攀鋼2#連續(xù)鍍鋅線1＃張力輥帶鋼逃逸原因分析及對(duì)策

（攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司板材廠，四川西昌 615012）

攀鋼2＃鍍鋅線1＃張力輥是由奧鋼聯(lián)提供設(shè)計(jì)初稿，經(jīng)過(guò)中冶賽迪進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，由陜西壓延加工制造成套，于2004年4月投入生產(chǎn)使用，其設(shè)備結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。1＃張力輥為鍍鋅線入口段速度主控裝置[1]，用于入口段帶鋼驅(qū)動(dòng)和對(duì)入口活套建立張力，在焊接帶頭和鋼尾時(shí)，為入口活套建立后張力，并對(duì)焊機(jī)反向送料，完成帶鋼頭尾的焊接動(dòng)作[1-7]。

1 帶鋼逃逸原因分析

圖1 1＃張力輥結(jié)構(gòu)示意圖

由于入口活套張力比較大，特別是在生產(chǎn)鍍鋁鋅產(chǎn)品時(shí)，入口活套張力達(dá)到3200daN，在如此大的張力下，帶鋼在1＃張力輥表面出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)抱閘自動(dòng)力矩不能克服對(duì)1＃張力輥組轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的問(wèn)題。這兩種情況造成焊機(jī)帶尾定不了位，不具備起焊接活套條件，不能按焊機(jī)順控邏輯完成焊接的正常作業(yè)；同時(shí)，帶尾在活套自身張力拉動(dòng)下被動(dòng)滑移，使得帶尾縮帶，致使機(jī)組降速，當(dāng)帶尾退出1#張力輥時(shí)，帶尾失去后拉力自動(dòng)退到活套，造成生產(chǎn)停機(jī)事故。

1.1 帶尾在1#張力輥逃逸的原因分析

當(dāng)1＃和2＃開卷機(jī)進(jìn)行交替開卷時(shí)，1＃張力輥停機(jī)制動(dòng)帶鋼，制動(dòng)抱閘動(dòng)作抱緊閘輪制動(dòng)張力輥轉(zhuǎn)動(dòng)。在焊接前，為對(duì)準(zhǔn)焊機(jī)，需將帶鋼從入口活套拉出一段，也就是返回送料，這時(shí)1＃張力輥施力情況如圖2所示。

圖2 1＃張力輥受力分布圖

帶鋼在1＃張力輥和2＃張力輥上的包角分別為θ1和θ2，且有θ1=θ2=θ=222°；帶鋼與1＃輥和2＃輥碳化鎢涂層表面的摩擦系數(shù)分別設(shè)定為f1和f2[8]。壓輥裝置的驅(qū)動(dòng)為雙作用氣缸和設(shè)置兩根壓輥，每個(gè)氣缸工作直徑，壓輥氣缸壓力，入口活套張力設(shè)定為[8]。

設(shè)帶鋼在壓輥位置最大理論張力消耗為T2，則有：

式中，f為輥面摩擦系數(shù)，θ為帶鋼在張力輥上的包角，T3為入口活套張力。

代入上述1#張力輥相關(guān)數(shù)據(jù)，可得T2=1755daN。

設(shè)壓輥的理論壓力為F1，則有：

式中，f為輥面摩擦系數(shù)，T2為帶鋼在壓輥位置最大理論張力消耗。

代入前面的數(shù)據(jù)，可得F1=11325daN。

設(shè)壓輥的實(shí)際壓力為F2，則有：

式中，P1為壓輥氣缸壓力，S1為氣缸面積，D1為氣缸工作直徑。

代入前述數(shù)據(jù)，可得F2=7540.8daN。

因?yàn)镕1＞F2，所以壓輥的實(shí)際壓力不能滿足理論壓力需要。當(dāng)帶鋼對(duì)壓輥要求的壓力超過(guò)壓輥能提供的最大壓力時(shí)，帶鋼就會(huì)在張力輥上出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。

1.2 張力輥被動(dòng)拉轉(zhuǎn)的原因分析

當(dāng)入口帶鋼需要停止時(shí)，1＃張力輥需要停止運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)裝置抱緊張力輥組阻止張力輥轉(zhuǎn)動(dòng)。而1＃張力輥的抱緊裝置包括：抱閘兩套（最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN=450N·m×2=900N·m），閘輪（外徑D1=500mm，工作位置的直徑D2=440mm），減速機(jī)（傳動(dòng)比i=16）[8]。取入口活套的最大張力為T活=T3=3200daN，張力輥外徑D3=900mm[8]。

將入口活套張力對(duì)1＃張力輥的轉(zhuǎn)矩等效到閘輪處位置時(shí)的轉(zhuǎn)矩為，則有：

式中，T3為入口活套張力，D3為張力輥直徑，i為減速機(jī)傳動(dòng)比。代入上述已知數(shù)據(jù)，可得N1=900N·m。設(shè)抱閘抱緊轉(zhuǎn)矩為N2，則有：

式中，TN為抱閘裝置的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，D1為閘輪外徑，D2為閘輪工作位置的直徑。

帶入上述已知數(shù)據(jù)，可得N2=792N·m。

由于，得出，1＃張力輥?zhàn)畲蟮谋чl制動(dòng)抱緊力不能克服入口活套的最大張力對(duì)1＃張力輥的等效轉(zhuǎn)矩，所以1＃張力輥需要停止帶鋼運(yùn)行時(shí)，活套張力將驅(qū)動(dòng)張力輥轉(zhuǎn)動(dòng)致使帶鋼移動(dòng)。

2 解決對(duì)策

2.1 解決帶鋼打滑的對(duì)策

對(duì)于帶鋼在1＃張力輥打滑的問(wèn)題，改善方法就是1＃轉(zhuǎn)向輥新增一套制動(dòng)裝置。該機(jī)構(gòu)由一組氣動(dòng)換向閥、汽缸、制動(dòng)輥、液壓換向閥、液壓馬達(dá)等部件構(gòu)成。取帶鋼在制動(dòng)輥表面的摩擦系數(shù)μ=0.4，制動(dòng)輥為雙氣缸驅(qū)動(dòng)，設(shè)氣缸工作直徑D4=20cm，氣缸壓力為P2=6kg/cm2[8]。

設(shè)制動(dòng)輥對(duì)帶鋼的摩擦力為F3，則有式（6）：

式中，P2為氣缸壓力，μ為帶鋼在制動(dòng)輥表面的摩擦系數(shù)，S2為氣缸工作面積，D4為氣缸工作直徑。

代入上述已知各數(shù)據(jù)，可得F3=1508daN。

用T3’表示加了新增制動(dòng)裝置后入口活套的張力，則有：

T3’=T3-F3=3200-1508=1692daN

則根據(jù)前面式(1)，新增制動(dòng)裝置后，帶鋼在壓輥位置最大張力消耗T2’為：

則新增制動(dòng)裝置后，壓輥的理論壓力F1’為：

由于F1’＜F2，制止了帶鋼在張力輥處產(chǎn)生滑動(dòng)的情況。

2.2 解決張力輥被拉轉(zhuǎn)動(dòng)的措施

針對(duì)抱閘制動(dòng)力矩能力不足的問(wèn)題，解決思路就是改變閘輪直徑和抱閘數(shù)量來(lái)加大抱閘的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。改造閘輪外徑變大到D1’=600mm，閘輪工作位置的直徑改為D2’=540mm；抱閘由原來(lái)的2套增加到現(xiàn)在的4套。

設(shè)新的抱閘抱緊轉(zhuǎn)矩為N2’，則根據(jù)式（5）有：

式中，D1’為新的閘輪外徑，D2’為新的工作位置的直徑，TN為抱閘裝置的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)，可得N2’=1650N·m。

由于N1＜N2’，1＃張力輥?zhàn)畲蟮闹苿?dòng)抱緊能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入口活套最大張力轉(zhuǎn)換到閘輪處的轉(zhuǎn)矩，所以1＃張力輥停止運(yùn)轉(zhuǎn)后再也不會(huì)出現(xiàn)被入口活套被動(dòng)拉動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)論

攀鋼2＃連續(xù)鍍鋅機(jī)組帶鋼在1＃張力輥產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題是安全系數(shù)取值過(guò)低、功能不能滿足現(xiàn)場(chǎng)入口段帶鋼啟停實(shí)際生產(chǎn)需要，通過(guò)壓輥壓力和抱閘制動(dòng)力矩兩個(gè)原因的受力分析，找出了癥結(jié)，采用新增制動(dòng)輥裝置、增大抱閘數(shù)量和閘輪直徑的解決對(duì)策，根本上克服了之前存在的故障現(xiàn)象。在以上對(duì)策實(shí)施后，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用效果表明，能夠有效保證攀鋼2＃連續(xù)鍍鋅機(jī)組入口段焊機(jī)正常焊機(jī)和入口活套的正常沖放套動(dòng)作，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定順行意義重大。