提升。卷筒由于直径不一样，绕过卷筒的钢绳在提升过程中料槽就发生倾斜，前端高后端低，废边丝卷就逐渐滑到翻板处，而同时翻板沿着支架上升，当达到极限位时翻板就脱离支架落到下个接卷的物体上，废边丝卷就沿着翻板滑到下一个接卷物体上，此时翻板就起到过渡板的作用。
在生产使用过程中经常发生料槽销轴断裂故障，通过观察分析发现该销轴所受冲击力太大，难以保证使用寿命。当卷取机卷筒卸卷后，废边丝卷滚入接料槽，废边丝卷的重力和惯性力就直接垂直作用在料槽上。如图一所示，两个料槽都是设计为前端直接接触地面，而后端则是翻板接触地面，作用在接料槽的力就通过翻板直接转嫁作用在销轴上，销轴就要承担很大的剪切力。

3.2料槽钢绳易变形及调整时间较长

在使用的过程中经常发生料槽无法提升或者料槽提升了而翻板无法翻转的故障。经检查发现主要原因是：料槽的钢绳在使用一段时间后发生拉伸永久变形，这样就会造成料槽两端的钢绳不一样长，料槽在提升时就会发生倾斜使翻板与立柱之间产生干涉，从而造成料槽卡阻或者翻板无法翻转。

3.3布线液压缸安装位置设计不合理及滑板卡阻

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为了卸卷方便，卷筒设计成锥形，为了使卷取的废边丝卷取整齐，该卷取机设计了一个布线液压缸，推动卷取机在卷取时做布线运动。由于该液压缸设计在机架内，拆装很不方便，且连接螺栓无法检查并紧固，曾发生多次液压缸缸头连接螺栓剪断的故障，处理时如图二所示需将中大拖板与右大拖板拆开才能进行施工，时间长达8小时。而且液压缸漏油也要将中大拖板与右大拖板拆开，把液压缸缸头连接螺栓拆除后，再把右大拖板脱开使液压缸露出来，才能进行漏油处理，更换液压缸也需上述步骤，维修起来很不方便。同时该卷取机的滑板长达5米，且采用的是燕尾槽结构，滑板间隙难以调准确，经常发生滑板卡阻故障。

3.4主动卷筒传动轴易断裂

每次主动卷筒传动轴断裂，都是在与联轴器相连接的轴颈处断裂，经过检查分析主要是由以下两个原因造成：
1.原设计的联轴器为刚性联轴器，对同轴度要求较高，只要更换马达未找正（此处因空间狭窄用仪表找正比较困难）就会使主动轴在转动时产生甩动，易造成主动轴断裂。
2.由图三主动轴结构图中可以看出，原设计存在缺陷。首先轴颈处变径太大，由φ80mm直接变为φ45mm；其次轴颈处没有倒圆，极易造成应力集中，从而导致轴颈处断裂。

4.废边卷取机常见故障的预防及改进措施

4.1改进销轴结构，增设挡块和支座

针对料槽销轴易断裂故障主要的改造思路是减小销轴所受的外力，并尽可能增大销轴圆端的直径，从而增大销轴的承载能力。其改造方案如下：
1.原设计销轴圆端直径为30mm，现把它改为40mm（最大只能改为40mm，大于40mm时会与翻版产生干涉，影响翻板的翻转）。
改造后销轴圆面积为：
πR2=π×40mm2=5024mm2
改造前销轴圆面积为：
πR2=π×30mm2=2826mm2
改造后销轴的圆面积是改造前的1.78倍，也就是说改造后的销轴承载能力是改造前的1.78倍，这样就大大增强了销轴承受载荷的能力，从而避免了销轴的断裂。
2.如图四所示将料槽适当提高，在料槽底部制作一对支架，就像一个“凳子”支撑住料槽，使翻板脱离地面。这样在卸卷时，边丝卷滑落到料槽里所产生的冲击由料槽本体承受，就不会直接作用在销轴上，从而避免了销轴的断裂。

4.2增加钢绳调整装置

针对钢绳易变形调整时间较长故障主要的改造思路是增加钢绳调整装置，使钢绳调整比较方便快捷。如图四所示在接卷槽卷筒处每根钢绳增设一个张紧轮，当钢绳发生变形可以直接调节张紧轮的松紧来调整钢绳；提升槽由于位置原因无法增设张紧轮，在绳轮底座增设调节螺钉，通过调节螺钉就可以变动绳轮的位置，从而可以调整钢绳。在提升槽垂直钢绳上各增加一个调节螺杆，绳头固定在调节螺杆上，调节螺杆上端为左旋螺纹，下端为右旋螺纹，转动调节螺杆就可以调整钢绳的长短。由图四还可看出，过去提升槽垂直钢绳绳头固定在滑块上，由于滑块在翻板下，更换钢绳时需将提升槽提起，翻板翻开才能更换钢绳，改造后绳头在翻板上面，这样便可以直接更换钢绳。

4.3改变布线液压缸安装位置，重新选型

针对布线液压缸安装位置设计不合理及滑板卡阻故障的改造思路是改变该液压缸安装位置，将其安装在机架外，同时适当增大液压缸的工作能力，这样便增大了液压缸的推拉力，避免滑板卡阻。
改造方案如图五所示，将机架内的布线液压缸移到机架外。考虑到液压缸底座加工安装便捷和液压缸维护简便，选用C型液压缸，根据其布线行程大小且考虑到机组备件的通用性，故选用生产线上所使用的液压缸，型号为：CD250C100/70-700B10/02CADMA，原液压缸型号为YHG1-E80/56-600LJ1，虽然行程增大了100 mm，但是由于有布线极限，所以对布线没有任何影响，同时原液压缸的工作面积为：
π（R2-r2）=π（402-282）mm2=256

2.24mm2，

而改造后的液压缸的工作面积为：
π（R2-r2）=π（502-352）mm2=400

3.5mm2

改造后液压缸的工作面积是改造前的1.56倍，这样在系统压力不变的情况下，改造后液压缸的推拉力是原液压缸的1.56倍，避免了滑板卡阻。

4.4重选联轴器并增大轴径变径处尺寸

针对主动卷筒传动轴易断裂故障的改造思路是减小主动轴因联轴器原因所产生的外力，并尽可能增大主动轴轴颈变径处的直径，从而增大主动轴的承载能力。其改造方案如下：
1.对联轴器进行重新选型，选用的联轴器应对同轴度要求不高，维护简便，不用螺栓连接，同时新选联轴器额定扭矩应大于马达输出的最大工作扭矩，基于以上原因决定选用梅花弹性联轴器，马达的输出最大工作扭矩为1035 N·m，所以选用ML7梅花弹性联轴器，其最大工作扭矩为1120N·m，可以满足需要。梅花弹性联轴器结构见图六所示。
2.对主动轴进行改动，将轴颈变径处直径由φ45mm改为φ70mm，同时在轴颈处进行倒圆处理，避免应力集中。
原轴颈处的工作面积为：
πR2=π45mm2=636

1.7mm2，

而改造后轴颈处的工作面积为：
πR2=π70mm2=1539

3.8mm2

改造后轴颈的工作面积是改造前的2.4倍，这样在传动部位未发生变化的情况下，改造后轴颈处的强度是改造前的2.4倍，完全可以避免轴颈的断裂。

5.结束语

尽管酸洗废边卷取机不是酸洗段的重要设备，但是酸洗废边卷取机的作用是不容忽视的。在实际生产中由于废边卷取机每月出现故障的时间较长，不仅增大了设备维护人员的工作量，而且还时常会影响正常的生产。
通过采取本文所介绍的预防及改进措施后，改善了设备的运行状况，大大降低了废边卷取机的故障停机时间，由原来的平均每月4小时降到现在的每月

1.82小时，生产节奏比较流畅，保证了机组的连续生产，成效显著。

参考文献
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（2） 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2005
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（4） 廖念钊，古莹菴，莫雨松等.互换性与技术测量第四版[M].北京：中国计量出版社，2000年
作者简

摘自：硕士论文格式www.udooo.com

介：权国安（1986年8月），男，青海互助县人，本科，助理工程师；工作单位：攀钢集团西昌钢钒有限公司冷轧厂。