冷軋連續(xù)退火爐密封輥改造

李薊

摘 要：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(shè)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(shè)備都受到損傷，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蔂t內(nèi)斷帶。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設(shè)計了退火爐密封輥，分析了冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設(shè)計過程當(dāng)中的注意事項進行了闡述，分別注意事項含有密封輥的擺動執(zhí)行機構(gòu)選擇方面，輥面材質(zhì)、汽缸的額壓力等等。經(jīng)過實驗結(jié)果可以看出，改造之后的密封輥有著比較好的糾偏效果，其能夠在基本原理相同的機組當(dāng)中進行參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：冷軋;退火爐;密封輥;改造

在冷軋的高速連續(xù)帶鋼的處理過程當(dāng)紅智能個，對運行帶鋼時候的跑偏問題存在比較高的控制要求，特別在立式的退火爐當(dāng)中，因為設(shè)備安裝的精確度、軸面的磨損情況以及板型等方面的問題，帶鋼將會往往出現(xiàn)跑偏的問題。當(dāng)帶鋼存在比較大的跑偏量的時候，帶鋼的邊緣往往和噴嘴以及爐襯等出現(xiàn)干涉，進而讓帶鋼的邊緣和爐內(nèi)的設(shè)備受到比較大的損傷。在嚴(yán)重的情況下，安靜會讓顱內(nèi)發(fā)生斷帶的問題[1]。所以，為了更好的確保退火爐當(dāng)中的帶鋼進行平穩(wěn)的運行，一般情況下往往會在退火爐的出口方面按照一個糾偏的輥。為了解決這個問題，傳統(tǒng)手段為在爐子出口密封輥的下面安裝一個單輥以及雙輥糾偏輥的裝置[2]。由于對帶鋼彈塑性的變形問題進行充分考慮，通常情況下，糾偏輥的直徑往往比較大，在空間比較窄的地方，密封以及糾偏含有兩個設(shè)備布置空間，其成本比較高，另外還提升了檢修、操作、維護等方賣弄的困難度。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設(shè)計了退火爐密封輥，分析了冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設(shè)計過程當(dāng)中的注意事項進行了闡述，分別注意事項含有密封輥的擺動執(zhí)行機構(gòu)選擇方面，輥面材質(zhì)、汽缸的壓力等等。在改造后的設(shè)備當(dāng)中，添加糾偏的擺動機構(gòu)，將這個密封輥改造為集密封以及糾偏的功能于一體，更好的通過原有的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)備改造量比較小，經(jīng)過改造之后，能夠收到比較理想的效果[3]。

1 改造背景及方案

某鋼廠光亮退火機組，原設(shè)計帶鋼厚度0.2-2.0mm，帶鋼寬度750-13000mm，爐子段速度80m/min，立式退火爐出口原設(shè)置有一套密封輥，密封輥規(guī)格Ф150×1500m，用于密封爐內(nèi)氣氛及夾送帶鋼，自2012年投產(chǎn)以來，當(dāng)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(yuǎn)達不到設(shè)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：增加一套液壓缸執(zhí)行機構(gòu)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(yīng)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(shè)置一套液壓配管;同時增加一套CPC檢測機構(gòu)用于檢測帶鋼的位置，CPC檢測機構(gòu)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(gòu)利舊。

2 冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏原理

當(dāng)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(dāng)帶鋼往操作側(cè)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(xiàn)=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。

3 冷軋連續(xù)退火爐密封輥的控制方式

氣缸執(zhí)行機構(gòu)使密封輥夾緊帶鋼，當(dāng)帶鋼處于中間位置不跑偏時，密封輥處于水平位置，相應(yīng)的液壓缸處于“0”位，當(dāng)CPC檢測器檢測到帶鋼向操作側(cè)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)糾偏的而基本原理，帶鋼向傳動側(cè)發(fā)生橫向位移，帶鋼逐漸回復(fù)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。

4 設(shè)計注意事項

在對冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設(shè)計過程當(dāng)中，執(zhí)行機構(gòu)分為液壓式的執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及電動式的執(zhí)行機構(gòu)，如表1顯示為液壓式執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及電動式的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的對比。

我們從上表當(dāng)中能夠看出，電動推桿由于推桿需要在一定行程內(nèi)頻繁往復(fù)運動，因此會導(dǎo)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(jié)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(dāng)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(shè)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(cè)、傳動側(cè)壓力均勻，防止兩側(cè)壓力不均而導(dǎo)致帶鋼跑偏，在氣動配管的進氣口設(shè)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(shè)置一個減壓閥，用于單獨調(diào)節(jié)每個氣缸的壓力。

5 結(jié)論

經(jīng)過上述分析我們可以看出，本文針對當(dāng)前存在的一些問題，改造了冷軋連續(xù)退火爐的密封輥，冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設(shè)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(jié)構(gòu)簡單、設(shè)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。

參考文獻

[1]周國盈.帶鋼精整設(shè)備[M].機械工業(yè)出版社，2019.

[2]張毅.連續(xù)退火機組糾偏措施及應(yīng)用[J].鋼鐵研究，2019（2）：41-45.

[3]盛解平等.一種新型密封輥氣室密封裝置[P].CN201220304274，2018-01-16.