邹中升 徐梦欣

(中冶赛迪上海工程技术有限公司 上海200940)

1 前言

弯辊是在轧制过程中向工作辊轴承座施加外力，通过改变轧辊的挠度来快速改变承载辊缝的形状，进而达到控制板形的目的；窜辊是指工作辊沿轴线方向窜动，均匀带钢边部附近轧辊磨损，延长工作辊寿命，在使用带凸度轧辊时，工作辊的轴向移动还可改变辊缝的凸度，窜辊在优化工作辊磨损的同时提高了带钢凸度的控制范围能力，降低了工作辊的过度挠曲。目前，新建热连轧精轧机为了控制板形、延长轧辊工作时间、实现自由轧制一般都设有工作辊弯辊和窜辊功能。

2 设备组成及主要结构形式

1)功能描述

轧机工作辊窜辊是利用分别布置在轧机上下工作辊操作侧入口和出口的四个液压缸来实现轴向窜动，液压缸带位置传感器，用于控制窜动量。

轧机工作辊弯辊利用多个液压缸，分别安装在牌坊或支撑辊轴承座上，对工作辊轴承座施加一定的力来改变工作辊全长的受力状态，根据力与带材轧制抗力方向是否相同，分为正弯和负弯，综合考虑设备维护与功能的均衡，目前主流的轧机仅配置正弯功能。

以上仅是弯辊窜辊功能实现的技术路线，具体到设备结构略有差别。

2)设备结构形式

弯辊-窜辊装置根据操作时装置相对牌坊的运动情况，分为固定式和活动式。

(1)固定式弯窜结构

固定式弯窜装置安装在机架窗口内入口和出口的两侧，弯辊块与牌坊采用螺栓+键的方式连接，传动侧弯辊块集成有弯辊缸，操作侧弯辊块集成有弯辊、窜辊、工作辊锁紧；窜辊时弯辊液压缸相对于牌坊静止，活塞顶面与工作辊轴承座相对滑动；工作辊锁紧机构采用旋转式结构，锁紧机构套在窜辊缸上，并在锁紧缸驱动下绕其旋转；窜辊液压缸通过导向套将窜辊力传递给工作辊轴承座；图1是较为成熟的固定式弯窜装置简图。

图1 固定式弯窜结构

(2)活动式弯窜结构

活动式弯窜装置安装在机架窗口内入口和出口的两侧，固定块与牌坊采用螺栓+键的方式连接，上、下弯辊块与固定块间设置耐磨衬板；传动侧弯辊块集成有弯辊缸、工作辊锁紧，操作侧活动块集成有弯辊缸、窜辊缸、工作辊锁紧缸；弯辊块在操作侧窜辊缸的驱动下在固定块内滑动，窜辊时两侧弯辊缸带动工作辊轴承座一起相对轧机牌坊移动；工作辊锁紧采用插销式，窜辊缸活塞杆与固定块采用螺栓连接。图2是较为成熟的活动式弯窜装置设备简图。

图2 活动式弯窜结构

3 弯窜装置导向机构

弯窜装置在高度上布置在轧线附件，轧机工作时弯窜装置附近水量非常大，尤其是下弯辊块，润滑脂很难形成很好的附着；轧机在咬钢、抛钢、加减速及正常轧制时，轴承座振动和冲击会通过弯窜装置传递到牌坊上，弯窜装置长期处在大冲击、润滑条件差的工况下工作。

活动式弯窜机构弯辊块与固定块导向采用平面导向衬板结构，衬板暴露在外，水中夹杂的氧化铁皮等杂质进入导向面影响润滑效果，造成导向衬板磨损，导向间隙维护工作量大。固定式弯辊块是固定的，不存在与牌坊间的导向面润滑问题，没有衬板润滑及磨损问题。

4 轧辊轴承载荷

活动式弯窜机构执行窜辊时弯辊块与轴承座一起窜动，弯辊力作用在轧辊轴承的位置不变，不存在工作辊轴承因窜辊操作造成偏载，影响工作辊轴承的寿命。

固定式弯窜机构弯辊缸是固定的，是通过轧辊轴承座与弯辊缸间的滑动来实现窜辊的，窜辊后弯辊缸与轴承座的相对移动会造成工作辊轴承的偏载，且随着窜辊量的增加，偏载加剧，缩短工作辊轴承寿命或直接造成轴承损坏[1～2]，尤其是在老轧机改造时候，必须充分考虑窜辊对轴承载荷分布情况的影响。

从以往的生产数据来看，同一产线在一定时期内加大窜辊量对工作辊寿命贡献是有限的，如最大窜辊量150mm与最大窜辊量200mm的模式下辊耗基本没有差异，特别是在窄规格轧机上。

5 弯辊缸

固定式弯窜和活动式弯窜的弯辊缸都直接作用到工作辊轴承座上，承受轧辊轴承座的震动和冲击，在接触面无相对滑动时，轧辊轴承座的振动会带动活塞杆摆动，造成弯辊液压缸密封磨损和端盖螺丝松动；接触面间有相对滑动时，接触面压强大，活塞杆端头和轴承座接触面磨损快，易在接触处形成凹坑，固定式弯窜机构窜辊时弯辊缸相对轴承座相对滑动，接触面状态不良，造成弯辊缸承受窜辊力；活动式弯窜机构在窜辊时弯辊缸相对轴承座无滑动，不存在因接触面不良弯辊缸承受窜辊力的问题。在使用多个小直径弯辊缸的结构中，油缸数量多，个别油缸故障很难及时发现和处理，窜辊时易出现上下工作辊交叉的现象。

固定式弯窜机构弯辊缸采用一只贯穿式带导向套的液压缸，上下设置大直径的导向套，虽然窜辊时轴承座在弯辊缸活塞顶存在滑动摩擦，但是导向套对径向力的隔绝、弯辊缸的保护效果比较突出，加之弯辊缸数量少，弯辊缸漏油问题有一定改善，但导向套法兰盖因承受径向力较大同样会出现螺栓松动、导向非正常磨损等问题。鉴于弯辊缸漏油及回油污染问题比较严重，越来越多的钢厂将弯辊液压系统独立出来。

6 窜辊缸

固定式弯窜机构窜辊缸体集成在弯辊块上，通过类似液压缸结构的圆形导向套后带动工作辊轴承座窜动，导向套可承受来自轧辊轴承座各个方向的力，有效保护窜辊缸，延长其寿命。导向套采用圆柱形结构，方便加工制造，导向面的密封、除尘等可以参考技术非常成熟的液压缸结构。

图3 活动式弯窜弯辊缸

活动式弯窜机构窜辊缸体集成在弯辊块上，并随弯辊块窜动，窜辊缸前端通过固定座与牌坊连接。理论上，弯窜块压靠在固定座上，窜辊缸仅带动弯窜块水平移动，不受径向力；但实际工作时，两侧弯辊块与工作辊轴承座存在间隙，轧辊的冲击和震动因接触面润滑油粘结、接触面真空吸附以及锁紧等因素使窜辊缸受径向力，出现缸盖密封破坏、缸盖固定螺丝失效、活塞杆断裂、螺栓杆固定螺栓脱落断裂等问题[3～6]。

图4 固定式弯窜弯辊缸

图5 固定式弯窜窜辊缸

7 锁紧缸

轧辊轴承座与牌坊有一定的间隙，上下轧辊的轴线存在交叉的可能，轧机在换辊后或执行窜辊动作后，上下工作辊、工作辊与支撑辊轴线存在交叉，在咬钢瞬间交叉角快速消失，工作辊轴承座会对锁紧机构产生较大的冲击力，造成锁紧机构变形，无法正常锁死或打开。

活动式弯窜机构采用插销式锁紧结构：锁紧销受结构尺寸影响无法做大，承受径向力能力差，在工作一段时间后出现锁紧不到位、锁紧销变形等故障较多。

图6 活动式弯窜窜辊缸

图7 活动式弯窜工作辊锁紧

固定式锁紧结构采用转动锁紧结构：转动式锁紧装置套在窜辊液压缸外，通过液压缸驱动锁紧套旋转实现锁紧，受力部件的结构尺寸较大，锁紧套衬套抗污染强和精度要求低，锁紧油缸不直接受锁紧力以及冲击力。

图8 固定式弯窜工作辊锁紧

8 小结

本文对目前国内热连轧普遍采用的弯窜结构进行介绍，对弯窜装置中关键部件在生产中暴露出来较为频繁和突出的问题进行了整理，对受力和维护特点进行了剖析，希望本文能在轧机弯窜设备故障排除、设备维护以及改造中提供借鉴和帮助。