熱鍍鋅機(jī)組糾偏設(shè)備的改進(jìn)

高聰敏，劉忠寶，靳恩輝，俞洪杰，馮 沙，孫亞波

(1.中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安，710032)

0 前言

現(xiàn)代化帶鋼連續(xù)熱鍍鋅作業(yè)線中，帶鋼全長數(shù)千米，要保證機(jī)組高效率作業(yè)，讓帶鋼對(duì)中運(yùn)行不跑偏是非常關(guān)鍵的問題［1］。帶材跑偏不僅會(huì)造成帶材缺陷、減少成材率，而且還會(huì)影響機(jī)組的生產(chǎn)能力，甚至對(duì)設(shè)備造成損害。糾偏設(shè)備是為了使高速運(yùn)行的帶鋼中心與機(jī)組的中心線相重合，以保證鋼帶的正常運(yùn)行，最終獲得良好的產(chǎn)品。因此在機(jī)組中要設(shè)置許多糾偏設(shè)備對(duì)鋼帶隨時(shí)糾偏［2］。結(jié)合中國重型機(jī)械研究院股份公司多年來所設(shè)計(jì)的糾偏設(shè)備的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，指出某鍍鋅機(jī)組中糾偏設(shè)備的應(yīng)用缺陷并改進(jìn)。

1 帶鋼跑偏原因及糾偏措施分析

1.1 跑偏原因

鍍鋅機(jī)組中，帶鋼在輥?zhàn)由线\(yùn)行引起跑偏的原因復(fù)雜，且具有隨機(jī)性。影響跑偏的原因很多，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐歸納起來主要有以下幾個(gè)方面［1－12］:

來料帶鋼自身的板形缺陷，帶鋼在軋制過程中形成的鐮刀彎或邊浪，會(huì)破壞帶鋼表面張力的均勻分布而造成跑偏;輥?zhàn)又圃斐慑F形或生產(chǎn)線長期運(yùn)行單邊磨損成錐形，張力分布不均引起跑偏;安裝時(shí)參與聯(lián)動(dòng)的輥?zhàn)优c機(jī)組中心線不垂直，帶鋼總是要與輥?zhàn)映芍苯堑内厔莓a(chǎn)生跑偏;夾送輥或帶有壓輥的張力輥等，帶鋼通過上述設(shè)備時(shí)，所受壓力不均，會(huì)使帶鋼向壓力小、開口度大的一側(cè)跑偏;軸承的磨損及軸承座松動(dòng)，導(dǎo)致輥?zhàn)友卮怪庇跈C(jī)組中心線方向竄動(dòng)引起跑偏;輥面質(zhì)量影響，輥?zhàn)颖砻娲植诙炔灰恢?，帶有紋理的輥?zhàn)?鋅鍋沉沒輥，冷卻水淬輥)都會(huì)造成帶鋼跑偏;帶鋼張力波動(dòng)、張力偏小、失張等都會(huì)引起帶鋼跑偏。

1.2 糾偏措施

由分析可知，跑偏是客觀存在的，不可避免。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)采取措施盡量減少帶材跑偏，使跑偏量控制在允許范圍內(nèi)，滿足生產(chǎn)工藝要求。熱鍍鋅機(jī)組主要采用以下措施進(jìn)行糾偏:

設(shè)計(jì)時(shí)考慮原料的板形缺陷，按照技術(shù)方案購買符合要求的原料;活套段和退火爐段自由帶鋼較長，輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)成鼓形凸度或雙錐形凸度，使其自身具有一定糾偏作用;生產(chǎn)線輥?zhàn)由a(chǎn)一端時(shí)間造成的錐形情況，要把輥?zhàn)舆M(jìn)行對(duì)調(diào)或者進(jìn)行修磨;安裝時(shí)要保證輥?zhàn)优c機(jī)組中心線垂直精度為0.05 mm/m，同時(shí)要求輥?zhàn)拥乃骄?.05 mm/m;調(diào)整夾送輥和帶有壓輥的張力輥輥縫，及調(diào)整節(jié)流閥大小使得帶材通過夾送輥和張力輥時(shí)，所受壓力均勻;定期維護(hù)檢查軸承及軸承座并及時(shí)更換，避免軸承及軸承座損壞造成跑偏;設(shè)備出廠時(shí)仔細(xì)檢驗(yàn)設(shè)備，保證輥?zhàn)哟植诙?，?duì)于帶有紋理的輥?zhàn)蛹皶r(shí)清理及修磨;調(diào)整工控參數(shù)及生產(chǎn)工藝參數(shù)，減小張力波動(dòng);根據(jù)不同機(jī)組要求，在機(jī)組中布置糾偏設(shè)備。

2 糾偏設(shè)備的應(yīng)用

熱鍍鋅機(jī)組向大型、高產(chǎn)能化發(fā)展，糾偏設(shè)備在機(jī)組中的應(yīng)用越來越普遍，且糾偏設(shè)備的布置位置對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)機(jī)組也很重要。

2.1 機(jī)組工藝布置

該熱鍍鋅機(jī)組工藝布置圖如圖1 所示。

圖1 機(jī)組工藝布置圖Fig.1 Layout of hot dipping unit process

2.2 糾偏設(shè)備的應(yīng)用

本機(jī)組共布置了7 套糾偏設(shè)備，對(duì)各段帶材進(jìn)行糾偏控制。1#糾偏輥、2#糾偏輥、4#糾偏輥為單輥機(jī)構(gòu)，屬于比例積分型糾偏輥;3#糾偏輥、6#糾偏輥、7#糾偏輥為雙輥機(jī)構(gòu)，屬于比例型糾偏輥;高塔夾送糾偏輥為單輥立式機(jī)構(gòu)，屬于比例積分型糾偏輥。

高速生產(chǎn)機(jī)組入口活套套量大，自由端帶材長，懸垂度大容易引起跑偏，為保證活套內(nèi)帶材不跑偏布置1#糾偏輥和2#糾偏輥;清洗段在擠干輥和刷輥?zhàn)饔孟乱着芷?，必須保證進(jìn)入清洗段之前帶材處于機(jī)組中心線，所以在清洗段前面布置3#糾偏輥;退火爐是鍍鋅機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備，防止?fàn)t內(nèi)跑偏引起斷帶是鍍鋅從業(yè)人員必須考慮的問題，因此在退火爐前布置4#糾偏輥;帶材經(jīng)過鋅鍋到高塔轉(zhuǎn)向輥需要進(jìn)行風(fēng)冷，帶材自由端較長，且在風(fēng)機(jī)大量空氣吹拂下容易跑偏，布置高塔夾送糾偏輥;經(jīng)過水淬的帶鋼要進(jìn)入光整、拉矯、鈍化、出口活套，為保證光整、拉矯、鈍化、出口活套段帶材處在機(jī)組中心線不跑偏，在光整段前面布置6#糾偏輥。出口活套后布置7#糾偏輥目的是保證涂油、卷取時(shí)帶材不跑偏。

3 理論分析與改進(jìn)

調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)出口活套與清洗段之間3#糾偏輥處有跑偏現(xiàn)象:入口活套充套到30%時(shí)，3#糾偏輥入口帶材基本不跑偏，經(jīng)過糾偏輥后，帶材處于機(jī)組中心線;入口活套充套到大于50%時(shí)3#糾偏輥入口處帶材跑偏，經(jīng)過糾偏輥后帶材跑偏嚴(yán)重，帶材無法進(jìn)入清洗段，無法連續(xù)高速生產(chǎn)。

3.1 理論分析

原設(shè)計(jì)3#糾偏輥為雙輥，采用帶固定偏轉(zhuǎn)中心的比例型糾偏輥。設(shè)計(jì)如圖2 所示。L=15000 mm;設(shè)計(jì)糾偏角度α=±3.15°根據(jù)糾偏輥結(jié)構(gòu)計(jì)算糾偏量C;由C=(B +2R)sinα 得C=128.8 mm 滿足糾偏量要求的糾偏能力。調(diào)試時(shí)，入口活套套量少且固定位置不動(dòng)，低速運(yùn)行時(shí)基本可以正常運(yùn)行;但是入口活套充/放套時(shí)，糾偏輥處帶材刮邊無法正常運(yùn)行。

圖2 設(shè)計(jì)圖Fig.2 Design drawing of rectifying roller

此比例型糾偏輥只能改善出口帶材偏移，不能改善入口帶材偏移。經(jīng)過現(xiàn)場觀察，對(duì)糾偏輥入口帶材進(jìn)行理論分析。根據(jù)帶厚、帶寬、張力等對(duì)不同規(guī)格糾偏輥入口帶材垂度進(jìn)行計(jì)算，不同帶厚，帶寬條件下垂度計(jì)算值見表1;實(shí)際運(yùn)行時(shí)就會(huì)出現(xiàn)圖3 所示的現(xiàn)象，兩個(gè)支撐點(diǎn)中間垂度最大，使得糾偏輥入口帶材和出口帶材不平行，帶材入口包角小于90°，帶材在糾偏輥輥面產(chǎn)生纏繞效應(yīng)，產(chǎn)生與糾偏方向相反的作用力，當(dāng)糾偏輥出口帶材跑偏，糾偏輥進(jìn)行糾偏動(dòng)作時(shí)，在與糾偏方向相反力的作用糾偏輥入口帶材嚴(yán)重跑偏。

圖3 實(shí)際圖Fig.3 Working drawing of rectifying roller

表1 垂度數(shù)值Tab.1 Sag calculate

3.2 改進(jìn)方案

入口活套的出口到糾偏輥前帶材由托輥支撐，并沒有包角轉(zhuǎn)向或夾送功能。分析糾偏輥機(jī)構(gòu)工作原理，比例積分型糾偏輥帶鋼與輥軸之間形成一定的角度起到積分調(diào)節(jié)功能，同時(shí)又能使帶鋼橫向移動(dòng)起到比例調(diào)節(jié)功能。這種糾偏輥機(jī)構(gòu)既能對(duì)出口帶材進(jìn)行精確糾正，又可對(duì)進(jìn)口帶材有一定糾正效果。將雙輥比例型糾偏輥改為單輥比例積分型糾偏輥和轉(zhuǎn)向輥組合，滿足工藝布置要求，如圖4 所示。

圖4 單輥糾偏圖ig.4 Single roller rectifying device

圖4 利用原設(shè)備雙輥糾偏輥進(jìn)行改進(jìn)。將原糾偏設(shè)備進(jìn)行分割改造成一臺(tái)單輥糾偏輥和一臺(tái)轉(zhuǎn)向輥。既滿足了工藝布置要求，又降低了成本。按此方案改進(jìn)后，經(jīng)調(diào)試和后續(xù)生產(chǎn)驗(yàn)證，機(jī)組在入口活套充套、放套過程中，糾偏設(shè)備起到很好的糾偏作用，保證了機(jī)組生產(chǎn)的連續(xù)性。

4 結(jié)論

中國重型機(jī)械研究院股份公司成功將某連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組的原雙輥積分型糾偏改為單輥比例積分型糾偏和轉(zhuǎn)向輥，同時(shí)在單輥糾偏輥和轉(zhuǎn)向輥之間增加安全用防護(hù)欄;改造前套量大于50%時(shí)，充放套工藝過程帶材發(fā)生嚴(yán)重跑偏，導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常連續(xù)運(yùn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量。改進(jìn)后最大跑偏量降低，達(dá)到±15 mm，糾偏效果得以改善，滿足生產(chǎn)工藝要求。

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