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摘要：冷轧可逆轧机的卷取机做为带钢的主要载体，钢卷的重量，并且承受轧制时的张力，而且每次上卷卸卷都需要胀缩径一次，所以其使用一定阶段容易发生故障，本文将对其故障进行分析，并且制定出相应的改进措施。
关键词：冷轧 单机架 卷取机 胀缩 楔形块 扇形板
1.引言
通钢1760可逆冷轧机组于2009年6月投产，投产初期，该机组卷取机多次出现卷筒不涨缩、钳口缸漏油等故障，每次故障排除均需耗时6～15小时，严重制约着生产的正常连续运行，生产制造成本高，工人劳动强度大，同时对产品成材率产生很大的影响。
2.卷筒结构及工作原理
如图1卷筒所示，其结构形式为四棱锥斜楔式，主要由芯轴、滑楔、液压钳口、涨缩液压缸、旋转接头、轴头支撑装置、传动齿轮、轴承等组成。主要技术参数如下：涨径状态卷筒直径：<610mm缩径状态卷筒直径：<585mm涨缩范围：25mm卷筒的有效长度：1760mm卷筒工作原理为：涨缩液压缸推动芯轴中的拉杆作轴向移动，与拉杆装配在一起的十字推头带动滑楔沿着T型槽在芯轴上作轴向相对滑动，滑楔上斜面的T型台沿着扇形板下斜面的T型凹槽作相对滑动，从而实现卷筒涨缩。卷筒涨径时，安装在扇形板上沿芯轴长度方向与芯轴成30°角斜向布置的9个钳口液压缸同时动作使钳口张开，咬入带钢后，卷筒缩径，钳口夹紧带钢，卷筒启动卷取带材，带材卷取2～3圈后机组张紧开始升速正常轧制。
3.存在问题分析
3.1.润滑结构不合理，卷筒不涨缩如图2滑楔所示，卷筒滑动部位注油口在滑动斜面中间位置，注油口直径<5mm，尺寸偏小。在斜面上下部位注油口两侧40mm处各开（2mm×4mm）油槽一处。原设计思路是润滑油由注油口浸入，通过与注油孔联通的中间油槽（2mm×4mm）贯通两侧油槽，两侧油槽油满后溢出，使斜面得以润滑。但是由于注油口在滑动斜面中间位置，润滑油很难逆流至油孔上侧油槽，则滑动斜面上部不能保证良好的润滑。上斜面油槽与底面油槽不贯通，且油槽数量少，滑楔底面与芯轴接触部位得不到润滑，滑楔与扇形板、芯轴配合的T型滑槽也难以保证充足的润滑。
本卷筒润滑方式为手动干油润滑，工作制度要求每班手动加油一次，由检修工人用干油枪注入，润滑介质是锂基质二硫化钼。在实际生产过程中，由于工人片面追求工作效率等因素，很难保证充足的润滑。另外，由于构件结构复杂，润滑量不好量化要求，具体润滑情况也很难检测。这些都导致了卷筒滑动部位得不到良好的润滑，导致摩擦面的摩擦系数增加，使滑楔和扇形板或芯轴摩擦面粘住，导致卷筒不收缩。生产过程中曾几次出现卷筒不能收缩，拆开检查各构件无故障，重新装配后，卷筒工作正常的情况，充分说明了这一点。
3.2.带钢卷取温度高，卷筒滑动配合间隙小（如图1卷筒及图3改造前滑楔剖面图所示），润滑不良，滑楔与母体材料膨胀系数差异大，致使频繁断裂
冷轧带钢的卷取温度为50～180℃，此熱量传至卷筒各部件，热量经过对流和辐射等传热方式传至周围空间。如果卷取时间长，带钢散热使卷筒受热而膨胀，其结果使卷筒径向压力增加，导致卷筒收缩困难。而且，滑楔材质为铜合金，母体芯轴及扇形板的材质为34CrNi3Mo，铜合金的滑楔热膨胀系数高于34CrNi3Mo的膨胀系数，在过小的配合间隙下，滑楔受涨快，与扇形板或芯轴挤压，运动受阻，加之卷筒各部件润滑不良，在涨缩缸的推力作用下，头部受拉断裂。
3.3.滑楔装配不当，无法消除变形量，卷取过程中受力不均而磨损滑楔零件扁平异形，几何形状复杂独特，零件加工变形及残余应力的释放，导致加工后的滑楔变形，几何尺寸发生变化。卷筒扇形板、滑楔的承载能力和工作寿命，在很大程度上取决于扇形块斜面与滑楔斜面的接触程度。滑楔装配时，需要各接触面与对偶面进行研磨加工，特别是5处斜面与扇形板接触部分，要使其接触面积在25mm×25mm内不少于70%，各个斜面相应位置的高度值相等，扇形板与滑楔均匀接触。若出现斜面接触率减少，或出现间隙，特别是中部斜面，会使滑楔随着径向压力的不断增大，高点截面磨损严重。造成配合不好间隙增大，导致卷筒圆度偏差大，而且不规则，新的高点截面受力过大，造成滑楔频繁磨损甚至卡阻。
3.4.滑楔斜面根部与头部连接处无过渡圆弧，易造成应力集中等因素，也加速了滑楔的磨损。
3.5.钳口缸活塞杆加工精度差、密封材料选择不当导致钳口缸经常漏油，既影响生产效率，也影响产品质量。
4.改造措施
鉴于新制作卷筒加工周期长（1.5年），本着既消除缺陷，又不耽误生产，且经济的原则，对卷取机卷筒进行改造。
4.1.对滑楔进行改造
4.1.1.改变滑楔材料材质，由铜合金改为锻钢镶嵌铜滑板组合件。材质改进后既增强了工件强度，又节约了大量生产成本；
4.1.2.在铜滑板上镶嵌自润滑剂柱，改变润滑方式，由原来的每班进行一次的手动甘油润滑改为自润滑，既改善了润滑状态，节约了大量的维护维修时间，也极大地减轻了工人的劳动强度。改造后滑楔剖面图如图5所示。
4.2.对钳口装置进行改造
4.2.1.对钳口缸活塞杆进行镀铬处理，提高加工精度；
4.2.2.改变钳口缸密封结构，由单密封改为双密封，改进密封材质，并选用进口密封。
4.2.3.增大工件头部过渡尺寸，减小应力集中，在头部采用R15的圆角过渡；
4.2.4.根据材料热膨胀特点，适当加大滑楔与芯轴、扇形板的相对间隙。
5.改造成效
经过改造，彻底解决了卷取机卷筒故障率高，维修困难，备件费用高，生产效率低下等问题，在取得较大经济效益的同时，极大地降低了工人的劳动强度，同时为国内外卷筒改造提供了成功经验
关键词：冷轧 单机架 卷取机 胀缩 楔形块 扇形板
1.引言
通钢1760可逆冷轧机组于2009年6月投产，投产初期，该机组卷取机多次出现卷筒不涨缩、钳口缸漏油等故障，每次故障排除均需耗时6～15小时，严重制约着生产的正常连续运行，生产制造成本高，工人劳动强度大，同时对产品成材率产生很大的影响。
2.卷筒结构及工作原理
如图1卷筒所示，其结构形式为四棱锥斜楔式，主要由芯轴、滑楔、液压钳口、涨缩液压缸、旋转接头、轴头支撑装置、传动齿轮、轴承等组成。主要技术参数如下：涨径状态卷筒直径：<610mm缩径状态卷筒直径：<585mm涨缩范围：25mm卷筒的有效长度：1760mm卷筒工作原理为：涨缩液压缸推动芯轴中的拉杆作轴向移动，与拉杆装配在一起的十字推头带动滑楔沿着T型槽在芯轴上作轴向相对滑动，滑楔上斜面的T型台沿着扇形板下斜面的T型凹槽作相对滑动，从而实现卷筒涨缩。卷筒涨径时，安装在扇形板上沿芯轴长度方向与芯轴成30°角斜向布置的9个钳口液压缸同时动作使钳口张开，咬入带钢后，卷筒缩径，钳口夹紧带钢，卷筒启动卷取带材，带材卷取2～3圈后机组张紧开始升速正常轧制。
3.存在问题分析
3.1.润滑结构不合理，卷筒不涨缩如图2滑楔所示，卷筒滑动部位注油口在滑动斜面中间位置，注油口直径<5mm，尺寸偏小。在斜面上下部位注油口两侧40mm处各开（2mm×4mm）油槽一处。原设计思路是润滑油由注油口浸入，通过与注油孔联通的中间油槽（2mm×4mm）贯通两侧油槽，两侧油槽油满后溢出，使斜面得以润滑。但是由于注油口在滑动斜面中间位置，润滑油很难逆流至油孔上侧油槽，则滑动斜面上部不能保证良好的润滑。上斜面油槽与底面油槽不贯通，且油槽数量少，滑楔底面与芯轴接触部位得不到润滑，滑楔与扇形板、芯轴配合的T型滑槽也难以保证充足的润滑。
本卷筒润滑方式为手动干油润滑，工作制度要求每班手动加油一次，由检修工人用干油枪注入，润滑介质是锂基质二硫化钼。在实际生产过程中，由于工人片面追求工作效率等因素，很难保证充足的润滑。另外，由于构件结构复杂，润滑量不好量化要求，具体润滑情况也很难检测。这些都导致了卷筒滑动部位得不到良好的润滑，导致摩擦面的摩擦系数增加，使滑楔和扇形板或芯轴摩擦面粘住，导致卷筒不收缩。生产过程中曾几次出现卷筒不能收缩，拆开检查各构件无故障，重新装配后，卷筒工作正常的情况，充分说明了这一点。
3.2.带钢卷取温度高，卷筒滑动配合间隙小（如图1卷筒及图3改造前滑楔剖面图所示），润滑不良，滑楔与母体材料膨胀系数差异大，致使频繁断裂
冷轧带钢的卷取温度为50～180℃，此熱量传至卷筒各部件，热量经过对流和辐射等传热方式传至周围空间。如果卷取时间长，带钢散热使卷筒受热而膨胀，其结果使卷筒径向压力增加，导致卷筒收缩困难。而且，滑楔材质为铜合金，母体芯轴及扇形板的材质为34CrNi3Mo，铜合金的滑楔热膨胀系数高于34CrNi3Mo的膨胀系数，在过小的配合间隙下，滑楔受涨快，与扇形板或芯轴挤压，运动受阻，加之卷筒各部件润滑不良，在涨缩缸的推力作用下，头部受拉断裂。
3.3.滑楔装配不当，无法消除变形量，卷取过程中受力不均而磨损滑楔零件扁平异形，几何形状复杂独特，零件加工变形及残余应力的释放，导致加工后的滑楔变形，几何尺寸发生变化。卷筒扇形板、滑楔的承载能力和工作寿命，在很大程度上取决于扇形块斜面与滑楔斜面的接触程度。滑楔装配时，需要各接触面与对偶面进行研磨加工，特别是5处斜面与扇形板接触部分，要使其接触面积在25mm×25mm内不少于70%，各个斜面相应位置的高度值相等，扇形板与滑楔均匀接触。若出现斜面接触率减少，或出现间隙，特别是中部斜面，会使滑楔随着径向压力的不断增大，高点截面磨损严重。造成配合不好间隙增大，导致卷筒圆度偏差大，而且不规则，新的高点截面受力过大，造成滑楔频繁磨损甚至卡阻。
3.4.滑楔斜面根部与头部连接处无过渡圆弧，易造成应力集中等因素，也加速了滑楔的磨损。
3.5.钳口缸活塞杆加工精度差、密封材料选择不当导致钳口缸经常漏油，既影响生产效率，也影响产品质量。
4.改造措施
鉴于新制作卷筒加工周期长（1.5年），本着既消除缺陷，又不耽误生产，且经济的原则，对卷取机卷筒进行改造。
4.1.对滑楔进行改造
4.1.1.改变滑楔材料材质，由铜合金改为锻钢镶嵌铜滑板组合件。材质改进后既增强了工件强度，又节约了大量生产成本；
4.1.2.在铜滑板上镶嵌自润滑剂柱，改变润滑方式，由原来的每班进行一次的手动甘油润滑改为自润滑，既改善了润滑状态，节约了大量的维护维修时间，也极大地减轻了工人的劳动强度。改造后滑楔剖面图如图5所示。
4.2.对钳口装置进行改造
4.2.1.对钳口缸活塞杆进行镀铬处理，提高加工精度；
4.2.2.改变钳口缸密封结构，由单密封改为双密封，改进密封材质，并选用进口密封。
4.2.3.增大工件头部过渡尺寸，减小应力集中，在头部采用R15的圆角过渡；
4.2.4.根据材料热膨胀特点，适当加大滑楔与芯轴、扇形板的相对间隙。
5.改造成效
经过改造，彻底解决了卷取机卷筒故障率高，维修困难，备件费用高，生产效率低下等问题，在取得较大经济效益的同时，极大地降低了工人的劳动强度，同时为国内外卷筒改造提供了成功经验