浅谈方坯修磨设备的设计

摘 要：在钢铁工业轧钢生产中，由铸锭、加热、初轧开坯工序中某些原因会使钢坯表面产生裂纹、庇疤、脱碳等缺陷。这些表面缺陷会在以后的轧制工序中进一步延伸扩大，使钢材成材率大大降低，在经济上造成很大损失，同时钢材质量也受影响；因此，方坯表面缺陷的去除在轧钢生产中具有重要意义。

结合国外先进技术和国内设计制造的实际情况，本文将对修磨的主要设备（方坯修磨机）的设计和应用问题进行初步探讨。

关键词：恒线速；砂轮测径；浮动磨削

一、方坯修磨设备的原理和特点

采用重负荷砂轮（欧美钢铁厂称之为“HIGHPRESSUREGRINDINGWHEEL”及高压砂轮）安装到由螺旋伞齿轮传动的增速箱输出轴砂轮夹盘上，增速箱输入轴采用联轴器与交流变频电机直联，大功率电机带动砂轮磨削即为重负荷磨削。

下式就修磨单面坯料时间做计算：

方坯修磨机需修磨四个表面及四个角部，修磨次序按：面——角——面——角——面——角——面——角，共需翻身7次，每次翻身夹紧需要7s，角部修磨每次需要修磨三个道次。也就是说全剥皮修磨一支方坯，纯修磨时间需要：4*T+3*（L-L0/V+L0/V1）+7*7

修磨过程中通过对坯料表面不平实现恒压力浮动修磨（由比例系统控制），恒线速（由电机变频系统控制），使磨削深度均匀。采用安装在压下油缸的位移传感器结合砂轮两侧的对射式光电检测元件实现对砂轮直径的检测，从而来调整砂轮摆动角度及砂轮线速度的调整。修磨磨头的压力加载系统由液压系统加载，主要采用三通比例减压阀控制，要求极好的跟随浮动性能，此处的控制尤为关键。

二、修磨主要特点如下：

1.变频控制电机转速、通过砂轮直径变化检测，提高电机转速，保证砂轮线速度80m/s，实现恒线速控制；

2.液压马达减速机驱动卷扬，从而拉动修磨台车进行往复运动，台车运行速度60m/min；

3.修磨台车上具备翻坯及夹紧机构，实现方坯四个面及四个角的翻身，并在修磨过程中始终夹持着坯料。

4.大功率修磨，要求较大的切削深度和进给量；

5.核心部件磨头齿轮箱螺旋伞齿轮传动，适应钢坯全修磨及点修磨。

三、修磨设备主要部件的设计

1.修磨主机的设计

1.1磨头部分的传动方式变频电机通过联轴器联接磨头齿轮箱部分，齿轮通过螺旋伞齿轮副传递动力，砂轮夹盘和压盖安装在齿轮箱轴端。砂轮使用外径610-380mm，为满足砂轮线速度v=80m/S的要求，齿轮箱螺旋伞齿轮副之间的增速比为1.64。

磨头实际设计采取了以下思路：

选用进口砂轮，品牌包括日本NORTIKE、美国NORTON、奥地利SLIP。性能稳定，磨削比大，效率高，综合成本实际低于国产砂轮。

选用17CrNiMo6齿轮钢加工螺旋伞齿轮，格里森齿型，并经过磨齿加工，齿面渗氮处理，精度等级7-6-6c。

主电机轴头和齿轮箱输入轴安装联接需调整同轴度，径向位移小于0.03，倾斜角度小于0.05/1000。

选用SKF、FAG精密轴承，成对安装的角接触球轴承安装时经过预紧控制轴承游隙，提高轴承旋转精度和承载能力。

零件制作后需动平衡处理，等级按照IS01940标准，应达到G40级。

1.2磨头部分机架设计

为覆盖钢坯的宽度，“C”型框架机构。

1.3移动小车设计

为钢板焊接而成，两侧设计成箱梁型式，单侧箱梁内侧设置2只车轮。

车体上方设计带铰接孔的连接支座，磨头底座通过连接铰接轴安装在车体上方，铰接轴上安装调心滚子轴承。

小车一侧设置导向装置，导向装置一侧为带连接轴的固定导向轮结构，另一侧采用可调节装置的导向轮装置。

小车两侧前端设置轨道压紧装置，轨道压紧装置（碟形弹簧调节）保证在修磨装置车轮与轨道的接触，主要克服由修磨产生的抬升力。

2.修磨台车的设计

修磨台车用于装载坯料在轨道上往复运动，提供钢坯往复修磨的载体，设计考虑设备运行时，工作速度为60m/min，换向冲击很大，整体结构稳定性要求较高。

台车换向根据激光测距的信号和数据设定减速及换向的距离，提前减速及制动。

通常根据钢坯规格设计台车，台车动力计算公式件公式（2）

P=Tn/9550η=（G车+G坯）gfDn/2*9550η公式（2）

T——阻力矩，n.m；

n——车轮转速，rpm；

G车——车体重量，kg；

G坯——坯料重量，kg；

g——重量加速度，m/s2；

D——车轮直径，mm；

f——摩擦阻力系数；

η——减速机传动效率；

2.1动力部分采用采用力士乐内置式液压卷扬减速机作为驱动动力，直接安装在绞车的内部，解决了修磨台车频繁正反切换时产生的惯性及冲击力。

2.2台车前、后两端与钢丝绳挂接，由液压马达驱动绞车牵引在轨道上来回运行，二条钢轨为起重机钢轨QU80。用比例阀控制进行快速切换方向。

2.3夹紧机构：由每组由一支液压缸作为动力来驱动，实现坯料的夹紧，夹头为可以快速更换的形式，夹头通过螺栓将其安装定位在夹紧臂的前端。

2.4翻料机构：该机构为翻板式，驱动动力为液压缸，实现对坯料的翻转。

2.5夹紧装置：由液压缸在修磨机启动前通过张紧轮将钢绳张紧，减小台车正反切换时钢丝绳的弹跳。

2.6坯料开始修磨前，检测坯料头尾位置，结合激光测距来控制修磨台车运行的范围，修磨坯料时自动根据坯料头尾位置信号准确换向。

2.7缓冲装置：安装在轨道二端轨座上，二端的台车限位装置是台车减速停车的安全装置。

四、部件及配套系统

方坯修磨设备另外的部件有：上下料台架、操作室、防护罩、出渣系统、除尘系统、液压系统、电气系统、监控系统、润滑系统不在本文一一论述。

五、结论

方坯修磨设备涉及多个系统的设计，在保证修磨质量要求的前提下，选择合理的参数，满足除尘和噪音的环保要求，设计考虑保證稳定运行，可靠性和作业率高，分发挥设备的功能。

参考文献：

[1]SlipNaxosHPwheel-sanyapresentation2，温特图尔磨削技术有限公司

作者简介：

沈琴霞，女，江苏省江阴市人，汉族，职称：助理工程师，学历：大专；研究方向：冶金机械。