黃 濤

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川610052)

國(guó)內(nèi)所有鋁熱軋生產(chǎn)線中所配置的熱粗軋機(jī)，入口側(cè)和出口側(cè)均安裝有上導(dǎo)衛(wèi)裝置，典型的結(jié)構(gòu)形式如圖1，上導(dǎo)衛(wèi)裝置為焊接結(jié)構(gòu)件，提升缸(兩件)安裝在支承輥平衡梁上，兩側(cè)通過(guò)帶滑板的夾塊與牌坊上的導(dǎo)向鍵配合，實(shí)現(xiàn)定位和上下運(yùn)動(dòng)，夾塊通過(guò)3顆M42的雙頭螺柱與上導(dǎo)衛(wèi)裝置固定。工作時(shí)，上導(dǎo)衛(wèi)裝置端部以恒定的壓力貼合上工作輥導(dǎo)板，跟隨軋輥開(kāi)口度進(jìn)行上下調(diào)整，引導(dǎo)帶材進(jìn)入軋機(jī)，保證軋制順利進(jìn)行。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常發(fā)生上導(dǎo)衛(wèi)裝置導(dǎo)向滑板嚴(yán)重磨損，出現(xiàn)動(dòng)作卡阻，或上導(dǎo)衛(wèi)裝置被翹曲的鋁板坯頭部直接撞壞，導(dǎo)致全線停產(chǎn)，從而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故和設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，制定有效的解決方案，已為幾家鋁加工客戶解決了這一技術(shù)難題。

1 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)事故分析

1.1 事故現(xiàn)狀

某鋁廠熱軋線的寬幅粗軋機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，先后多次發(fā)生上工作輥導(dǎo)板和上導(dǎo)衛(wèi)裝置被上翹的鋁板撞壞的嚴(yán)重事故，如圖2和圖3，導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)數(shù)日。

曾經(jīng)出現(xiàn)的嚴(yán)重事故如下：

(1)入口上導(dǎo)衛(wèi)裝置被撞翻轉(zhuǎn)90°，螺柱全部斷裂，兩側(cè)夾塊嚴(yán)重變形，滑板損壞，部分管損壞，兩件導(dǎo)衛(wèi)提升缸缸桿斷裂，牌坊上的導(dǎo)向鍵完好。

(a)剖視圖

(b)側(cè)視圖圖1 上導(dǎo)衛(wèi)裝置結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Structural diagram of upper guide device

圖2 上導(dǎo)衛(wèi)裝置現(xiàn)場(chǎng)損壞事故
Figure 2 Damage accident of upper guide device on site

(2)上工作輥導(dǎo)板和導(dǎo)板座變形，把合螺栓斷裂，輥身出現(xiàn)局部擦傷，刷輥擺臂局部變形。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)故障分析

對(duì)故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析：

(1)詢問(wèn)事故前，滑板最大間隙2 mm～3 mm，屬于磨損嚴(yán)重，分析上導(dǎo)衛(wèi)裝置與上工作輥導(dǎo)板接縫間隙大于20 mm。

(2)查看生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，導(dǎo)衛(wèi)提升缸壓力設(shè)定為8.5 MPa，未出現(xiàn)失壓現(xiàn)象。

(3)查看生產(chǎn)錄像以及撞擊痕跡，確定事故出現(xiàn)在第14道次，鋁板軋制過(guò)程出現(xiàn)嚴(yán)重翹頭及不規(guī)則張口，直接撞擊入口上導(dǎo)衛(wèi)裝置接縫處，如圖4所示，軋件較大的撞擊力F造成設(shè)備損壞。

圖3 上工作輥導(dǎo)板被撞變形Figure 3 The upper working roller guide plate deformed by hitting

圖4 軋件翹頭撞擊上導(dǎo)衛(wèi)裝置接縫部位
Figure 4 Joint position of upper guide device impacted by warped head of rolling piece

2 故障處理方案

通過(guò)以上現(xiàn)狀分析，制定以下解決方案并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施：

(1)加工相關(guān)零件，對(duì)局部零件進(jìn)行改制。

(3)對(duì)上導(dǎo)衛(wèi)裝置導(dǎo)向槽進(jìn)行加固改制，如圖7和圖8所示。在導(dǎo)衛(wèi)裝置夾塊安裝部位的機(jī)體上下增焊導(dǎo)向塊，延長(zhǎng)導(dǎo)向段(由原來(lái)的500 mm延長(zhǎng)到900 mm)，增加滑板與固定導(dǎo)向鍵的接觸率，改善受力情況。新增導(dǎo)向塊采用新型結(jié)構(gòu)，利用鍵和焊縫受力的方式，減輕原機(jī)體單側(cè)3根螺柱的拉應(yīng)力。

圖5 修改后的滑板尺寸公差Figure 5 Modified sliding plate size tolerance

圖6 導(dǎo)衛(wèi)裝置新增導(dǎo)向槽
Figure 6 New guide groove for guide device

圖7 導(dǎo)衛(wèi)裝置新增導(dǎo)向槽現(xiàn)場(chǎng)改造
Figure 7 Field renovation of new guide groove for guide device

(4)對(duì)上導(dǎo)衛(wèi)裝置與上工作輥衛(wèi)板鏈接端頭進(jìn)行改造，如圖8和圖9所示。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割改造，以配合上工作輥衛(wèi)板的缺口(缺口為新改造方案)進(jìn)行交叉布置，改善過(guò)渡面，減少翹頭撞擊接縫的風(fēng)險(xiǎn)。

(5)對(duì)上工作輥導(dǎo)板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，如圖10和圖11所示。將未撞壞的上工作輥導(dǎo)板利舊加工改造成傾斜布置，并增加斷續(xù)缺口；新加工導(dǎo)板改為帶沉臺(tái)結(jié)構(gòu)。

圖8 上導(dǎo)衛(wèi)裝置改造方案(切割缺口)Figure 8 Modification scheme of upper guide device (cutting notch)

圖9 上導(dǎo)衛(wèi)裝置現(xiàn)場(chǎng)改造作業(yè)(切割缺口)
Figure 9 Field modification of upper guide device (cutting notch)

圖10 上工作輥導(dǎo)板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造
Figure 10 Structural renovation of upper working roll guide plate

3 現(xiàn)場(chǎng)改造方案效果檢查

本次技術(shù)改造延長(zhǎng)了上導(dǎo)衛(wèi)裝置的導(dǎo)向槽長(zhǎng)度，大大改善了導(dǎo)向滑板、夾塊以及鏈接螺柱的受力狀況，同時(shí)上導(dǎo)衛(wèi)裝置和上工作輥導(dǎo)板之間采用齒型交叉接縫形式，彌補(bǔ)了原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的間隙問(wèn)題(設(shè)計(jì)間隙+變形間隙>20 mm)，有效避免了卡料風(fēng)險(xiǎn)，保證軋件能順利導(dǎo)向，大大提高了設(shè)備的可靠性和利用率。

以上技改方案得到了現(xiàn)場(chǎng)用戶認(rèn)可，并在現(xiàn)場(chǎng)順利實(shí)施，連續(xù)生產(chǎn)一年來(lái)，未發(fā)生一起撞擊事故。每個(gè)班次對(duì)上導(dǎo)衛(wèi)裝置進(jìn)行了點(diǎn)檢作業(yè)，均未發(fā)現(xiàn)異常，未出現(xiàn)螺柱斷裂現(xiàn)象，上導(dǎo)衛(wèi)裝置上下動(dòng)作順暢，導(dǎo)向滑板壽命提高30%左右。

圖11 改造后上導(dǎo)衛(wèi)裝置與上工作輥導(dǎo)板齒型貼合Figure 11 Tooth fitting of the upper guide device and the upper working roller guide plate after modification

4 總結(jié)

對(duì)鋁熱軋現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)粗軋機(jī)上導(dǎo)衛(wèi)裝置在軋制生產(chǎn)過(guò)程中被意外撞壞的情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障分析，制定現(xiàn)場(chǎng)解決方案，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后，很大程度地改善了上導(dǎo)衛(wèi)裝置的受力狀況，保證了正常生產(chǎn)，未出現(xiàn)被軋件直接撞壞的現(xiàn)象。但是因?yàn)槠涔逃械脑O(shè)計(jì)缺陷，致使不能徹底解決問(wèn)題，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度提出以下改進(jìn)思路：

(1)解決原提升吊點(diǎn)不合理問(wèn)題，設(shè)備重心偏內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致出現(xiàn)外翻趨勢(shì)。

(2)解決導(dǎo)向段長(zhǎng)度過(guò)短，把合鏈接強(qiáng)度薄弱問(wèn)題，滑板磨損嚴(yán)重，螺栓易斷。

(3)解決導(dǎo)衛(wèi)裝置與上工作輥導(dǎo)板接縫問(wèn)題，容易出現(xiàn)卡料現(xiàn)象。

(4)解決原導(dǎo)衛(wèi)水平段過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，容易被軋件撞擊。

(5)解決導(dǎo)衛(wèi)提升缸工作同步性和穩(wěn)定性。

通過(guò)理論計(jì)算和三維結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大改善上導(dǎo)衛(wèi)裝置的運(yùn)行受力情況，可進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性，提高生產(chǎn)線的有效生產(chǎn)時(shí)間，降低維護(hù)成本。