基于UG解讀酸軋聯(lián)合機(jī)組

劉冠華 史曉強(qiáng) 李鵬飛 董春雨

(1.河鋼集團(tuán)唐鋼公司生產(chǎn)制造部，河北063016；2.唐山鋼鐵集團(tuán)高強(qiáng)汽車板有限公司，河北063016)

連續(xù)酸洗機(jī)組與全連續(xù)冷軋機(jī)組相連接，組成酸-軋聯(lián)合機(jī)組，兩組工藝過程合理配合，可以提高生產(chǎn)率及成品率。酸-軋聯(lián)合機(jī)組共用一套入口設(shè)備和出口設(shè)備，減少了設(shè)備投資，無需中間倉庫儲(chǔ)存酸洗卷，大量縮減了用地，是現(xiàn)代化冷軋生產(chǎn)的主流機(jī)型。酸-軋聯(lián)合機(jī)組生產(chǎn)線跨度總長(zhǎng)超過300 m，輥系繁多[1-2]。UG是一款功能全面、專業(yè)的三維設(shè)計(jì)軟件，在實(shí)體造型的基礎(chǔ)上，以基于特征的建模和編輯方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。本文以國(guó)內(nèi)某鋼廠1740六輥5機(jī)架酸-軋聯(lián)合機(jī)組為對(duì)象，基于UG對(duì)生產(chǎn)線輥系進(jìn)行三維建模，立體呈現(xiàn)酸-軋生產(chǎn)線，從生產(chǎn)線布局、過程控制、產(chǎn)品檢驗(yàn)方面對(duì)酸軋聯(lián)合機(jī)組進(jìn)行解讀。

1 布局展示

1.1 開卷入口段

坐標(biāo)系是UG軟件中確定實(shí)體模型在空間位置和方向的參照物，是三維建模過程中不可缺少的元素，UG軟件包含絕對(duì)坐標(biāo)系、工作坐標(biāo)系和機(jī)械坐標(biāo)系三種。選取生產(chǎn)線中軸線為絕對(duì)坐標(biāo)系X軸方向，帶鋼運(yùn)行方向?yàn)閄軸正向，高度方向?yàn)榻^對(duì)坐標(biāo)系Z軸方向，水平地面為Z軸方向零點(diǎn)。輥系圓柱體建?？衫脪呙杼卣魍瓿?，繪制截面草圖然后選擇方向進(jìn)行拉伸，選擇XC-ZC平面繪制1#開卷機(jī)芯軸截面，拉伸類型選擇對(duì)稱值，即芯軸關(guān)于XC-ZC平面兩側(cè)對(duì)稱。變換坐標(biāo)及截面圓直徑，完成后續(xù)2#開卷機(jī)、1-6#夾送輥、1-2#矯直輥等輥系建模，見圖1。原料卷由自動(dòng)天車從原料庫吊至上卷步進(jìn)梁，由步進(jìn)梁分別送入1#、2#開卷機(jī)。

1—1#開卷機(jī) 2—1#夾送輥 3—1#矯直輥 4—3#夾送輥 5—5#夾送輥 6—1#開卷機(jī) 7—2#夾送輥 8—2#矯直輥 9—4#夾送輥 10—6#夾送輥

1.2 酸洗入口段

原料卷經(jīng)焊機(jī)焊接后形成無頭尾連續(xù)帶鋼進(jìn)入酸洗入口段，酸洗入口段由1-3#糾偏輥、1-4#張力輥、入口活套車和1#轉(zhuǎn)向輥組成，轉(zhuǎn)向輥距離1#開卷機(jī)超過50 m，不便以絕對(duì)坐標(biāo)系為參照，故需創(chuàng)建工作坐標(biāo)系。1#和3#糾偏輥為六桿機(jī)構(gòu)式比例積分型糾偏，糾偏輥安裝在轉(zhuǎn)向架上，由液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向架繞旋轉(zhuǎn)中心擺動(dòng)，完成帶鋼糾偏，轉(zhuǎn)向架由4個(gè)轉(zhuǎn)輪支撐，轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)輪與基礎(chǔ)架為滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦，摩擦阻力相對(duì)較小。2#糾偏輥為比例型糾偏，轉(zhuǎn)向架繞軸承臺(tái)進(jìn)行擺動(dòng)，轉(zhuǎn)向架與基礎(chǔ)架為滑動(dòng)摩擦，摩擦阻力相對(duì)較大[3-4]。利用實(shí)體鏡像特征完成糾偏輥轉(zhuǎn)向架建模，即先拉伸特征繪制操作側(cè)支架，再選取XC-ZC平面做鏡像實(shí)體，完成驅(qū)動(dòng)側(cè)支架建模。入口活套保證酸洗段在入口段進(jìn)行換卷與焊接的情況下不發(fā)生減速、停頓，屬于常滿活套，即活套內(nèi)要始終充滿帶鋼，所以開卷速度設(shè)定遠(yuǎn)大于酸洗速度[5]。入口活套位于地下，有效隔絕帶鋼高速運(yùn)行產(chǎn)生的鐵粉，帶鋼經(jīng)拉伸破鱗機(jī)清除氧化鐵皮后進(jìn)入酸洗池，見圖2。

1.3 中間活套

酸洗后帶鋼經(jīng)5#糾偏輥和5#張力輥后進(jìn)入中間活套車，中間活套位于酸洗槽下一層，5#張力輥處安裝表面自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，使用高性能線掃描相機(jī)檢測(cè)帶鋼上下表面缺陷。中間活套保證切邊剪換刀的停機(jī)不影響酸洗段的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，屬于常空活套，所以切邊剪的剪切速度設(shè)定要大于酸洗速度，見圖3。

1.4 切邊剪

帶鋼經(jīng)6#糾偏輥、2#轉(zhuǎn)向輥和7#糾偏輥后進(jìn)入切邊剪，7#糾偏輥為三輥連桿式比例積分糾偏，無需帶鋼在輥?zhàn)由侠@向即可實(shí)現(xiàn)糾偏。切邊剪后為臥式檢查臺(tái)，確認(rèn)切邊情況和帶鋼上表面質(zhì)量，3#、4#轉(zhuǎn)向輥構(gòu)成立式檢查臺(tái)，可同時(shí)觀察上下表面質(zhì)量情況。帶鋼下行經(jīng)6#張力輥和5#轉(zhuǎn)向輥后進(jìn)入耦合活套，見圖4。

1.5 耦合活套

耦合活套位于地面一層，其功能是保證切邊剪與軋機(jī)互不干涉。在切邊剪要換刀停機(jī)時(shí)，活套必須充滿，保證軋機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；在軋機(jī)下卷降速時(shí)，活套必須放空來儲(chǔ)存帶鋼，保證切邊剪正常工作；在軋機(jī)換輥時(shí)，耦合活套必須與中間活套一起完成帶鋼儲(chǔ)存作用，即耦合活套屬于滿空兼顧活套。帶鋼經(jīng)9#糾偏輥、6#轉(zhuǎn)向輥、7#張力輥、10#糾偏輥和8#張力輥后進(jìn)入軋機(jī)，10#糾偏輥屬比例型糾偏，液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架后，帶鋼隨即產(chǎn)生橫向偏移，見圖5。

1.6 軋機(jī)段

陣列特征是指對(duì)已有特征進(jìn)行復(fù)制，生成多個(gè)呈一定規(guī)律分布的特征，六輥5機(jī)架軋機(jī)由相對(duì)軋制線對(duì)稱的工作輥、中間輥和支撐輥組成，機(jī)架間間距相同，完成1#機(jī)架建模后，利用陣列特征生成2-5#機(jī)架，減少重復(fù)建模時(shí)間，見圖6。

1—1#糾偏輥 2—1#張力輥 3—2#糾偏輥 4—入口活套 5—3#糾偏輥 6—1#轉(zhuǎn)向輥 7—2#張力輥 8—3#張力輥 9—4#張力輥

1—5#糾偏輥 2—5#張力輥 3—中間活套

圖3 中間活套

Figure 3 Middle looper

1—6#糾偏輥 2—2#轉(zhuǎn)向輥 3—7#糾偏輥 4—3#轉(zhuǎn)向輥 5—4#轉(zhuǎn)向輥 6—6#張力輥 7—5#轉(zhuǎn)向輥

圖4 切邊剪

Figure 4 Edge shearing

1—5#轉(zhuǎn)向輥 2—耦合活套 3—8#糾偏輥 4—9#糾偏輥 5—6#轉(zhuǎn)向輥 6—7#張力輥 7—10#糾偏輥 8—8#張力輥

圖5 耦合活套

Figure 5 Coupled looper

1.7 出口段

軋機(jī)出口帶鋼進(jìn)入卡羅塞爾卷取機(jī)，見圖7，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)連續(xù)分卷卷取，帶鋼由飛剪進(jìn)行分卷，帶鋼剪切時(shí)軋機(jī)需降速匹配飛剪剪切速度max.300 mmin。出口處設(shè)有離線檢驗(yàn)臺(tái)，飛剪切取長(zhǎng)度14 m樣板，由皮帶傳送至離線檢驗(yàn)臺(tái)，檢驗(yàn)帶鋼上下表面質(zhì)量情況。

1—1#支撐輥 2—1#中間輥 3—1#工作輥 4—2#支撐輥 5—2#中間輥 6—2#工作輥 7—3#支撐輥 8—3#中間輥 9—3#工作輥 10—4#支撐輥 11—4#中間輥 12—4#工作輥 13—5#支撐輥 14—5#中間輥 15—5#工作輥

1—測(cè)張輥 2—夾送輥 3—夾送輥 4—卡羅塞爾卷取機(jī)

圖7 軋機(jī)出口段

Figure 7 Exit section

表1 開卷檢查比例

2 原料選擇

酸軋機(jī)組對(duì)原料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)冷軋?jiān)贤庥^進(jìn)行驗(yàn)收，鋼卷不允許有邊部裂口和分層，不得有影響生產(chǎn)的松卷、塌卷，噴碼、標(biāo)簽必須足夠清晰，無涂抹破損，且噴碼和標(biāo)簽的鋼卷信息必須一致。對(duì)問題卷進(jìn)行封閉，按規(guī)定進(jìn)行返工或退貨處理。

3 過程控制

酸洗工藝段應(yīng)用過程模塊化控制，在線分析過程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)酸濃度控制、流量控制、溫度控制、液面控制[6]，結(jié)合酸洗出口表面檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行人工調(diào)控，發(fā)現(xiàn)欠酸洗、過酸洗等缺陷時(shí)，及時(shí)調(diào)整酸洗速度，發(fā)現(xiàn)孔洞、邊部裂口、翹皮等缺陷時(shí)，標(biāo)記位置，調(diào)整軋機(jī)參數(shù)。

六輥5機(jī)架軋機(jī)，采用專用技術(shù)[7]，增加了板形控制的效率，高精度測(cè)厚儀有力支撐AGC控制，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視控制、前饋控制和秒流量控制。

4 產(chǎn)品檢驗(yàn)

產(chǎn)品檢驗(yàn)內(nèi)容包括表面質(zhì)量判定、尺寸外形判定、過程工藝參數(shù)判定、性能判定、卷形標(biāo)識(shí)判定，依據(jù)各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果做出一次判定。過程參數(shù)和性能結(jié)果在質(zhì)量判定系統(tǒng)界面呈現(xiàn)，按卷號(hào)進(jìn)行100%確認(rèn)；卷形標(biāo)識(shí)及邊部情況在下線鋼卷步進(jìn)梁處進(jìn)行100%確認(rèn)；表面質(zhì)量在離線檢查臺(tái)處開卷檢查，開卷檢查可以選擇帶頭或帶尾，采用油石對(duì)帶鋼表面進(jìn)行打磨，開卷檢查頻次依據(jù)崗位規(guī)程及技術(shù)通知單，開卷比例情況見表1。開卷檢查屬于抽檢，表面缺陷漏檢問題難以避免。帶鋼表面檢測(cè)系統(tǒng)已大范圍應(yīng)用到熱軋、酸洗、連退、涂鍍生產(chǎn)線，冷連軋出口表面檢測(cè)系統(tǒng)安裝應(yīng)用實(shí)績(jī)很少，國(guó)內(nèi)某酸軋聯(lián)合機(jī)組克服檢測(cè)的速度限制和環(huán)境限制，自主開發(fā)了一套高速帶鋼表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全幅面檢測(cè)[8]。

5 結(jié)語

利用UG完成酸軋聯(lián)合機(jī)組主要輥系三維建模，立體呈現(xiàn)了酸軋聯(lián)合機(jī)組生產(chǎn)線布局，便于員工快速了解生產(chǎn)線，為員工生產(chǎn)線培訓(xùn)提供了新穎素材。UG模型在展示輥系尺寸和輥系位置方面優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)線示意圖，在視覺效果方面優(yōu)于二維CAD工程圖?；诋a(chǎn)品表面質(zhì)量的實(shí)時(shí)全面監(jiān)控，以及對(duì)內(nèi)外部客戶負(fù)責(zé)的質(zhì)量原則，有必要在軋機(jī)出口安裝表面檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)表面質(zhì)量全檢代替抽檢。