邯鋼六輥CVC軋機(jī)設(shè)備功能優(yōu)化實(shí)踐

常彥青

(邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

0 前言

邯鋼集團(tuán)邯寶鋼鐵有限公司冷軋工程是邯鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)升級(jí)總體規(guī)劃的重要組成部分，項(xiàng)目以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)成熟的的冷軋工藝關(guān)鍵技術(shù)和裝備為主，投產(chǎn)后經(jīng)過(guò)邯鋼公司的消化吸收和創(chuàng)新，已經(jīng)具備轎車用的表面無(wú)缺陷高強(qiáng)度冷軋薄板生產(chǎn)條件。其中酸軋線是SMS 公司設(shè)計(jì)的具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的五機(jī)架六輥連續(xù)軋制的生產(chǎn)線，在板帶軋制中使用了HGC 壓下控制技術(shù)、斜楔調(diào)整技術(shù)、大行程CVC 竄輥及ESS 輥形技術(shù)、工作輥、中間輥彎輥技術(shù)、軋制冷卻液精確控制技術(shù)及快速自動(dòng)換輥技術(shù)等一系列具有國(guó)際先進(jìn)水平的前沿技術(shù)。邯鋼在全面系統(tǒng)掌握五機(jī)架六輥高精度冷軋機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的功能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)存在的設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題進(jìn)行逐一分析，提出了有效的解決方案，保證了設(shè)備的穩(wěn)定，同時(shí)提高了板形質(zhì)量。

1 軋機(jī)關(guān)鍵設(shè)備組成及功能介紹

邯鋼五機(jī)架六輥連續(xù)軋制生產(chǎn)線板形控制的關(guān)鍵系統(tǒng)主要有CVC 竄輥系統(tǒng)、HGC 液壓壓下及斜楔調(diào)整系統(tǒng)、乳化液噴射系統(tǒng)，其主要功能如下:

1．1 CVC 竄輥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

CVC 輥型技術(shù)是將工作輥或中間輥的輥面加工成如圖1 所示的形狀，兩軋輥在軋機(jī)機(jī)架內(nèi)互成180 °方向反向配置。上下中間輥可以在軸向相反方向上移動(dòng)，軋輥軸向竄動(dòng)在±285 mm 范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變化，因而可以實(shí)現(xiàn)輥縫連續(xù)凸度調(diào)整控制的目的。

圖1 CVC 輥型與傳統(tǒng)輥型的比較

CVC 竄輥系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成:竄輥液壓缸、竄動(dòng)橫梁、支架、止推軸承座、彎輥塊等五部分。CVC 輥型與傳統(tǒng)輥型比較:當(dāng)CVC 工作輥沒(méi)有移動(dòng)(圖1(a))，輥縫高度在整個(gè)輥身上保持一致時(shí)的情況，由于帶材的寬厚比較大，盡管輥縫存在輕微的S 形，也不會(huì)對(duì)板帶平直度造成可以檢測(cè)到的影響，這時(shí)對(duì)板帶平直度的控制與平輥軋制時(shí)(圖1(b))相同。如果上下輥進(jìn)行軸向移動(dòng)(圖1(c))，則輥縫將產(chǎn)生(圖1(d))一樣的正凸度，移動(dòng)行程越大則正凸度越大。反之(圖1(e))那樣軸向移動(dòng)軋輥則輥縫會(huì)產(chǎn)生(圖1(f))一樣的負(fù)凸度，凸度與位移成正比。這就是CVC 軋機(jī)輥縫凸度連續(xù)可控的基本原理。

1．2 HGC 液壓壓下系統(tǒng)及斜楔調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能分析

HGC 液壓壓下系統(tǒng)的組成如圖2 所示。每組機(jī)架上安裝兩個(gè)壓下缸，分別布置于軋機(jī)機(jī)架上軛與上支撐輥軸承座之間。HGC 既為液壓輥縫控制，它是AGC 控制系統(tǒng)的主要組成部分。壓下液壓缸主要作用是為軋輥提供軋制力，HGC 可根據(jù)軋輥輥徑變化及板帶實(shí)時(shí)厚度變化對(duì)輥縫進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。壓下缸缸體用螺桿固定在軋機(jī)牌坊窗口頂部。每組機(jī)架內(nèi)兩個(gè)壓下液壓缸共用一個(gè)壓力傳感器實(shí)時(shí)對(duì)壓下缸活塞側(cè)的壓力進(jìn)行檢測(cè)。在液壓缸頂部裝有一個(gè)索尼磁尺位置傳感器，其位置精度為±1 μm。索尼磁尺通過(guò)一套高精度的傳輸原件(即彈簧、鋼軸、中間桿等)最終與安裝在活塞桿上的頂桿相連接。當(dāng)更換壓下缸時(shí)，安裝在活塞桿上的頂桿與連著索尼磁尺的中間桿可以自然分開(kāi)，從而不需要拆下索尼磁尺即可更換壓下液壓缸。斜楔調(diào)整系統(tǒng)位于牌坊窗口下部，用于調(diào)整軋制線到需要的高度，從而保持軋制線高度恒定。

圖2 壓下液壓缸結(jié)構(gòu)圖

1．3 乳化液噴射系統(tǒng)參數(shù)模型

在冷軋生產(chǎn)中為降低金屬軋制時(shí)的變形抗力，現(xiàn)代軋制中普遍采取乳化液噴淋軋制。乳化液在板帶軋制中主要起到潤(rùn)滑輥縫和降低板帶軋制變形溫度的作用。因此乳化液也叫軋制冷卻液。在先進(jìn)的冷軋生產(chǎn)線上必須實(shí)現(xiàn)乳化液的溫度、流量、濃度等重要參數(shù)的精確控制，從而最終實(shí)現(xiàn)降低輥面磨損、改善板形和板帶表面質(zhì)量的作用。乳化液系統(tǒng)分為供油系統(tǒng)、回油系統(tǒng)、加熱循環(huán)系統(tǒng)三部分組成。

2 存在問(wèn)題及分析

邯鋼冷連軋機(jī)組存在的設(shè)計(jì)缺陷主要有以下四個(gè)方面的問(wèn)題:

2．1 中間輥止推軸承座易漏油進(jìn)乳化液導(dǎo)致軸承燒損

中間輥止推軸承為雙列圓錐止推軸承，潤(rùn)滑方式為稀油潤(rùn)滑循環(huán)，安裝在軋機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)，集成在CVC 竄輥系統(tǒng)中，可跟著竄輥裝置軸向竄動(dòng)，也可隨彎輥塊上下運(yùn)動(dòng)，該軸承承載中間輥所受到的全部軸向載荷。軸承座進(jìn)水導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑效果不良是造成軸承燒毀的主要原因。隨著大量的乳化液進(jìn)入到潤(rùn)滑油中，將會(huì)加速潤(rùn)滑油的變質(zhì)進(jìn)程，縮短潤(rùn)滑油的使用壽命。

2．2 中間輥竄輥鎖緊機(jī)構(gòu)易損壞

為了耦合中間輥與竄輥裝置，實(shí)現(xiàn)中間輥的軸向運(yùn)動(dòng)，竄輥系統(tǒng)設(shè)計(jì)有中間輥鎖緊裝置。該裝置在竄輥時(shí)鎖緊，中間輥隨竄輥裝置一起動(dòng)作，在需要換輥時(shí)，鎖緊裝置打開(kāi)，從而可以將中間輥抽出，實(shí)現(xiàn)中間輥與竄輥裝置的快速斷開(kāi)與鎖緊。在軋制過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦很容易造成設(shè)備損壞。

2．3 竄輥系統(tǒng)損壞頻繁

冷軋生產(chǎn)中工作輥在軋制板帶時(shí)需要克服很大的軋制力。為了降低軋機(jī)工作時(shí)的壓下力，軋機(jī)中工作輥、中間輥、支撐輥在板帶軋制時(shí)需要保持一定的輥心偏移。當(dāng)板帶軋制中，CVC 竄輥系統(tǒng)帶動(dòng)中間輥竄動(dòng)，這時(shí)由于CVC 液壓缸扁頭固定在機(jī)架彎輥塊上，當(dāng)液壓缸帶動(dòng)竄輥系統(tǒng)工作時(shí)，液壓缸前端的的銷軸處將會(huì)受到來(lái)自于輥心偏移產(chǎn)生的側(cè)推力，從而導(dǎo)致竄輥液壓缸連桿側(cè)的端蓋密封頻繁損壞。

2．4 快速自動(dòng)換輥系統(tǒng)故障

當(dāng)軋輥軋制到一定公里數(shù)時(shí)，需要將其更換，工作輥、中間輥更換較頻繁，每個(gè)排班(8 h)至少要換一次。因此，實(shí)現(xiàn)工作輥、中間輥的快速換輥，將能節(jié)約大量的生產(chǎn)時(shí)間。酸軋線配備的換輥小車能夠?qū)崿F(xiàn)工作輥、中間輥的快速自動(dòng)化更換，然而由于軋機(jī)內(nèi)設(shè)備復(fù)雜，結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作連鎖多，操作較復(fù)雜，因此在換輥時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題較多。其中影響最大的是油氣潤(rùn)滑故障、萬(wàn)向軸意外掉落故障和由于軸頭支撐液壓缸漏油而導(dǎo)致的軸頭支撐打不開(kāi)等幾個(gè)問(wèn)題。

3 改進(jìn)措施

3．1 中間輥止推軸承燒損問(wèn)題解決方案

3．1．1 改進(jìn)軸承座內(nèi)部結(jié)構(gòu)

經(jīng)解體檢修止推軸承發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部實(shí)際結(jié)構(gòu)存在缺陷，導(dǎo)致密封效果不佳，軸承座進(jìn)水情況嚴(yán)重。采取的解決方案是將內(nèi)套減薄去掉6 mm 厚度，使之能夠裝配到位;同時(shí)對(duì)止推軸承座定期進(jìn)行離線解體檢查，更換密封，檢查止推軸承的工作狀況，若有需要，更換軸承。

3．1．2 改善軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)油品質(zhì)量

改善軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)油品質(zhì)量從四個(gè)方面進(jìn)行:一是對(duì)油水分離器進(jìn)行升級(jí)改造，在進(jìn)油泵口增加過(guò)濾器，以此提高分離器的使用效果;二是對(duì)軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)濾芯進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化，以此縮短更換周期，提高潤(rùn)滑油的過(guò)濾精度;三是給潤(rùn)滑油箱增加磁棒，以吸附含鐵雜質(zhì);四是增加靜置油箱，以加強(qiáng)軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)中的水分離效果。

3．2 優(yōu)化中間輥竄輥鎖緊機(jī)構(gòu)

中間輥鎖緊裝置有三個(gè)位置:打開(kāi)位置，夾緊位置及軋制位置。這三個(gè)位置由一個(gè)三位液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。三個(gè)位置的動(dòng)作順序?yàn)?打開(kāi)位置(換輥位)→夾緊位置→軋制位置→打開(kāi)位置(換輥位);該三位液壓缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。

3．3 優(yōu)化CVC 竄輥系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

改造原有的CVC 液壓缸底座結(jié)構(gòu)，以緩沖輥?zhàn)悠漠a(chǎn)生的側(cè)推力，同時(shí)改進(jìn)端蓋密封材質(zhì)，加寬現(xiàn)有液壓缸上端蓋密封槽的寬度，進(jìn)而增加密封的耐壓性能，達(dá)到提高該端蓋密封的使用壽命的目的。

3．4 優(yōu)化快速自動(dòng)換輥系統(tǒng)功能

3．4．1 油氣潤(rùn)滑問(wèn)題處理及改進(jìn)

對(duì)固定支架的結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，保障中間輥與軸承座之間的間隙足夠大，避免軸承座碰撞到固定支架。對(duì)快速接頭連接的倒角進(jìn)行加工，以增大配合的允許誤差，減少油氣潤(rùn)滑打不開(kāi)的事故。將油氣潤(rùn)滑連接軟管改為透明膠管，保證潤(rùn)滑油能正常進(jìn)入軸承座。

3．4．2 萬(wàn)向軸意外掉落故障處理及改進(jìn)

對(duì)換輥程序進(jìn)行修改，在一次自動(dòng)換輥程序中斷后，處理完問(wèn)題需手動(dòng)進(jìn)行確認(rèn)，才能再次啟動(dòng)自動(dòng)換輥程序。另外加入一個(gè)連鎖條件，使工作輥彎輥保持在平衡位，保證萬(wàn)向軸不會(huì)掉落。

3．4．3 軸頭支撐系統(tǒng)改進(jìn)

鎖緊機(jī)構(gòu)的易損件為活塞密封，由于該密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，缺少支撐骨架，導(dǎo)致密封損壞一點(diǎn)就會(huì)發(fā)生大量漏油的現(xiàn)象。將活塞的形狀改為規(guī)則的圓柱形，同時(shí)將唇形密封結(jié)構(gòu)改造為帶骨架的O 型圈密封結(jié)構(gòu)，增加了活塞動(dòng)作過(guò)程中耐壓能力，從而大大增加了軸頭鎖緊機(jī)構(gòu)的使用壽命。

4 改進(jìn)效果

邯鋼六輥CVC 冷連軋機(jī)設(shè)備功能優(yōu)化后，提高了軸承使用壽命，減少了竄輥裝置的事故時(shí)間，降低了液壓油和備件消耗，杜絕了萬(wàn)向接頭掉落現(xiàn)象，年可節(jié)約設(shè)備成本130 萬(wàn)元，年提高生產(chǎn)線有效作業(yè)時(shí)間140 h，可增產(chǎn)鋼材3．5 萬(wàn)噸，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，年可創(chuàng)效300 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

邯鋼冷軋廠通過(guò)對(duì)六輥CVC 軋機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的消化吸收及功能優(yōu)化實(shí)踐，保證了軋機(jī)區(qū)域設(shè)備的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，提高了帶鋼板形控制精度，為公司生產(chǎn)出更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的冷軋產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

［1］陳奎，張曉偉．六輥CVC 軋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及優(yōu)點(diǎn)［J］． 一重技術(shù)，2006(5):11 －12．

［2］李耀強(qiáng)，李連勝，劉聰．六輥CVC 冷連軋機(jī)中間竄輥故障分析及解決方法［J］．重型機(jī)械，2013(3):84 －86，89．．