CN105436813A - 冷轧开卷机导向套修复方法及其装置 - Google Patents

Abstract

冷轧开卷机导向套修复方法和装置，所述的方法包括以下步骤：将磨损导向套拆解并加工合适尺寸，并加工出退刀槽和轴向沟槽；在车床上加工铜套，保证铜套与导向套内孔过渡配合、铜套内孔与芯轴间隙配合；部件装配完，无负载反复动作几次，确认动作稳定后，上钢卷试车。按照所述的修复方法构建的装置，包括导向套、芯轴和扇形板，导向套的两端沿轴向分别镶嵌铜套，铜套外圈对称设有两个卡合部，铜套与导向套内孔过渡配合，芯轴插入铜套内孔，芯轴通过芯轴侧壁轴向设置的连接键与铜套固定，芯轴与铜套间隙配合。本发明的有益效果是：芯轴不受磨损，铜套使用寿命到后，只需更换成本较低的铜套；检修方便，容易操作；减少备件库存量，节省资金。

Description

冷轧开卷机导向套修复方法及其装置

技术领域

本发明涉一种冷轧开卷机导向套修复方法及其装置，属于冶金行业。

背景技术

所有的冷轧带钢厂都有用于打开钢卷的开卷机，此设备布置于酸洗线头部、冷轧机预开卷、平整机开卷、重卷开卷等位置，作用是将准备用于此道工序生产的卷板料上到此开卷机扇形板上，通过液压油缸拉动卷取机内部的芯轴，芯轴拉动外部的菱形导向套，导向套上五只带有坡度的斜楔与扇形板上的斜楔产生相对滑动，从而实现扇形板涨径，将钢卷内圈涨紧，实现将卷板料固定于开卷机扇形板上，钢带通过后续一系列设备如开卷导板、夹送辊、五辊校直等将卷板料开成平直的钢板。每隔半年左右，开卷机卷筒部份就需要整体拆解，清理内部磨损的铁屑及一些其它杂质，检查芯轴与相配合的菱形导向套磨损情况，磨损如果超出图纸公差范围，就需要将芯轴外圈与导向套内部重新修磨，磨损部份用镀铬方法将其补充回原始公差，此方法在修复芯轴与导向套时经常用到，当两者磨损程度比较大时，还需要先堆焊，再作修磨。堆焊过程中产生的热变形会影响芯轴的平直度，如果长时间的堆焊会导致芯轴变形而无法使用。即使芯轴堆焊后不产生变形，因导向套的磨损会导致导向套内径变大，此时虽然加堆焊加粗芯轴可以弥补这一点，但是如果厂内有几台开卷机时，导向套的通用性会受到限制，必须给每台开卷机都准备好一套相应的备件，对于钢铁形业处于微利时代的企业来说，无形中增大了备件的资金占用量。且以上处理问题的两种方法周期都比较长，一般都在十天半个月左右，当备件只有一套时，很难周转。另外需考虑一种更加严重的情况发生，即芯轴图纸要求热处理硬度在：HB＝286--321,导向套热处理硬度在：HB＝241--286,虽然从数据上分析此两种硬度没有交叉重叠部份，但当两者热处理硬度相差小于50HB时，极易发生金属间的互相渗透，从而导致粘结现象的发生。此时如需拆解卷筒，芯轴表面及导向套内部会发生大面积的金属拉毛现象，拆解变得十分困难，芯轴表面和导向套内部会有大块的金属粘结掉下，重新修整芯轴及卷筒代价相当高昴。

发明内容

为克服传统结构带来的备件昂贵且维修后不通用、维护成本高、检修周期长及热加工硬度相近一系列问题，本发明提出了一种检修方便，容易操作、保护制造成本较大的芯轴不受磨损，铜套使用寿命到后，只需更换成本较低的铜套的冷轧开卷机导向套修复方法及其装置。

本发明所述的冷轧开卷机导向套修复方法，包括以下步骤：

1)将已经磨损的导向套拆解，并在车床上将导向套内孔加工一刀，单面加工量为1-2mm；

2)在铣床上对导向套两侧内孔壁加工出退刀槽；

3)在插床上将导向套两端加工出轴向沟槽；

4)在车床上加工铜套，保证铜套与导向套内孔过渡配合、铜套内孔与芯轴，并且在满足应力要求的前提下，铜套的实际轴向加工长度大于理论计算的铜套的最小轴向长度(若有多种计算结果，取理论最大值)：

根据导向套计算的铜套的最小轴向长度：

$H_1=\frac{S}{\mathrm{\π}\×D\×2}---\left(1\right)$

P≤σ_s(2)

$S_1=\frac{F_1}{P}---\left(3\right)$

F₁＝(G₁+G₂+G₃)×1000×10(4)

其中，H₁为根据导向套计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₁为根据导向套计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；σ_s为铜套材料的屈服强度(MPa)；F₁为卷筒两端铜套承受的力(N)；G₁为钢卷设计大纲最重质量(T)；G₂为滑套质量(T)；G₃为扇形板的总质量(T)；

根据芯轴计算的铜套的最小轴向长度：

$H_2=\frac{S_2}{4h}---\left(5\right)$

$S_2=\frac{F_2}{P}---\left(7\right)$

其中，H₁为根据芯轴计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₂为根据芯轴计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；F₂为开卷机旋转时，芯轴上的键与铜套之间承受的最大张力(N)；h为键与铜套的接触高度(mm)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；

5)把磨损过芯轴打磨光滑去毛刺后，复测核实尺寸并保证打磨之后的芯轴尺寸满足允许的加工公差，确认无误后涂抹润滑油脂开始装配工序；

6)步骤4)加工的两只铜套装入到导向套内孔，并将铜套的卡合部嵌入导向套相应的位置，然后测量铜套内圆尺寸，检查装配过程中是否出现变形，如出现变形局部尺寸超差，则需要修磨修正内圆精度，保证铜套内壁和芯轴接触均匀，确保卷筒涨径时，铜套和芯轴滑动均匀无卡阻；

7)将扇形板装在导向套带有坡度的斜楔上，保证二者产生相对滑动

8)所有部件装配完毕后，无负载反复动作几次，确认动作稳定后，上钢卷试车。

按照本发明所述的修复方法构建的装置，包括导向套、芯轴和扇形板，所述的导向套的外壁设有多个带有斜坡的斜楔，所有的斜坡方向一致，并且每个斜楔对应安装一个扇形板，扇形板通过斜楔与所述的导向套滑动配合，其特征在于：所述的导向套的两端沿轴向分别镶嵌铜套，所述的铜套外圈对称设有两个用于卡在导向套卡槽内的卡合部，所述的铜套与导向套内孔过渡配合，所述的芯轴插入所述的铜套内孔，所述的芯轴通过芯轴侧壁轴向设置的连接键与铜套固定，并且所述的芯轴与所述的铜套间隙配合。

所述的铜套采用铅青铜ZCuPb10Sn10。

所述铜套内壁设有润滑油沟槽。

所述导向套设有轴向沟槽。

本发明的有益效果是：(1)芯轴硬度为HB＝286-321，而铅青铜硬度为HB＝70，使用过程中保护制造成本较大的芯轴不受磨损，铜套使用寿命到后，只需更换成本较低的铜套；

(2)设备运行过程中磨损脱落的金属颗粒容易收集在两个铜套间的1-2mm的空腔内，有效减缓铜套的磨损速度，延长使用寿命；

(3)有效避免了传统结构的滑套发生研死的设备故障；

(4)检修方便，容易操作；

(5)减少备件库存量，节省资金。

附图说明

图1是本发明的导向套的轴向半剖图。

图2是图1的B向视图。

图3是图1的H-H剖视图。

图4是图1的G-G剖视图。

图5是图1的N-N剖视图。

图6是图1的F-F剖视图。

图7是本发明的导向套和铜套的安装图。

图8是本发明的铜套的结构图。

图9是图8的A-A剖视图。

图10是本发明的扇形板的结构图。

图11是图10的横剖视图。

图12是本发明的芯轴的结构图。

图13是图12的K向视图。

图14是图12的E-E剖视图。

图15是本发明的连接键的剖视图。

图16是本发明的连接键的正视图。

图17是图16的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的冷轧开卷机导向套修复方法，包括以下步骤：

1)将已经磨损的导向套拆解，并在车床上将导向套内孔加工一刀，单面加工量为1-2mm；

2)在铣床上对导向套两侧内孔壁距端部200mm的位置加工出退刀槽；

3)在插床上将导向套两端加工出轴向沟槽；

4)在车床上加工铜套，保证铜套与导向套内孔过渡配合、铜套内孔与芯轴，并且在满足应力要求的前提下，铜套的实际轴向加工长度大于理论计算的铜套的最小轴向长度(若有多种计算结果，取理论最大值)：

根据导向套计算的铜套的最小轴向长度：

$H_1=\frac{S}{\mathrm{\π}\×D\×2}---\left(1\right)$

P≤σ_s(2)

$S_1=\frac{F_1}{P}---\left(3\right)$

F₁＝(G₁+G₂+G₃)×1000×10(4)

其中，H₁为根据导向套计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₁为根据导向套计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；σ_s为铜套材料的屈服强度(MPa)；F₁为卷筒两端铜套承受的力(N)；G₁为钢卷设计大纲最重质量(T)；G₂为滑套质量(T)；G₃为扇形板的总质量(T)；

根据芯轴计算的铜套的最小轴向长度：

$H_2=\frac{S_2}{4h}---\left(5\right)$

$S_2=\frac{F_2}{P}---\left(7\right)$

其中，H₁为根据芯轴计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₂为根据芯轴计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；F₂为开卷机旋转时，芯轴上的键与铜套之间承受的最大张力(N)；h为键与铜套的接触高度(mm)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；

5)把磨损过芯轴打磨光滑去毛刺后，复测核实尺寸并保证打磨之后的芯轴尺寸满足允许的加工公差，确认无误后涂抹润滑油脂开始装配工序；

6)步骤4)加工的两只铜套装入到导向套内孔，并将铜套的卡合部嵌入导向套相应的位置，然后测量铜套内圆尺寸，检查装配过程中是否出现变形，如出现变形局部尺寸超差，则需要修磨修正内圆精度，保证铜套内壁和芯轴接触均匀，确保卷筒涨径时，铜套和芯轴滑动均匀无卡阻；

7)将扇形板装在导向套带有坡度的斜楔上，保证二者产生相对滑动

8)所有部件装配完毕后，无负载反复动作几次，确认动作稳定后，上钢卷试车。

具体的，钢卷上到卷筒后，扇形板涨径时，涨紧力全部承受于导向套，对内部铜套而言，承受的力为一个钢卷、滑套及四个扇形板的总重力，钢卷设计大纲最重为32吨，滑套为0.36吨，四块扇形板总重为2.032吨，所以铜套承受的最大总重力为34.392吨。当开卷机旋转时，需要承受一个带钢的张紧力，此张紧力一般都在7T以下，芯轴上的键与铜套之间承受此7T张力作用。所以设计铜套尺寸时，需满足两个力学条件，一是铜套在承受最大重力时的接触应力需小于铜套的屈服强度，二是开卷机旋转时，在最大张力7吨作用下，铜套和键的接触应力需小于铜套的屈服应力。只要满足以上条件，即可保证铜套内壁不被压溃。

原图设计此内壁为导向套内壁，材料为16Mn，现改为内镶式铜套，所选材料为铅青铜ZCuPb10Sn10，因其润滑性能、耐磨性能和耐蚀性能好，其屈服强度为σ_s：≥140(MPa)。当开卷机卷筒承受最大卷重时，卷筒两端铜套承受的力为：F＝(32+0.36+2.032)*1000*10(N),铜套不被压溃时的临界接触面积可由公式S＝F/P算出，其中P最大值取铅青铜的屈服强度，则临界接触面积为：S＝F/P＝343920/140(mm²)＝2456.6mm²，重力作用方向竖直向下，所以只有铜套内壁整个面积的一半承受，所以两个铜套内壁总面积为最小应为2456.6*2＝4931.2mm²，铜套内孔直径基本尺寸和芯轴一样为330mm，则每个铜套理论最小宽度为：由此可以看出单个铜套的宽度只要大于2.4mm即可满足最大承载力。

当开卷机旋转时，芯轴上的键与铜套之间承受最大张力为7吨，此时铜套和键的最小安全接触面积为：S＝F/P＝7*10000/140(mm²)＝500mm²，芯轴上原来的两根键对称分布，考虑到节省成本和检修效率等多方面原因，仍利用原来的键，键与铜套的接触高度为18.15mm，则键与铜套的最小接触长度为：500/18.15mm＝27.55mm。两个铜套与键有四个等面积的接触点，可以算出单个铜套理论最小宽度为27.55/4约为7mm。

根据以上计算，理论上讲铜套宽度只要大于7mm，即可满足力学条件，但理论与实际总是存在偏差的，并且考虑到加工和安装方便以及耐磨和公差配合等诸多因素，我们将安全系数设置足够大，将单个铜套宽度设计为200mm，壁厚为15mm，配合公差参照原设计尺寸，铜套内外尖角倒钝，方便装配，为延长使用寿命及日后维护方便，铜套内壁增加润滑油沟槽。

实施例2按照本发明所述的修复方法构建的装置，包括导向套1、芯轴4和扇形板3，所述的导向套1的外壁设有多个带有斜坡的斜楔11，所有的斜坡方向一致，并且每个斜楔对应安装一个扇形板3，扇形板3通过斜楔11与所述的导向套1滑动配合，所述的导向套1的两端沿轴向分别镶嵌铜套2，所述的铜套2外圈对称设有两个用于卡在导向套卡槽12内的卡合部21，所述的铜套2与导向套1内孔过渡配合，所述的芯轴4插入所述的铜套2内孔，所述的芯轴4通过芯轴侧壁轴向设置的连接键41与铜套2固定，并且所述的芯轴4与所述的铜套2间隙配合。

所述的铜套2采用铅青铜ZCuPb10Sn10。

所述铜套2内壁设有润滑油沟槽。

所述导向套1设有轴向沟槽。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.冷轧开卷机导向套修复方法，包括以下步骤：

1)将已经磨损的导向套拆解，并在车床上将导向套内孔加工一刀，单面加工量为1-2mm；

2)在铣床上对导向套两侧内孔壁加工出退刀槽；

3)在插床上将导向套两端加工出轴向沟槽；

4)在车床上加工铜套，保证铜套与导向套内孔过渡配合、铜套内孔与芯轴，并且在满足应力要求的前提下，铜套的实际轴向加工长度大于理论计算的铜套的最小轴向长度：

根据导向套计算的铜套的最小轴向长度：

$H_1=\frac{S}{\mathrm{\π}\×D\×2}---\left(1\right)$

P≤σ_s(2)

$S_1=\frac{F_1}{P}---\left(3\right)$

F₁＝(G₁+G₂+G₃)×1000×10(4)

其中，H₁为根据导向套计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₁为根据导向套计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；σ_s为铜套材料的屈服强度(MPa)；F₁为卷筒两端铜套承受的力(N)；G₁为钢卷设计大纲最重质量(T)；G₂为滑套质量(T)；G₃为扇形板的总质量(T)；

根据芯轴计算的铜套的最小轴向长度：

$H_2=\frac{S_2}{4h}---\left(5\right)$

$S_2=\frac{F_2}{P}---\left(7\right)$

其中，H₁为根据芯轴计算的每个铜套理论最小宽度(mm)；S₂为根据芯轴计算的铜套不被压溃时的临界接触面积(mm²)；F₂为开卷机旋转时，芯轴上的键与铜套之间承受的最大张力(N)；h为键与铜套的接触高度(mm)；P为铜套与导向套接触压强(MPa)；

5)把磨损过芯轴打磨光滑去毛刺后，复测核实尺寸并保证打磨之后的芯轴尺寸满足允许的加工公差，确认无误后涂抹润滑油脂开始装配工序；

6)步骤4)加工的两只铜套装入到导向套内孔，并将铜套的卡合部嵌入导向套相应的位置，然后测量铜套内圆尺寸，检查装配过程中是否出现变形，如出现变形局部尺寸超差，则需要修磨修正内圆精度，保证铜套内壁和芯轴接触均匀，确保卷筒涨径时，铜套和芯轴滑动均匀无卡阻；

7)将扇形板装在导向套带有坡度的斜楔上，保证二者产生相对滑动

8)所有部件装配完毕后，无负载反复动作几次，确认动作稳定后，上钢卷试车。

2.按照权利要求1所述的修复方法构建的装置，包括导向套、芯轴和扇形板，所述的导向套的外壁设有多个带有斜坡的斜楔，所有的斜坡方向一致，并且每个斜楔对应安装一个扇形板，扇形板通过斜楔与所述的导向套滑动配合，其特征在于：所述的导向套的两端沿轴向分别镶嵌铜套，所述的铜套外圈对称设有两个用于卡在导向套卡槽内的卡合部，所述的铜套与导向套内孔过渡配合，所述的芯轴插入所述的铜套内孔，所述的芯轴通过芯轴侧壁轴向设置的连接键与铜套固定，并且所述的芯轴与所述的铜套间隙配合。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的铜套采用铅青铜ZCuPb10Sn10。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述铜套内壁设有润滑油沟槽。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述导向套设有轴向沟槽。