冷軋連續(xù)退火爐密封輥改造

陳 慧 李春明

(中冶南方工程技術有限公司 湖北武漢430223)

1 前言

在冷軋高速連續(xù)帶鋼處理線上，對帶鋼運行過程中的跑偏控制要求極高，尤其是立式退火爐內(nèi)，帶鋼由于板型問題、設備安裝精度、輥面磨損等原因，跑偏不可避免，在帶鋼跑偏量比較大的情況下，帶鋼邊緣會與爐襯、噴嘴等發(fā)生干涉，使帶鋼邊部與爐內(nèi)設備都受到損傷，嚴重時甚至會造成爐內(nèi)斷帶。因此為保證爐內(nèi)帶鋼運行穩(wěn)定，通常會在退火爐出口設置一套糾偏輥，傳統(tǒng)的做法是在爐子出口密封輥下方設置一套單輥或雙輥的糾偏輥裝置，考慮到帶鋼的彈塑性變形，一般糾偏輥輥徑較大，在一些空間狹小的地方，密封和糾偏分為兩臺設備布置即占空間，成本又高，還增加了操作、檢修、維護的難度。本文針對某鋼廠的連續(xù)退火爐出口帶鋼跑偏問題，只對爐子出口密封輥進行改造，增加糾偏擺動機構，將該密封輥改造成集密封、糾偏功能于一體，充分利用原有結構，設備改造量小，改造后，起到了立竿見影的效果。

2 改造背景及方案

某鋼廠光亮退火機組，原設計帶鋼厚度0.2-2.0mm，帶鋼寬度750-1300mm，爐子段速度80m/min，立式退火爐出口原設置有一套密封輥，密封輥規(guī)格Ф150x1500m，用于密封爐內(nèi)氣氛及夾送帶鋼，如圖1所示。自2012年投產(chǎn)以來，當爐子段速度達到50m/min時，在爐子出口經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼跑偏現(xiàn)象，爐子段速度一直上不去，機組產(chǎn)能遠達不到設計要求，為解決這一問題，決定對爐子出口密封輥進行改造。

改造方案：如圖2所示，增加一套液壓缸執(zhí)行機構用于驅(qū)動密封輥機架擺動，包括液壓缸及液壓缸支座，相應對原密封輥機架進行改造，增加擺動點A、B處的擺動鉸軸，并設置一套液壓配管；同時增加一套CPC檢測機構用于檢測帶鋼的位置，CPC檢測機構含液壓站、液壓閥臺、電感式檢測器、線性位置傳感器等；原密封輥更改膠層材質(zhì)，原氣動配管做局部改造，原傳動機構利舊。

圖1 原密封輥結構1-密封輥機架；2-密封輥； 3-傳動機構；4-氣缸執(zhí)行機構

圖2 改造后密封輥結構1-密封輥機架；2-密封輥；3-傳動機構；4-氣缸執(zhí)行機構；5-液壓執(zhí)行機構；6-CPC檢測機構

3 糾偏原理

從圖3可以看出：當帶鋼在中間位置時，帶鋼運動方向與密封輥線速度方向一致，帶鋼中心線與機組中心線重合，帶鋼沒有產(chǎn)生跑偏。

當帶鋼往操作側跑偏時，雖然帶鋼運動方向與密封輥線速度方向仍然一致，但帶鋼中心線與機組中心線分離，此時，帶鋼中心偏離機組中心線的距離為S。

在糾偏位置，密封輥在液壓缸的驅(qū)動下發(fā)生擺動，擺動傾斜角為a，帶鋼運行方向VD和輥子運行線速度方向VG之間產(chǎn)生傾斜角a，因此產(chǎn)生輥子對帶鋼的相對運動VGD，其方向與密封輥的軸線方向平行，從而產(chǎn)生由VGD引起的輥子對帶鋼的動摩擦力F， F=uN ,u為帶鋼與輥子的動摩擦系數(shù)，N為氣缸壓力。F與VGD方向相同，F(xiàn)分解為水平力F1和垂直力F2，F(xiàn)1即為帶鋼產(chǎn)生橫向運動的動力，使帶鋼沿密封輥軸線產(chǎn)生了與跑偏方向相反的橫向位移，從而使帶鋼回到中間位置。反之亦然。

4 控制方式

氣缸執(zhí)行機構使密封輥夾緊帶鋼，當帶鋼處于中間位置不跑偏時，密封輥處于水平位置，相應的液壓缸處于“0”位，當CPC檢測器檢測到帶鋼向操作側跑偏時，便發(fā)信號給液壓閥臺，液壓閥臺發(fā)出指令驅(qū)動液壓缸活塞桿縮回，將密封輥機架擺動點B向右上方向擺動，根據(jù)圖3的糾偏原理，帶鋼向傳動側發(fā)生橫向位移，帶鋼逐漸回復到中間位置，線性位移傳感器反饋數(shù)值對糾偏過程進行閉環(huán)控制。反之亦然。

5 設計注意事項

圖中液壓執(zhí)行機構也有采用電動推桿。兩者比較如下：

表1 液壓式與電動式執(zhí)行機構的對比

從表1中可以看出，電動推桿由于推桿需要在一定行程內(nèi)頻繁往復運動，因此會導致絲桿局部磨損，磨損后的絲桿不能單獨更換，需將整個電動推桿更換，后續(xù)使用費用高。結合現(xiàn)場調(diào)研情況，如采用液壓式驅(qū)動，無需新增液壓站，借用機組入口液壓站即可，可適當降低費用，綜合考慮，采用液壓式驅(qū)動更為可靠耐用?？紤]到驅(qū)動密封輥力矩較小，且液壓缸啟動時會產(chǎn)生沖擊，液壓缸最終采用Φ40缸徑，不帶緩沖、低摩擦密封、啟動壓力低于0.2MPa。

由于這種夾送糾偏的形式是半連續(xù)式的，在CPC檢測器檢測到帶鋼跑偏達到一定量時，液壓缸開始動作，每次動作時會對密封輥有一定的沖擊，會造成帶鋼波動，因此輥身最好為襯膠輥，膠層硬度不宜過高，且糾偏過程中帶鋼與輥子之間存在一定的夾角，帶鋼邊部會對輥面產(chǎn)生割傷，易在帶鋼表面產(chǎn)生輥印等缺陷。在本改造設計中密封輥輥面采用乙烯丙烯橡膠(EPDM)，輥面硬度：Hs75±5度，其耐熱性好、耐油、耐老化。

由于密封輥在氣缸作用下夾緊，為保證密封輥操作側、傳動側壓力均勻，防止兩側壓力不均而導致帶鋼跑偏，在氣動配管的進氣口設置減壓閥，同時在氣缸無桿腔進氣，密封輥壓下回路上，每個氣缸各設置一個減壓閥，用于單獨調(diào)節(jié)每個氣缸的壓力。

6 結論

冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設計可采用夾送糾偏輥的形式，集密封和糾偏功能于一體，該結構簡單、設備投資少、檢修維護量小、糾偏效果明顯，可有效解決爐內(nèi)帶鋼跑偏問題，保證爐內(nèi)帶鋼質(zhì)量。