熱卷箱檢測裝置性能分析與優(yōu)化改進

楊翠英

（四川機電職業(yè)技術學院，四川攀枝花 617000）

0 引言

近幾年，隨著熱軋板廠生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格的增多和高附加值、高強度產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)量不斷提高，對產(chǎn)品質量要求日益嚴格。由于粗軋機設備的精度保障能力不足，帶鋼經(jīng)常出現(xiàn)跑偏、鐮刀彎或大頭大尾等異常板型，對熱卷箱的沖擊力不斷加劇，主要的設備故障表現(xiàn)為定位精度低、沖擊振動頻繁、輥架變形嚴重、液壓缸漏油、輥子軸承損壞、備件更換周期短等，設備運行成本大幅攀升。

1 熱卷箱檢測裝置性能分析

1.1 熱卷箱設備定位精度差原因分析

熱卷箱的主要工作是中間坯的卷取和開卷，如何獲得良好的卷型主要取決于各裝置的定位精度的高低，熱卷箱區(qū)域主要是在輥架外部安裝檢測元件（即接近開關）進行定位。設備上機使用一段時間后，輥子的軸徑、軸套、銅套及輥架各鉸接點均會出現(xiàn)不同程度的磨損，機構構件出現(xiàn)磨損后，輥子及輥架將出現(xiàn)軸向竄動，在生產(chǎn)過程中隨著磨損的加劇和負載的沖擊，設備的軸向竄動將日趨嚴重。以熱卷箱2AB 裝置進行分析（圖1），熱卷箱2AB 輥裝置原來安裝的檢測設備在輥子及輥架出現(xiàn)軸向竄動后無法實現(xiàn)定位，嚴重時還將損壞檢測元件，在整體結構的設計方面存在很多缺點。

在原有的設計中，整個檢測裝置的設計理念是為了與生產(chǎn)現(xiàn)場相結合，并未考慮整臺設備在使用后的精度會有所下降，設備在高負荷運行后，軸套、銷軸、軸孔等地方出現(xiàn)不同程度的磨損，各點的間隙值超過一定值后整臺裝置的運行精度將明顯下降，設備精度下降后整個設備將出現(xiàn)軸向竄動。原有設計的位置檢測裝置沒有考慮設備的軸向竄動，因此當設備向接近開關的反方向竄動時，檢測元件無法接收到反饋裝置的信號，最終無法實現(xiàn)設備的定位，從而影響正常生產(chǎn)時間，導致廢鋼和質量事故。

為了避免設備竄動后檢測元件檢測失敗的現(xiàn)象，需要將接近開關與反饋裝置的距離調定到最小，但是在生產(chǎn)過程中隨著帶鋼的沖擊，2#托輥裝置的軸向竄動將越發(fā)嚴重。當設備向接近開關竄動時，檢測元件與反饋裝置在垂直方向將出現(xiàn)重合，此時，當2AB 輥在液壓缸的作用下繼續(xù)向下運動（如圖1），接近開關將被反饋裝置從端面切斷或撞變形，導致備件損壞，設備維護成本偏高，影響安全生產(chǎn)。

在工作中除了設備的軸向竄動，隨著2AB 輥的頻繁動作和帶鋼對設備的沖擊大小變化，當輥架鉸接點、底座、止口出現(xiàn)不同程度磨損后，整臺設備在輥子的徑向方向也會出現(xiàn)明顯間隙。隨著間隙的增大，當帶鋼與A輥接觸時2AB 輥及支架將沿軋制線出口方向產(chǎn)生晃動，如果此時反饋裝置與接近開關處于水平位置，反饋裝置將隨著2AB 輥支架晃動，晃動的反饋裝置將會把接近開關擠壓變形或損壞，最后導致設備無法定位，增加維護和檢修工作量。

2AB 輥安裝的位置檢測裝置因直接與熱軋帶鋼相接觸，沖擊振動嚴重、氧化鐵皮多、環(huán)境溫度高，冷卻水會變成汽霧狀侵蝕設備。高溫產(chǎn)生的熱輻射將使設備產(chǎn)生熱變形、定位精度下降、使用壽命縮短、故障率高，增加設備維護成本。

1.2 檢測元件使用壽命低原因分析

熱卷箱使用的檢測元件受安裝位置的影響，現(xiàn)場環(huán)境溫度高，帶鋼產(chǎn)生的熱輻射將嚴重影響檢測元件的使用壽命和檢測精度。在精軋機組、熱卷箱、卷取等區(qū)域出現(xiàn)廢鋼時，熱卷箱卷取站將有2 個900～1000 ℃的鋼卷。鋼卷與檢測元件距離不超過1 m，受熱輻射的影響，檢測元件的環(huán)境溫度在300 ℃以上，較高的溫度將導致檢測元件熱變形損壞。損壞的檢測元件如不及時更換將引起設備故障，生產(chǎn)被迫停止。同時，檢測元件損壞后也會增加維護人員工作量，增加設備維護費用。

圖1 改進前的檢測裝置

2 熱卷箱檢測裝置改進措施

為保證熱卷箱設備的定位精度，提高整臺設備的運行精度，減小其對安全生產(chǎn)的影響，結合圖紙和現(xiàn)場觀察，建議優(yōu)化改進位置檢測裝置，優(yōu)化設計結構，對設備的維護、維修方法進行調整。

2.1 熱卷箱結構的優(yōu)化設計

根據(jù)熱卷箱的結構、工作原理、工作環(huán)境、設備穩(wěn)定、安全運行等需要，設計一種利用重力定位的檢測裝置，能適用于環(huán)境惡劣、使用頻繁、軸向徑向竄動嚴重、振動沖擊大的設備。提高檢測元件的精確度，有效保證整臺設備的定位精度，降低設備的故障時間，提升整臺設備的整體運行精度，方便檢查、維護和檢修。具體改進方案如下。

觀察原有檢測裝置的使用情況，對設備出現(xiàn)竄動時信號反饋裝置的運行線路進行分析，發(fā)現(xiàn)該裝置在運行時的路線并非垂直，而是從起點運行至終點的整個線路是一條S 形。結合原有圖紙，分析收集的現(xiàn)場參數(shù)，對檢測裝置的外觀、形狀、尺寸、材質及硬度進行調整，重新設計能滿足現(xiàn)場安裝位置、生產(chǎn)工藝，能實現(xiàn)利用重力進行自動調節(jié)定位，且具有對檢測元件進行雙重保護的檢測裝置（圖2）。

圖2 改進后的檢測裝置

檢測裝置中的信號反饋設備的一端可以加工螺栓孔，在安裝時根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場需要設計有供滾輪軸滾動的滑槽，滑槽的設計角度可以根據(jù)滾輪大小、質量進行調整，滑道長度由整臺設備的軸向竄動間隙所決定。信號反饋裝置在設計時一定要考慮橫梁端部開口度與滾輪的尺寸，兩者的裝配間隙可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和使用情況進行調整。

新設計的支架寬度尺寸應小于反饋裝置中橫梁開口槽的寬度尺寸，在整個設計中新支架實現(xiàn)了5 種功能：①在原有支架的基礎上增加了滑道，滑道的投用能有效保護檢測元件；②增加的滑道能有效減小帶鋼熱輻射與檢測元件的接觸；③信號反饋裝置中的滾輪可以通過滑道進行上下移動；④增加的滑道在支架的結構中實現(xiàn)筋板的效果，從而提高支架的強度；⑤支架滑道與反饋裝置中的滑槽、滾輪及銷軸組合在一起，共同實現(xiàn)對設備本體竄動間隙的補償。

2.2 維護方法的改進

新設計的檢測裝置安裝后，設備的軸向、徑向竄動問題得以解決，運行軌跡得以控制，通過滾輪減少了維護人員對檢測元件調整，減輕作業(yè)人員的工作量。滾輪的具體工作：①當設備向支架方向竄動時，支架滑道反推滾輪，保證滾輪沿滑槽向設備方向移動；②當設備向支架的反方向竄動時，支架與反饋裝置的間隙增大，為實現(xiàn)檢測設備的功能，新設計的滾輪在重力作用下沿滑槽向支架移動，與支架滑道接觸從而補償竄動間隙。

新設計的檢測裝置雖然設計有滑道，滑道在正常使用過程中能阻擋熱輻射對檢測元件的影響，但是在處理廢鋼過程中受高溫、長時間熱輻射影響，檢測元件也極易損壞。因此，結合檢測元件的結構及使用特性，在檢測元件的上方設計可供檢測元件冷卻的外冷水管，在冷卻水投用后延長檢測元件的使用壽命，此方法安全有效、大大減少維修成本、方便快捷、效果顯著，真正實現(xiàn)降本增效。改進優(yōu)化后備件的使用壽命和經(jīng)濟效益見表1。

表1 熱卷箱備件使用壽命

3 研究結論

通過對熱卷箱檢測裝置進行優(yōu)化，對結構進行改進，對設備的維護、維修方法進行調整，提升備件性能，提高設備的安裝精度、運行精度，從而有效延長檢測元件的使用壽命，提高了設備的使用壽命，降低維護費用，帶來了不小的經(jīng)濟效益和社會效益。