上卷取式傾斜鑄軋機(jī)的設(shè)計(jì)

馮素霞，宋曉亮，許 卓

（1.涿神有色金屬加工設(shè)備有限公司，涿州 072750；2.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

近年來我國的鋁加工技術(shù)日臻成熟，生產(chǎn)規(guī)模、工藝裝備、技術(shù)和質(zhì)量水平以及科技開發(fā)等步入了一個(gè)高層次發(fā)展階段，開始與國際鋁加工業(yè)接軌。涿神有色金屬加工專用設(shè)備有限公司（以下簡稱涿神公司）作為有色金屬加工設(shè)備制造行業(yè)的知名企業(yè)，更是致力于新產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)，以滿足市場和客戶的需求，在常規(guī)下卷取式鑄軋機(jī)的基礎(chǔ)上成功開發(fā)了上卷取式鑄軋機(jī)。

鑄軋機(jī)是為冷軋機(jī)提供毛料的設(shè)備，鑄軋的下道工序?yàn)槔滠垯C(jī)軋制，目前國產(chǎn)的鑄軋機(jī)大都采用下卷取方式，而冷軋機(jī)多采用上開卷方式。對(duì)制作PS板的鋁板基最基本的技術(shù)要求是表面光滑，無劃傷、印痕、氣孔、軋制條紋等表觀缺陷，厚薄要求一致，組織細(xì)密均勻，無偏析、夾渣等。所以冷軋機(jī)在PS板基的軋制過程中，希望利用的鑄軋板表面質(zhì)量較好的一面，相對(duì)來說鑄軋板的上表面因?yàn)楹洼佔(zhàn)咏佑|的較少，所以質(zhì)量更好。在冷軋機(jī)軋制過程中需要通過軋制道次的調(diào)整，來保證PS板基版面的質(zhì)量要求。

2011年3月，涿神公司為山東鄒平德利科技板材有限公司交付了四臺(tái)Φ1013mm×1900mm 傾斜式雙驅(qū)動(dòng)鑄軋機(jī)，該設(shè)備的卷取機(jī)組采用了上卷取方式。對(duì)于生產(chǎn)PS板基的客戶來說省去了在冷軋機(jī)軋制過程中道次的調(diào)整，生產(chǎn)效率得到了提高，從而節(jié)省了能源。

1 Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機(jī)的特點(diǎn)

Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機(jī)的機(jī)架軸線與地面垂直線成15°傾斜配置（垂直中心線與軋機(jī)中心線間），使得在軋制過程中對(duì)克服金屬偏析和減少金屬氧化膜處的表面張力方面具有獨(dú)到之處。兼顧了下鑄式和水平式兩種方法的長處。

該機(jī)列的卷取機(jī)組采用上卷取方式，和冷軋機(jī)的開卷方式一致，所以下道工序（PS板基）在冷軋機(jī)的軋制過程中無需考慮軋制道次的調(diào)整，便能保證PS板基版面的質(zhì)量要求，提高了冷軋機(jī)的軋制效率。

2 Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機(jī)的技術(shù)參數(shù)

Φ1013mm×1900mm傾斜式連續(xù)鑄軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括鑄軋機(jī)適合生產(chǎn)的合金品種、軋輥直徑、可生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格以及鑄軋機(jī)本身的力能參數(shù)、電氣參數(shù)等，詳見表1。

3 Φ1013mm×1900mm傾斜式連續(xù)鑄軋機(jī)的機(jī)列組成及設(shè)計(jì)

本鑄軋機(jī)共由8個(gè)部分組成，分別為：澆鑄系統(tǒng)、主機(jī)機(jī)組、夾送輥裝置、液壓平動(dòng)剪、導(dǎo)向輥托板、卷取機(jī)組、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。

機(jī)列組成如圖1所示。

3.1 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

保溫爐流口至鑄軋機(jī)之間熔鋁的輸送系統(tǒng)包括以下項(xiàng)目：爐口控流裝置、除氣和過濾裝置、液面控制裝置、鈦絲進(jìn)給裝置、前箱及其流槽。金屬液面由液面控制裝置和前箱液面控制裝置兩級(jí)控制，液面控制精度可達(dá)到±1mm。

表1 Φ1013mm×1900mm傾斜式連續(xù)鑄軋機(jī)的技術(shù)參數(shù)

圖1 設(shè)備機(jī)列簡圖

3.2 主機(jī)機(jī)組的設(shè)計(jì)

主機(jī)機(jī)組由機(jī)架裝配、軋輥輥系、主傳動(dòng)裝置、壓上油缸、鑄嘴調(diào)整裝置、輥縫調(diào)節(jié)裝置、導(dǎo)出輥、火焰噴涂運(yùn)行機(jī)構(gòu)、換輥裝置組成。

本鑄軋機(jī)架正常生產(chǎn)時(shí)軸線與地面垂直線成15°傾斜配置，換輥時(shí)機(jī)架和地面垂直。油缸推動(dòng)機(jī)架沿鉸軸傾翻，到達(dá)目標(biāo)位置后機(jī)架鎖緊油缸把機(jī)架鎖緊。

軋輥輥系由熱裝配式鑄軋輥、軸承座和軋輥軸承及相應(yīng)附件組成。鑄軋輥由內(nèi)部帶凹槽循環(huán)回路的輥芯和外層熱裝在輥芯上的輥套組成，鑄軋輥通過旋轉(zhuǎn)接頭與閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)連接，金屬結(jié)晶時(shí)的熱量和軋制時(shí)的熱量由冷卻水帶走。

3.3 夾送輥裝置的設(shè)計(jì)

夾送輥裝置安裝在主機(jī)機(jī)組之后，液壓平動(dòng)剪的前面，夾送輥用于在立板和換卷期間帶材的穿帶及保持張力，該裝置為二輥式結(jié)構(gòu)，鋼制夾送輥。上輥由液壓缸驅(qū)動(dòng)做升降運(yùn)動(dòng)，下輥位置可手動(dòng)調(diào)整。

3.4 液壓平動(dòng)剪的設(shè)計(jì)

液壓平動(dòng)剪用于鑄軋帶的切頭和切尾，該液壓剪為機(jī)械同步式剪切機(jī)，安裝在液壓缸驅(qū)動(dòng)的滑架上，剪切油缸安裝位置處于鑄軋板下方。有兩條剪切油缸和兩條移動(dòng)油缸，采用齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)。剪切時(shí)夾送輥夾住鑄軋板，液壓平動(dòng)剪邊移動(dòng)邊剪切，能夠保證剪切平齊。有連續(xù)剪切功能。

3.5 導(dǎo)向輥托板的設(shè)計(jì)

導(dǎo)向輥托板安裝在卷取機(jī)前，用于鑄軋板卷取時(shí)插于脹縮卷筒的夾槽，和卷取速度的測(cè)速。導(dǎo)向輥為鋼制水冷輥，表面鍍鉻。該托板由液壓缸驅(qū)動(dòng)升降，穿帶時(shí)托板抬起，當(dāng)脹縮卷筒夾住

鑄軋板后，托板落下。

3.6 卷取機(jī)組的設(shè)計(jì)（上卷取方式）

該卷取機(jī)組由傳動(dòng)裝置、脹縮卷筒、活動(dòng)支撐、推料裝置、脹縮油缸、運(yùn)卷車、助卷裝置組成，簡圖如圖2所示。

卷取機(jī)組由一交流變頻電機(jī)通過一主減速齒輪箱和一輔助行星減速箱傳動(dòng)。可選擇使用恒張力控制方式或梯度張力控制方式卷取帶材。脹縮卷筒由四塊鋼制扇形板組成。通過楔塊、拉桿和脹縮油缸實(shí)現(xiàn)卷筒的脹、縮。卷筒開有夾持槽，用于夾緊帶材頭部，該夾持槽可預(yù)先定位，以便準(zhǔn)確夾持鑄軋板帶。液壓缸驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)支撐，用于改善脹縮卷筒及減速箱的受力。該裝置設(shè)置在卷筒內(nèi)側(cè)，工作狀態(tài)下推出支撐卷筒，卸卷時(shí)縮回。推料裝置安裝在卷取齒輪箱的上方，卸卷時(shí)推動(dòng)鑄軋卷端面，幫助卸卷。推卷推板安裝在鋼制的導(dǎo)桿上，導(dǎo)桿安裝在青銅襯套內(nèi)，并由液壓缸驅(qū)動(dòng)。運(yùn)卷車由液壓缸驅(qū)動(dòng)升降，液壓馬達(dá)帶動(dòng)車體行走。

圖2 卷取機(jī)組簡圖

助卷裝置安裝在機(jī)列的最末端，是上卷取特有的部件，由兩個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的托輥組成。當(dāng)鑄軋卷直徑達(dá)到產(chǎn)品要求時(shí)，液壓平動(dòng)剪動(dòng)作把鑄軋帶剪斷，由于卷取機(jī)卷取方式為上卷取，如果沒有助卷裝置，剪斷的鑄軋帶在卷取的過程中會(huì)甩到卷筒的外側(cè)，比較危險(xiǎn)。助卷裝置在上卷取過程中起安全保護(hù)作用，鑄軋帶被助卷裝置的托輥擋住，不會(huì)后翻，解決了卷取過程中的安全問題。托輥在卷取過程中隨著鑄軋帶轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了帶材表面的劃傷。

3.7 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)包括泵站、閥站和連接管路。結(jié)構(gòu)緊湊、外觀大方，高壓系統(tǒng)采用比例閥控制，調(diào)壓方便、準(zhǔn)確可靠。一般動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)采用大泵間歇工作制，節(jié)省能源，降低熱耗。系統(tǒng)潔凈度高，保證了良好的工作環(huán)境。

3.8 電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該鑄軋機(jī)的電控系統(tǒng)由兩部分組成，分別為：交流控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。交流控制系統(tǒng)主要分為普通交流電機(jī)控制和交流變頻電機(jī)控制。PLC控制系統(tǒng)則為整個(gè)電控系統(tǒng)的神經(jīng)樞紐，采用西門子S7-300C系列可編程控制器CPU313C－2DP及采用分布式遠(yuǎn)程I/0控制ET200M實(shí)現(xiàn)軋機(jī)的過程控制和邏輯控制。除操作面板上的按鈕、主令開關(guān)操作控制外，本系統(tǒng)還配置了西門子HMI系列產(chǎn)品MP277真彩色顯示觸摸屏，此屏不僅可以做操作畫面，還可以做動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)、趨勢(shì)曲線、目標(biāo)數(shù)據(jù)設(shè)定、報(bào)警顯示等畫面。

4 結(jié)束語

涿神公司作為中國鋁及鋁合金鑄軋工藝及裝備的發(fā)源地，經(jīng)過幾代人的努力，鑄軋機(jī)的設(shè)計(jì)、制造水平均都有了長足的改進(jìn)，其功能更先進(jìn)、結(jié)構(gòu)更合理。鑄軋機(jī)所生產(chǎn)的鑄軋帶也向著寬幅、高性能的方向發(fā)展。

[1] YS/T 5-2009, 雙輥式鋁帶連續(xù)鑄軋機(jī)[S].

[2] 劉勁波.雙輥式鋁帶坯鑄軋機(jī)的改進(jìn)[J].有色金屬加工.2002, 31(1): 21-23.