鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼 出口穿帶卡鋼等問題分析與解決方案研究

畢飛，任遠(yuǎn)程，張雷，楊富玉

（本鋼板材冷軋總廠，遼寧 本溪 117000）

本鋼冷軋總廠1#熱鍍鋅機(jī)組始建于1995年，采用曼內(nèi)斯曼德馬克、斯坦因、西門子等公司的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，生產(chǎn)的有鋅花鍍鋅板主要用于建筑、室內(nèi)裝飾及家電等行業(yè)。從設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力18萬t到可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量突破35萬t，為冷軋的發(fā)展史創(chuàng)造了奇跡。

隨著市場需求變化，厚度為0.5mm以下有鋅花鍍鋅卷在市場大受青睞，為了滿足市場需求，1#鍍鋅機(jī)組開始向厚度為0.5mm以下產(chǎn)品生產(chǎn)。最近一個(gè)階段，在生產(chǎn)厚度為0.7mm以下鍍鋅卷時(shí)，帶鋼頭部（以下簡稱帶頭）在出口穿帶時(shí)經(jīng)常卡鋼，或者“粘”在出口轉(zhuǎn)向夾送輥上，造成不能正常卷取鍍鋅卷，導(dǎo)致機(jī)組頻繁停機(jī)，產(chǎn)生大量降級(jí)品和廢品，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。針對這些問題，本文分析了生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼時(shí)出口穿帶出現(xiàn)卡鋼以及“粘”輥原因，研究對策，找到解決問題的手段，徹底解決影響穩(wěn)定生產(chǎn)的難題。

1 故障原因分析

1.1 超設(shè)計(jì)厚度極限

1#熱鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)過程中，帶鋼通過分切剪，把連續(xù)的帶鋼分成獨(dú)立的鍍鋅卷。在分切后，帶頭經(jīng)過輥道臺(tái)、前導(dǎo)輥、出口轉(zhuǎn)向夾送輥和上下導(dǎo)板，插入卷取機(jī)卷筒鉗口后進(jìn)行卷取。如圖1所示。

在這個(gè)送帶頭的過程中，因?yàn)楦鞣N因素的影響，很容易使帶頭不能順利進(jìn)入卷筒鉗口而造成停機(jī)故障，這種現(xiàn)象就叫卡鋼。

1#熱鍍鋅機(jī)組原設(shè)計(jì)產(chǎn)品厚度為0.5～2.0mm，最薄生產(chǎn)厚度為0.5mm的帶鋼。目前還增加了超極限規(guī)格厚度為0.4～0.47mm的產(chǎn)品合同。生產(chǎn)這些薄規(guī)格帶鋼，在出口穿帶的過程中，由于帶鋼本身自重的原因，帶鋼會(huì)自然下垂，帶頭下彎，經(jīng)?？ㄔ贓PC（帶鋼邊緣檢測裝置）檢測框架和前導(dǎo)輥之間，造成卡鋼。如圖1所示。

圖1 卡鋼部位示意圖

1.2 夾送輥與下導(dǎo)板配合間隙過大

由于設(shè)計(jì)缺陷，出口轉(zhuǎn)向夾送輥與下導(dǎo)板配合縫隙較大，帶頭經(jīng)過出口轉(zhuǎn)向夾送輥時(shí)，帶頭卡在出口轉(zhuǎn)向夾送輥與下導(dǎo)板配合縫隙處，造成卡鋼。如圖1所示。

1.3 夾送輥輥面殘留防銹油

由于部分鍍鋅產(chǎn)品需要涂油防腐防銹處理，出口轉(zhuǎn)向夾送輥面殘留防銹油，在帶頭經(jīng)過出口轉(zhuǎn)向夾送輥時(shí)，薄規(guī)格帶頭容易粘附在輥面，發(fā)生“粘”輥現(xiàn)象。帶頭不能順利過渡到下導(dǎo)板插入卷取機(jī)卷筒鉗口，無法完成正常的穿帶動(dòng)作程序，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

2 具體改進(jìn)方案

2.1 改進(jìn)前導(dǎo)輥和下導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)

2.1.1 導(dǎo)輥改制成導(dǎo)板

由于薄規(guī)格帶鋼剛度低，而EPC通光部位的間隔相對較長，帶頭彈性下彎幅度大，致使帶頭穿入前托輥下方或撞擊在托輥上，而造成卡鋼故障的發(fā)生。如圖2所示。

圖2 前導(dǎo)輥結(jié)構(gòu)示意圖

基于此問題，重新設(shè)計(jì)了前導(dǎo)板來代替前導(dǎo)輥，這樣可以在帶頭下彎曲弧度內(nèi)支撐起帶頭，且消除托輥的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，使帶頭順利通過。改進(jìn)的導(dǎo)板結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。

圖3 改進(jìn)的前導(dǎo)板結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2 改進(jìn)下導(dǎo)板與轉(zhuǎn)向夾送輥接觸處的結(jié)構(gòu)

厚度為0.4~0.5mm的帶鋼經(jīng)過轉(zhuǎn)向夾送輥時(shí)，帶頭因自重下彎幅度較大，帶頭極易卡在出口轉(zhuǎn)向夾送輥與下導(dǎo)板配合縫隙處。為減少投資和改動(dòng)量，在不改變下導(dǎo)板整體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將下導(dǎo)板與出口轉(zhuǎn)向夾送輥接觸的部位改制成小平臺(tái)。如圖4所示。

圖4 改進(jìn)的下導(dǎo)板結(jié)構(gòu)示意圖

從而延長帶頭在同等下彎幅度情況下通過的距離，從而降低帶頭卡入下導(dǎo)板縫隙的概率。

2.2 設(shè)計(jì)增加壓縮空氣自動(dòng)噴吹裝置

2.2.1 壓縮空氣噴吹裝置工作原理

由于出口轉(zhuǎn)向夾送輥面有殘留的防銹油，薄規(guī)格帶頭容易粘附在輥面而不分離，我們設(shè)計(jì)一套壓縮空氣噴吹裝置（如圖5所示），安裝在改進(jìn)的前導(dǎo)板和出口轉(zhuǎn)向夾送輥之間，噴梁兩端接入壓縮空氣。穿帶時(shí)，通過噴梁形成與最大寬度帶鋼等寬的氣幕，噴向帶鋼，將帶鋼托起，帶頭在與出口轉(zhuǎn)向夾送輥接觸瞬間開始分離，這樣帶頭就不會(huì)粘附在夾送輥面上。

圖5 壓縮空氣噴吹裝置示意圖

整套壓縮空氣噴吹裝置由減壓閥、壓縮空氣管路、電磁換向閥、噴梁（含均壓腔、噴射腔、噴嘴）四部分組成。均壓腔和噴射腔之間由雙列20個(gè)圓孔連接，噴射腔安裝單列10個(gè)噴嘴。壓縮空氣通過噴嘴形成均勻氣幕，將帶鋼輕輕托起，使帶鋼不易粘附在轉(zhuǎn)向輥表面，帶頭浮起，順利經(jīng)過轉(zhuǎn)向輥，進(jìn)入下導(dǎo)板。如圖6所示。

圖6 噴吹裝置工作示意圖

風(fēng)速的計(jì)算公式可根據(jù)伯努利方程得到。

式中，wp―風(fēng)壓，kN/m2；

ρ―空氣密度，kg/m3；

v―風(fēng)速，m/s.

通過（1）式可得：

從（2）式中可以得出風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系，同一海拔高度的空氣密度是一樣的，那么風(fēng)壓大小決定了風(fēng)速大小，我們可以通過調(diào)整氣源壓力來調(diào)整風(fēng)速，使帶頭浮起離開轉(zhuǎn)向輥表面即可。

2.2.2 針對薄規(guī)格帶鋼實(shí)現(xiàn)噴吹自動(dòng)控制

在1#熱鍍鋅機(jī)組出口段PLC（可編程序控制器）進(jìn)行編程。根據(jù)觀察，厚度0.7mm以下帶鋼均容易出現(xiàn)上述問題。

根據(jù)機(jī)組二級(jí)下達(dá)帶鋼厚度數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，如果帶鋼厚度為0.7mm以上，則不啟動(dòng)自動(dòng)噴吹功能；若帶鋼厚度為0.7mm及以下規(guī)格，才啟動(dòng)自動(dòng)噴吹功能。

PLC根據(jù)機(jī)組編碼器，可以精確計(jì)算出口穿帶距離。當(dāng)帶頭到達(dá)前導(dǎo)板和出口轉(zhuǎn)向夾送輥之間時(shí)，PLC發(fā)出指令，開啟電磁換向閥，開始自動(dòng)噴吹。并根據(jù)穿帶速度，計(jì)算出帶頭剛好通過出口轉(zhuǎn)向夾送輥，穿到上導(dǎo)板，PLC發(fā)出指令，關(guān)閉電磁換向閥，停止自動(dòng)噴吹，帶頭穩(wěn)定插入卷取機(jī)卷筒鉗口后進(jìn)行卷取。

3 結(jié)語

通過對1#熱鍍鋅機(jī)組出口前導(dǎo)輥、下導(dǎo)板進(jìn)行改進(jìn)，并增加噴吹自動(dòng)控制裝置。后期經(jīng)過不斷完善和優(yōu)化，實(shí)際應(yīng)用效果非常好，解決了生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼出口穿帶過程中卡鋼及“粘”輥問題，有效解決生產(chǎn)中的疑難問題，減少設(shè)備的故障次數(shù)，同時(shí)，提高了超設(shè)計(jì)規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，提供了有力的保障。