基于组合式轧辊的新型短应力线轧机及旧辊拆卸方法

技术领域

本发明涉及一种基于组合式轧辊的新型短应力线轧机及旧辊拆卸方法。

背景技术

小型棒材及型材轧钢车间连轧线普遍采用二辊短应力线轧机，半连机开坯工序也少量应用三辊短应力线轧机。短应力线轧机具有设备重量轻、操作简单、更换迅速、工作可靠等特点，已成为目前小型钢生产线上配置采用最多的一种轧机主流机型。

传统的短应力线轧机轧线上应用基于轧辊间组装、离线备机、整机更换的方式。这种应用方式下，采用整机更换方式节省了换辊时间，但是存在整机更换备机多、备件多、投资高，整体轧辊消耗费用大，轧辊更换复杂，组装要求高、作业耗时长，绿色化程度低等问题，不能智能化发展趋势的要求。

随着国内外长型材产品结构的调整，高附加值新品种的有效开发和绿色化、智能化发展趋势的增长需求，提升长型材产品工艺技术与装备成为钢铁生产企业提升发展的行业关键、共性问题。

如图1和图2所示，传统二辊短应力线轧机轧辊装配体系中，锁紧挡板15用于轴承座中止推轴承的轴向定位，轧辊锁紧螺钉14满足轧辊轴向位置固定的功能。至少当件12螺钉、件14销钉、轧辊锁紧螺钉14、锁紧挡板15从辊系中拆卸分离，件300操作侧轴承座组件才能脱离约束与上轧辊5、下轧辊8分离；至少当件16密宫环、件17挡圈从件6传动侧上轴承座、件7传动侧下轴承座中拆卸分离，件400传动侧轴承座组件才能脱离约束与上轧辊5、下轧辊8分离。拆卸分离出零件数量较多，其次，从拆卸分离出零件形状及装配方式是，需要固定的螺钉数量多，涉及到的密封处较多。

由图上可以看出，传统二辊短应力线轧机轴系结构中，上轧辊5、下轧辊8均为一个整体结构，轧辊中间为轧制工作段，两端轴颈由承受径向力的多列滚动轴承支承，尾部由止推轴承轴向支承和定位。由于多列滚动轴承游隙较大、内圈与轧辊组装的相对较紧的配合特性，当上轧辊5、下轧辊8与操作侧轴承座组件、传动侧轴承座组件分离时，多列滚动轴承的内圈留置在轧辊的轴颈上相应位置，多列滚动轴承的滚动体、保持架、外圈留置在轴承座中。这一工况特点成为传统二辊短应力线轧机轧辊轴承游隙选择的一个重要因素；由于上轧辊5、下轧辊8需要同时装入轴承座组件的工况条件及上下轧辊中心距尺寸精度、位置形态等因素的影响与限制，较小的轧辊轴承游隙会造成装配困难，而过大轴承游隙不利于承受轧制时冲击荷载。因此，引发对用于轧钢的轧机轴承内、外圈零件级的互换性要求。上述由辊系结构特点、工况特点及影响因素对设备管理带来不便，从而造成较高的应用成本。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有整体模块化程度高，离散件少，装配简单、便利，易于实现在线自动换辊的基于组合式轧辊的新型短应力线轧机及旧辊拆卸方法。

为达到上述目的，本发明基于组合式轧辊的新型短应力线轧机，至少包括安装在机架上的拉杆机构，以及安装在拉杆机构上的操作侧上轴承座3、操作侧下轴承座4、上轧辊5、传动侧上轴承座6、传动侧下轴承座7；

在所述的操作侧上轴承座3和传动侧上轴承座6以及操作侧下轴承座4、传动侧下轴承座7之间安装有三段式复合轧辊5。

进一步的，所述的三段式复合轧辊5包括：拉杆，套设在拉杆上的轧辊以及配合安装在轧辊两侧的辊轴；

拉杆，为弹性元件，用于三段式结构轧辊的锁紧。所述拉杆头部为螺纹结构，中部为光杆结构，中部两侧为圆锥台过渡结构，尾部用于止挡定位的大头圆体。

对应拉杆头部设置有液压螺母；

辊轴，由一体制成的与多列滚动轴承配合的轴颈结构以及设置在轴颈近轧辊一侧的截锥圆台结构，内部设有中空结构；中空结构供拉杆30穿过；

轧辊外廓包络线为圆柱结构；轧辊内廓中部为柱面孔洞；两端为与辊轴的截锥圆台相适配的锥孔结构；

其中，拉杆工作在弹性变形范围内，利用32液压螺母活塞伸长行程中，其产生弹性变形，而后释放，在预应力状态下锁紧组合式轧辊。

进一步的，所述的液压螺母为短行程高压柱塞缸类型，工作压力不低于65Mpa。液压螺母32主要由件321缸体组件、322活塞组件等组成。321缸体组件为环状结构，外廓柱面设有螺纹与锁紧防松螺母33配合，内廓柱面设有螺纹与拉杆30配合，中部为高压柱塞缸结构。液压螺母32采用快速接头联接工作方式；辊系组装、拆卸时，液压螺母32通过快速接头接通液压源。

进一步的，截锥圆台结构的大头曲面上刻有密封圈沟槽，用于放置密封圈实现辊轴与轧辊之间密封。

进一步的，操作侧辊轴中空结构段设有一组套筒件，用于拉杆30头部的导向和粗定心。传动侧辊轴尾部轴头部位为与轧机万向联轴器进行联接的扁头结构；头部中空结构段内设有一组套筒和法兰件用于拉杆30定心及防止其从传动侧辊轴尾部退出。

为达到上述目的，本发明基于组合式轧辊的新型短应力线轧机的旧辊拆卸方法，所述的方法包括下述步骤：

轧辊拆卸前，件321缸体组件与活塞组件322间距L1，两处锁紧防松螺母33的端面分别与上辊透盖37、下辊透盖38端面接触并靠紧；

步骤一、液压螺母32以工作压力P1加载，拉杆30微伸长，活塞组件322与件321缸体组件底面产生间距L2，L2>L1；两处锁紧防松螺母33分别与上辊透盖37、下辊透盖38端面产生间隙L3；

步骤二、液压螺母32以工作压力P2加载，P2>P1，拉杆30微伸长条件下，旋松锁紧防松螺母33使其与37上辊透盖(下辊透盖38)端面间隙拉大，L4>L3；

步骤三、液压螺母32泄压，活塞组件322缩回，其端面与37上辊透盖(下辊透盖38)端面脱离接触，拉杆30恢复至原始长度，组合辊轴向锁紧力解除；

步骤四、取下液压螺母32和锁紧防松螺母33；

步骤五、操作侧轴承座组件600分离；

步骤六、三段式辊系中操作侧轴承座组件、轧辊、传动侧轴承座组件三分离。

本发明基于组合式轧辊的新型短应力线轧机，改进了短应力线轧机辊系机构，满足短应力线轧机轧辊在线更换功能条件，具有整体模块化程度高，离散件少，装配简单、便利，易于实现在线自动换辊工艺；同组合式轧辊仅更换中部工作段，备件少、辊耗小、费用低等特点，可以实现轧制工艺技术与装备有效匹配，在解决短应力线轧机轧辊在线更换问题的同时，较好地满足投资节省，的工艺调节自动化的需求。

附图说明

图1所示为传统二辊短应力轧机本体上拆卸操作侧轴承座中紧固件状态。

图2所示为操作侧轴承座组件从传统二辊短应力轧机本体分离的状态。

图3所示为本发明基于组合式轧辊新型二辊短应力轧机的结构示意图。

图4为本发明组合式轧辊二辊短应力轧机剖视示意图。

图5本发明组合式轧辊二辊短应力轧机结构示意图。

图6为拆卸阶段状态1示意图:轧辊拆卸前的结构示意图。

图7为拆卸阶段状态2示意图:液压螺母加载P1，活塞与缸体产生间距L2，拉杆微伸长，锁紧螺母与透盖端面产生间隙L3；L2＞L1

图8为拆卸阶段状态3示意图:液压螺母加载P2，活塞与缸体间距L2，拉杆微伸长条件下，旋松锁紧螺母使其与透盖端面间距拉大，L4＞L3。

图9为拆卸阶段状态4示意图:液压螺母泄压，活塞缩回，活塞端面与透盖端盖脱离接触，拉杆恢复至原长度，解除锁紧力。

图10为拆卸阶段状态5示意图:取下液压螺母和锁紧螺母。

图11为拆卸阶段状态6示意图:操作侧轴承座分离。

图12为拆卸阶段状态7示意图:轧辊系统分离成散件状态。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

基于组合式轧辊短应力线轧机的组成如图3至图5所示，基于组合式轧辊二辊短应力线轧机由件1辊缝调节机构、基于组合式轧辊短应力线轧机本体500、件11底座等组成；件10活节螺栓组件包含在件11底座中。

基于组合式轧辊短应力线轧机本体500主要由操作侧轴承座组件600、上轧辊25、下轧辊26、传动侧轴承座组件700等组成。

操作侧轴承座组件600主要由拉杆机构2、操作侧上轴承座23、操作侧下轴承座24、机架9等组成；操作侧上辊轴31、34操作侧下辊轴、液压螺母32、锁紧防松螺母33、上辊透盖37、下辊透盖38包含在操作侧上轴承座23、操作侧下轴承座24中。

传动侧轴承座组件700主要由拉杆机构2、传动侧上轴承座26、传动侧下轴承座27、机架9等组成。传动侧上辊轴35、传动侧下辊轴36、两套拉杆30包含在传动侧上轴承座26、传动侧下轴承座27中。

液压螺母32用于拉伸拉杆30以满足组装、拆卸过程中辊系联接工序过程要求。液压螺母32为短行程高压柱塞缸类型，工作压力不低于65Mpa。液压螺母32主要由件321缸体组件、322活塞组件等组成。321缸体组件为环状结构，外廓柱面设有螺纹与锁紧防松螺母33配合，内廓柱面设有螺纹与拉杆30配合，中部为高压柱塞缸结构。液压螺母32采用快速接头联接工作方式；辊系组装、拆卸时，液压螺母32通过快速接头接通液压源。

锁紧防松螺母33用于防止32液压螺母失压后三段式结构辊系联接松动。锁紧防松螺母33为环状结构，外圈设有助其旋转的工具插孔，内廓柱面设有螺纹与液压螺母32配合。

拉杆30为弹性元件，用于三段式结构轧辊的锁紧。拉杆30头部为螺纹结构，中部为光杆结构，中部两侧为圆锥台过渡结构，尾部用于止挡定位的大头圆体。拉杆30工作在弹性变形范围内，利用32液压螺母活塞伸长行程中，其产生弹性变形，而后释放，在预应力状态下锁紧组合式轧辊。

操作侧上轴承座23、操作侧下轴承座24、传动侧上轴承座26、传动侧下轴承座27分别装有操作侧上辊轴31、34操作侧下辊轴、传动侧上辊轴35、传动侧下辊轴36(以下统称：辊轴)。辊轴为组件，内部搭筒套筒、法兰件等。辊轴外圆柱面各结构段分别设有与多列滚动轴承配合的轴颈结构、截锥圆台结构，内部设有中空结构；中空结构供拉杆30穿过。辊轴的截锥圆台结构外形与上轧辊25、下轧辊28两端锥孔形状与尺寸吻合，以实现三段式轧辊的联接并传递轧制扭矩、传导轧辊承载轧制力时产生的弯矩。截锥圆台结构的大头曲面上刻有密封圈沟槽，用于放置密封圈实现辊轴与轧辊之间密封，防止轧制时冷却水的侵入。操作侧辊轴中空结构段设有一组套筒件，用于拉杆30头部的导向和粗定心。传动侧辊轴尾部轴头部位为与轧机万向联轴器进行联接的扁头结构；头部中空结构段内设有一组套筒和法兰件用于拉杆30定心及防止其从传动侧辊轴尾部退出。辊轴结构其余部位满足对应轴承座零件结构需求。

上轧辊25、下轧辊28作为轧钢工艺消耗件，用于直接承载轧件。上轧辊25、下轧辊28外廓包络线为圆柱结构；机械厂交付为，由钢厂根据轧钢工艺刻有多组孔槽。上轧辊25、下轧辊28内廓中部为柱面孔洞；两端为锥孔结构；锥孔结构形状与上辊轴头部圆锥台形状与尺寸吻合，传递轧制扭矩。

液压螺母32、锁紧防松螺母33、操作侧上轴承座23、操作侧上辊轴31、上轧辊25、拉杆30、传动侧上辊轴35、传动侧上轴承座26构成三段式结构上轧辊系统。液压螺母32、锁紧防松螺母33、操作侧下轴承座24、操作侧下辊轴34、下轧辊28、拉杆30、传动侧下轴承座27、传动侧下辊轴36构成三段式结构下轧辊系统。

操作侧辊轴、轧辊、传动侧辊轴由拉杆30、液压螺母32、锁紧防松螺母33联接后，组成的三段式辊系结构，在拉杆30处于预应力状态下为一个受力工作单元，在传递轧制扭矩同时可承受轧制力产生的弯矩。

以上轧辊系统为例，操作侧上辊轴31固定在操作侧上轴承座23中，传动侧上辊轴35固定在传动侧上轴承座26中，上轧辊25装配在操作侧、传动侧两段辊轴中间；

拉杆30头部从传动侧上辊轴35尾部中空结构穿入，拉杆尾部大头圆柱体止于传动侧辊轴扁头结构的端面，由传动侧上辊轴35内部的一组套筒和法兰件定心并进行轴向位置固定，而后，拉杆30头部依次穿过上轧辊25、操作侧上辊轴31后，其头部螺纹结构露在操作侧上轴承座23外部，由液压螺母32执行锁紧步骤，由锁紧防松螺母33防止松动，从而实现轧辊系统三段式结构的联接，具有较高的工作可靠性。

由于本发明轧辊系统三段式结构中，辊轴与轧辊采用锥面联接的无轴结构，中空结构中采用拉杆30锁紧，因此，轧辊可以自适应方式定心，减少了装、拆难度；拉杆30一直固定于传动侧上轴承座26、传动侧下轴承座27中，装拆全部过程中无干涉障碍；组装时，轧辊对中筒便。筒便、联接可靠的特点为轧机本体自动组装、在线换辊提供便利条件。

综上所述，三段式组合式结构轧辊系统中，操作侧轴承座组件600、传动侧轴承座组件组件700中，轴承座的辊轴、轴承在工作、拆卸和装配过程中，与轴承座其他零件始终联接、位置固定，不参与更换，保持了良好的装配结构与性能。由于基于组合式轧辊二辊短应力线轧机，结构合理、工作可靠、拆卸、装配的离散件少，使得拆卸、装配极为筒单、便利，可以缩短换辊时间，具备在线换辊条件。其次由于更换件仅涉到轧辊系统中间部位的轧辊，影响经济性的权重小，因此，其次由于消耗件少，体现出良好的经济性。

图6至图12所示基于组合式轧辊短应力轧机旧辊拆卸工艺过程：

拆卸阶段状态1：图6所示，轧辊拆卸前，件321缸体组件与活塞组件322间距L1，两处锁紧防松螺母33的端面分别与上辊透盖37、下辊透盖38端面接触并靠紧。

拆卸阶段状态2：图7所示，液压螺母32以工作压力P1加载，拉杆30微伸长，活塞组件322与件321缸体组件底面产生间距L2，L2>L1；两处锁紧防松螺母33分别与上辊透盖37、下辊透盖38端面产生间隙L3。

拆卸阶段状态3：图8所示，液压螺母32以工作压力P2加载，P2>P1，拉杆30微伸长条件下，旋松锁紧防松螺母33使其与37上辊透盖(下辊透盖38)端面间隙拉大，L4>L3。

拆卸阶段状态4：图9所示，液压螺母32泄压，活塞组件322缩回，其端面与37上辊透盖(下辊透盖38)端面脱离接触，拉杆30恢复至原始长度，组合辊轴向锁紧力解除。

拆卸阶段状态5：图10所示，取下液压螺母32和锁紧防松螺母33。

拆卸阶段状态6：图11所示，操作侧轴承座组件600分离。

拆卸阶段状态7：图12所示，三段式辊系中操作侧轴承座组件、轧辊、传动侧轴承座组件三分离。