邯鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線立式活套的設(shè)計和應(yīng)用

李澤武

(北京考克利爾冶金工程技術(shù)有限公司，北京 100041)

1 前言

鍍鋅鋼板廣泛用于汽車、家電、建筑、以及機械行業(yè)。由于近些年我國已成為家電、汽車的生產(chǎn)和消費大國，對鍍鋅板的需求不斷擴大，鍍鋅線的建設(shè)也快馬加鞭?；钐鬃鳛殄冧\生產(chǎn)線的一個關(guān)鍵的大型設(shè)備，起著承前啟后的作用，保證生產(chǎn)線的順暢運行。

鍍鋅線的活套主要分為兩種形式:水平活套(臥式活套)和立式活套。決定活套形式的因素很多，例如廠房的高度、連續(xù)退火爐的形式、生產(chǎn)線的長度以及生產(chǎn)線的工藝速度等。但是由于鍍鋅線的工藝水平不斷提高，立式活套越來越多的用于鍍鋅生產(chǎn)線，并顯示其優(yōu)良的性能。

邯鋼鍍鋅線是世界最先進的生產(chǎn)線，生產(chǎn)線的產(chǎn)品定位為鍍鋅板中的高附加值產(chǎn)品的汽車板。

2 邯鋼鍍鋅生產(chǎn)線工藝參數(shù)

2.1 立式活套在鍍鋅生產(chǎn)線的位置

近些年我國引進的鍍鋅生產(chǎn)線通常設(shè)置3個活套:入口活套、中間活套、出口活套，并都采用立式活套。入口活套是為換卷焊接時保證生產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)設(shè)置的;中間活套是為光整拉矯機換輥時生產(chǎn)線連續(xù)作業(yè)而設(shè)置的;出口活套是為分卷、卸卷生產(chǎn)線連續(xù)作業(yè)而設(shè)置的。某鍍鋅生產(chǎn)線的布置圖如圖1所示。立式活套設(shè)置在入口段、工藝段和出口段。

2.2 鍍鋅生產(chǎn)線的工藝參數(shù)

(1)帶鋼的規(guī)格。帶鋼厚度為0.4～2.5 mm;帶鋼寬度為1 000～2 030 mm;最大卷重40 t。

(2)工藝速度。入口段為240 m/min;工藝段為180 m/min;光整段210 m/min;出口段為270 m/min。

(3)帶鋼在活套入口、出口的張力(見表1)。

圖1 鍍鋅生產(chǎn)線工藝布置圖

表1 活套處帶鋼張力

2.3 立式活套套量的計算

鍍鋅線活套的套量是由因為各種原因使生產(chǎn)線停頓所需時間來決定的。在入口活套，正常生產(chǎn)時要使活套充滿帶鋼，以便換卷;焊接時入口段需要停止時，活套能釋放帶鋼保證后續(xù)的生產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)。中間活套和出口活套在正常生產(chǎn)時，活套保持空套狀態(tài)，以便光整拉矯機換輥;在出口剪切或卸卷生產(chǎn)停頓時，活套能儲存帶鋼，保證活套前的生產(chǎn)線能正常運轉(zhuǎn)。下面為一鍍鋅生產(chǎn)線入口活套套量的計算。

入口段速度為max.240 m/min;工藝段速度為max.180 m/min;穿帶速度30 m/min;帶尾速度90 m/min;帶鋼的加速度0.5 m/s2，表2為換卷、焊接時生產(chǎn)停頓時間。

表2 帶鋼換卷、剪切、焊接所需時間一覽表

由表2可得換卷所需時間為162 s，安全系數(shù)為1.1，162×1.1=178.2 s。換卷期間向活套輸送帶鋼長度為60.9 m。計算后確定立式活套的有效行程為24 m，20道，有效儲存帶鋼24×20=480 m?；钐揍尫艓т摃r間為

(480+60.9)/180=180.3 s＞178.2 s

2.4 邯鋼鍍鋅生產(chǎn)線立式活套結(jié)構(gòu)形式及特點

邯鋼鍍鋅線的立式活套采用鋼結(jié)構(gòu)框架，帶鋼在活套內(nèi)經(jīng)20次轉(zhuǎn)向折返;活套入口、中間、出口設(shè)有糾偏輥裝置(中間、出口活套只有中間和出口設(shè)置糾偏輥裝置);所有轉(zhuǎn)向輥輥面鍍鉻;傳動卷揚系統(tǒng)安裝在地平上，電機采用力矩伺服控制電機;升降采用定、動輪和兩根不同旋向的鋼絲繩經(jīng)卷筒升降;移動車體與配重之間通過固定在頂層的同步機構(gòu)相連，克服了由于入口和出口張力不同產(chǎn)生的不平衡;移動車體通過固定在鋼結(jié)構(gòu)兩側(cè)的導軌來進行導向，使活動車體平穩(wěn)升降，立式活套結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 立式活套的立面和側(cè)面圖

2.5 邯鋼鍍鋅生產(chǎn)線立式活套關(guān)鍵零部件的選擇和計算

(1)配重質(zhì)量的確定?；顒榆嚰苌仙阶罡呶恢脮r，活動車架側(cè)與配重側(cè)的質(zhì)量差為500 kg。并且必須考慮連接車體與配重的鏈條的變化的影響?；钐着渲睾突顒榆嚰芘渲萌鐖D3所示。

移動車體質(zhì)量 31946 kg

配重質(zhì)量 27512 kg

連接鏈條單位質(zhì)量 75 kg/m

(31 946+2.225×75×2)－(27 512+28.454×75×2)=500 kg

(2)鋼絲繩的選擇。升降用鋼絲繩是立式活套的一個關(guān)鍵零件，是保證立式活套正常安全運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，選擇根據(jù)活動車架位于最低位置時，拉動活動車架所需的力，安全系數(shù)通常選用10。

圖3 立式活套配重與活動車架的關(guān)系

本活套設(shè)計采用兩根旋向相反的鋼絲繩，兩個動滑輪、4個定滑輪，電機減速箱傳動的卷筒安裝在地面上的形式(見圖2、圖3)。

N=(20T+N1)/6×η

式中，N為每根鋼絲繩所受的拉力;T為活套內(nèi)帶鋼的平均張力(20是活套內(nèi)帶鋼的道數(shù))。

T=(46 200+72 240)/2=59220 N

式中，N1為活動車架位于低位時活動車架側(cè)與配重側(cè)的質(zhì)量差。

N1=31 946－27 512+31×75×2=90840 N

η為安全系數(shù)，通常取10。

N=(20×5922+90840)/6×10=212540 N

根據(jù)計算的N值確定鋼絲繩的規(guī)格

鋼絲繩直徑為50 mm

鋼絲繩長度為145 m/根

鋼絲繩公稱抗拉強度為1 960 N/mm2。

(3)立式活套傳動電機功率的確定。根據(jù)上面計算的每根鋼絲繩的拉力為

N'=(20T+N1)/6=212 540 N

P=N'×2×v/60×1/20×3/1 000=192 kW

綜合考慮選定:電機功率為237 kW，電機轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。

(4)鋼結(jié)構(gòu)框架的校驗及柱腳力的確定。由于立式活套的框架為鋼結(jié)構(gòu)形式，為保證其安全穩(wěn)定可靠，必須對鋼結(jié)構(gòu)按3倍正常最大張力和8級地震強度進行校核。此鋼結(jié)構(gòu)所有節(jié)點均采用高強度螺栓連接。表3為計算所得的柱腳力 數(shù)值。

表3 柱腳力 ×104N

3 立式活套在鍍鋅線的應(yīng)用

本文介紹的立式活套已經(jīng)在馬鋼鍍鋅線、首鋼順義鍍鋅線、鞍鋼鍍鋅線、邯鋼鍍鋅線、京唐鍍鋅線等近20條鍍鋅線設(shè)計中應(yīng)用。采用立式活套的大大節(jié)約了廠房的長度，增加了活套的儲存帶鋼的能力，減少了帶鋼跑偏的傾向。特別是入口立式活套與立式退火爐配合使用，可以提高生產(chǎn)線的工藝速度，提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量。