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吕云平

摘要：本文通过对出入炉长轴的结构进行优化设计和制作过程中采取工艺措施，大大的提高了使用寿命，降低了返修率，提高了生产效率。

关键词：出入炉长轴；结构改进；拨叉；插头

【分类号】：TF762.3

0 前言

出入炉长轴装配是轧制设备中比较关键的部件，其工作环境恶劣，使用频率高，其性能的好坏对整体轧制生产线的影响很大。由于辊头在高温之下工作，所以在设计中辊头、挡环和挡环的材料采用耐高温材料，但由于本身结构的不合理，在使用过程中经常出现钢管内冷却水渗漏和辊头脱落现象，给生产造成很大的负面影响。

1 出入炉长轴的工作原理

出入炉长轴装配是轧制设备中比较关键的部件，主要由三大部分组成：挡环、辊头、钢管、接头和插头组成。（见图1）

辊头在450℃～550℃的高温下工作，所以辊头、挡环和挡环的材质均采用了耐高温材料ZG4Cr28Ni48W5。辊头套装于钢管的左端并在辊头的右端与钢管焊接在一起，工作时随钢管一同作回转运动。钢管和接头处于高温工作环境之外，故采用碳钢45的材质。钢管的内孔、水管和接头共同形成了内通循环冷却水系统，为辊头和钢管本身降温，延长使用寿命。

2 原出入炉长轴存在的问题

原设计中，在钢管的左端焊接插头（见图2），插头的作用是固定水腔内的水管，使冷却水管不随出入长轴的转动而摆动。在插头上焊一挡环，防止辊头从钢管上脱落（见图1）。

该结构的出入炉长轴在使用过程中经常出现如下问题：

（1）工作运行不久辊头从钢管上脱落；

（2）使用过程中，出现冷却水渗漏现象。

3 问题原因分析

由于辊头、插头及挡环材质为耐高温材料ZG4Cr28Ni48W5，而钢管材质为45钢，两者焊接性能较差。辊头、插头及挡环处在高温中，在外部载荷的作用和高温影响下，辊头回转时，挡环与辊头、辊头与钢管之间的焊缝容易开焊，从而使辊头在钢管上松动，松动后的辊头在外部载荷作用下不断撞击挡环，挡环脱落后，辊头在无轴向力约束的条件下从钢管上脱落。

工作时，套在插头插尖上的冷却水管不断给插头一个外力F（见图2），在外力F的作用下，使用一段时间后，插头和钢管之间的焊缝产生疲劳破坏，出现冷却水渗漏现象。

4 结构设计与改进

4.1 优化改进辊头的结构，解决辊头脱落问题

根据上述问题分析，对结构进行如下优化改进，见图3。

4.1.1辊头由原整体分成两部分，辊头和拨叉，材质均采用ZG4Cr28Ni48W5。拨叉焊于钢管上，辊头由拨叉带动旋转。辊头右端设计两个凹槽，凹槽尺寸与拨叉拨爪的尺寸相配合。优化后辊头结构见图4（其中B向视图尺寸50为凹槽宽度），拨叉结构见图5（其中俯视图尺寸50为拨爪宽度）。

4.1.2 为保证拨叉与钢管焊接牢固，将拨叉制成两半体，并设有止口卡在钢管上，拨叉与钢管合装后，在两半体拨叉接合处焊牢。因拔叉两半体为同一材质，焊接牢固性有保障。

4.1.3在钢管和辊头配合之间增加键连接，由键和拨叉同时带动辊头的转动，减少拨叉对辊头的扭矩，保证了拨叉和钢管之间焊缝质量，使之在使用过程中不开焊。

4.1.4 辊头及相关件之间的焊缝采用高镍不锈钢焊条，保证焊缝在使用过程中不开焊。

4.2 优化改进插头结构，解决冷却水渗漏现象

4.2.1 用支撑套和挡板组合代替插头，见图6。

支撑套采用45焊接结构件，中心φ25孔便于冷却水管插入以后起支撑作用。为使冷却水畅通，在φ25孔周围加工两个环形水槽。支撑套装入在钢管内后，挡板将其压紧，并与钢管焊接形成密闭水腔（见图3所示）。优化结构后，在φ25孔内冷却水管有充分的转动空间，工作时不再对支撑套产生外力。故工作时压在支撑套上的钢板与钢管之间的焊缝不再承受外载荷，避免了焊缝因疲劳破坏而引起的冷却水渗漏。

4.2.2 用挡板代替原来的珰环，见图3。

挡板采用ZG4Cr28Ni48W5材质，将压板、支撑套保护在挡板和辊头共同形成的密封腔内，避免高温对其影响。

4.2.3 通过以上设计改造后，各处焊缝都实现了同种材质相焊接，焊接性能有保障。

5 结论

优化后出入炉长轴经过实践证明效果显著，大大的提高了使用寿命，降低了因焊缝开裂和漏水引起设备停机，提高了生产效率。

参考文献

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