熱軋板推拉酸洗平整機(jī)組設(shè)計(jì)

董偉明，曹永明，黨全軍

隨著酸洗板的推廣，市場對(duì)這類產(chǎn)品的認(rèn)知及接受程度不斷提高，對(duì)于酸洗板產(chǎn)品也開始有了明確或潛在需求，主要集中在汽車行業(yè)、摩托車行業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)、零配加工行業(yè)、鋼家具、五金配件、貨架及各種形狀的沖壓件等。目前熱軋酸洗板市場前景向好，需求量逐年攀升。

國內(nèi)平整酸洗機(jī)組非常少，尤其是厚度8 mm以上的更是寥寥無幾，開發(fā)一種新型的厚板推拉酸洗平整機(jī)組，在常規(guī)推拉酸洗機(jī)組中增加四輥平整機(jī)，酸洗板尺寸精度高，平整后提高表面粗糙度，消除屈服平臺(tái)，增強(qiáng)沖壓性能，并可減少板形不平度偏差，提高鋼材的表面質(zhì)量，便于焊接、涂油和上漆。

1 機(jī)組整體方案設(shè)計(jì)

該推拉酸洗平整機(jī)組是在常溫狀態(tài)下，將厚2.0～12.7 mm、寬900～1 530 mm 的熱軋低碳鋼、超低碳鋼等帶鋼經(jīng)鹽酸酸洗除掉氧化鐵皮，同時(shí)平整板材，提高板材表面質(zhì)量和機(jī)械性能，為后續(xù)生產(chǎn)線提供優(yōu)質(zhì)基板和高強(qiáng)鋼基板（見圖1）。

圖1 熱軋板推拉酸洗平整機(jī)組示意圖

1.1 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

1.2 工藝流程

（1） 鋼卷準(zhǔn)備過程

吊車將鋼卷從原料庫吊到入口步進(jìn)梁，由步進(jìn)梁運(yùn)至與機(jī)組中心線垂直的入口上料鞍座，再由入口鋼卷車從鞍座上將鋼卷運(yùn)到準(zhǔn)備站的地輥上拆除捆帶，然后地輥旋轉(zhuǎn)，將帶頭送入切頭剪切除不合格帶頭，廢料被導(dǎo)入廢料收集裝置。

（2） 上卷過程

經(jīng)準(zhǔn)備站處理的鋼卷由上卷車托起運(yùn)往開卷機(jī)，在運(yùn)動(dòng)中完成對(duì)中，鋼卷裝到開卷機(jī)卷筒上后，開卷機(jī)活動(dòng)支承升起，漲縮缸驅(qū)動(dòng)卷筒漲徑，將鋼卷撐住，開卷機(jī)壓輥壓下，壓住鋼卷，上卷小車托頭下降，小車返回接卷位置，完成上卷過程。

（3） 開卷過程

入口導(dǎo)向臺(tái)刮板升起伸出到工作位置，刮板頭部伸出靠近鋼卷。開卷機(jī)卷筒及壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)將帶頭沿刮板引入夾送輥，電機(jī)驅(qū)動(dòng)上夾送輥以穿帶速度轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶頭送入矯直機(jī)。在矯直機(jī)后配有帶廢料清除裝置的剪切機(jī)用于切斷不同規(guī)格和有缺陷的來料。安裝切角機(jī)為帶鋼頭部倒角，在切角機(jī)后設(shè)彎曲裝置彎曲薄帶的頭部，便于穿帶。

（4） 酸洗過程

酸洗共分六段，采用外部加熱循環(huán)，由酸泵循環(huán)供液，采用石墨換熱器加熱，每個(gè)酸洗段的酸液溫度通過自動(dòng)調(diào)整保證酸洗效果。

采用短距離五級(jí)逆流串級(jí)漂洗系統(tǒng)，在短距離上利用高壓大流量脫鹽水清洗帶鋼表面。通過準(zhǔn)確控制最后漂洗段的電導(dǎo)率保證帶鋼清洗質(zhì)量，同時(shí)控制漂洗段的補(bǔ)水量，減少機(jī)組脫鹽水的消耗和排放的廢水量。

（5） 切邊平整過程

在酸洗出口段，夾送輥組將帶鋼穿過坑式活套。該活套通過提供帶材存儲(chǔ)能力保證酸洗速度的穩(wěn)定，避免過酸洗。在活套后設(shè)夾送輥組，負(fù)責(zé)將帶鋼拉出活套，并為牽引輥提供張力，糾偏夾送輥裝置負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)帶鋼張力，并將帶鋼對(duì)中導(dǎo)向至圓盤剪及切邊剪，剪切機(jī)后設(shè)夾送輥組和檢查臺(tái)，檢驗(yàn)臺(tái)后設(shè)有張力輥為四輥平整機(jī)提供后張力。

采用四輥平整機(jī)可以改善帶鋼的表面質(zhì)量和材料特性。帶鋼張力由入口張力輥和出口卷取機(jī)產(chǎn)生。平整機(jī)出口側(cè)的雙夾送輥組在穿帶過程中提供輔助張力。然后，由靜電涂油機(jī)將油均勻地噴涂在表面，由偏轉(zhuǎn)輥將帶材的頭部喂入卷取機(jī)卷筒夾鉗，卷取機(jī)配有自動(dòng)卷邊控制裝置，確保卷取精確。

（6） 卸卷過程

卷取機(jī)將帶材卷完后，卷取機(jī)壓輥壓下，出口鋼卷小車托架升起托住帶材，卷筒縮徑，壓輥抬起，卸卷小車開出卷取機(jī)，將鋼卷運(yùn)到出口鋼卷運(yùn)輸機(jī)的受卷臺(tái)架上，然后返回卷取機(jī)卷筒下。鋼卷經(jīng)打捆、稱重、噴號(hào)后，由出口步進(jìn)梁運(yùn)出線外，由天車吊走。

1.3 機(jī)組裝備水平

（1） 采用在線單機(jī)架四輥平整機(jī)。

（2） 全液壓壓下，液壓AGC 自動(dòng)控制。

（3） 機(jī)組速度、張力自動(dòng)調(diào)整。

（4） 機(jī)組采用全數(shù)字交流調(diào)速。

（5） 采用干平整，具有恒壓力和恒延伸率兩種控制方式。

（6） 機(jī)組具有全程矯直功能。

（7） 采用工作輥正、負(fù)彎輥控制技術(shù)。

（8） 采用斜楔自動(dòng)調(diào)整軋線標(biāo)高。

（9） 工作輥快速換輥。

（10） 開卷機(jī)設(shè)有CPC 裝置。

（11） 卷取機(jī)設(shè)有EPC 裝置。

（12） 機(jī)組出口配有鋼卷自動(dòng)打捆及稱重裝置、噴號(hào)機(jī)。

（13） 全線自動(dòng)化操作，具有斷帶保護(hù)、事故報(bào)警、工作輥準(zhǔn)停等功能，并可以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷。

2 工藝難點(diǎn)及解決方案

由于來料厚度跨度大，且對(duì)產(chǎn)品表面和板形要求高，張力控制和板形控制是其核心，也是難度最大的兩點(diǎn)。

2.1 張力控制

在實(shí)際生產(chǎn)中，帶鋼寬度的變化一般不會(huì)引起設(shè)定張力系數(shù)的變化，本文主要考慮帶鋼厚度變化導(dǎo)致的張力系數(shù)變化。在入口段、工藝段、剪切段、平整段、出口段，隨著帶鋼厚度變薄，張力系數(shù)逐漸變大，但在工藝段張力系數(shù)是固定的，這些數(shù)值一般不隨帶鋼規(guī)格變化而改變。另一方面，帶鋼的材質(zhì)變化會(huì)引起張力系數(shù)的變化，原則上材料屈服強(qiáng)度高的張力系數(shù)要選大些。

為適應(yīng)工藝要求，該機(jī)組張力分5 段控制，即入口段、工藝段、剪切段、平整段和出口段，主要通過布置夾送輥及張力裝置實(shí)現(xiàn)張力的控制（見圖2）。

圖2 機(jī)組張力分段圖

（1） 入口段建張

入口段主要提供開卷張力，開卷單位張力系數(shù)取a=3～7 N/mm2，根據(jù)最大來料規(guī)格，設(shè)定最大開卷張力為9 t。為取得較大的夾送力，同時(shí)提供足夠大的開卷張力，采用雙夾送輥形式。

（2） 工藝段張力

酸洗工藝段分六段酸洗和五級(jí)漂洗，工藝段的酸洗槽和漂洗槽前后及每段之間均配備夾送輥，工藝段因酸槽內(nèi)輥?zhàn)訑?shù)量較多，帶鋼經(jīng)過長距離運(yùn)行易跑偏，如果帶鋼張力設(shè)置不合理，容易在酸槽內(nèi)發(fā)生工藝事故，同時(shí)在設(shè)置張力時(shí)還要考慮因帶鋼寬度、厚度不同引起自身重量的變化；張力系數(shù)取a=1～4.5 N/mm2，根據(jù)最大成品規(guī)格，設(shè)定最大張力為2 t。

（3） 剪切段

剪切時(shí)張力的設(shè)置尤為重要，根據(jù)來料不同，在穿帶時(shí)作為動(dòng)力剪，為張力輥提供5.5 t 前張力的拉剪；在圓盤剪的糾偏夾送輥前設(shè)置坑式活套用來隔離張力，提高CPC 糾偏效果，避免帶鋼在園盤剪切邊時(shí)跑偏，造成剪后兩側(cè)廢邊不均勻現(xiàn)象。

（4） 平整段

在線平整機(jī)前設(shè)置張力輥組，該張力裝置的中間輥可升降，穿帶時(shí)升起，然后降下，使中間張力輥包角達(dá)到180°，兩側(cè)張力輥包角達(dá)90°，為平整機(jī)和卷取機(jī)提供后張力，平整機(jī)前張力為16 t，后張力為15 t。

（5） 出口段

出口段卷取張力的設(shè)定有嚴(yán)格規(guī)定，張力過大或過小都會(huì)引起卷取缺陷。卷取張力系數(shù)采用斜張力控制方法，在初始時(shí)用較大張力卷取，隨著卷徑的增大張力系數(shù)逐漸減小，之后再以固定張力系數(shù)卷取。正常卷取時(shí)的張力系數(shù)取初始卷取時(shí)的80%為佳。

同時(shí)，為了防止帶鋼跑偏，卷取機(jī)需要較大的單位張力，張力系數(shù)取a=10～20 N/mm2，根據(jù)最大成品規(guī)格，設(shè)定最大卷取張力為20 t。

2.2 板形控制

由于產(chǎn)品厚度較大，在機(jī)組頭部采用輥式矯直機(jī)，帶鋼經(jīng)過反復(fù)彎曲變形，部分氧化鐵皮會(huì)從帶鋼表面脫落及產(chǎn)生裂縫；另一方面，經(jīng)過彎曲變形，帶鋼板形會(huì)得到一定改善。根據(jù)每個(gè)輥?zhàn)訅合铝康牟煌?，采用小變形量矯正方案，使鋼材經(jīng)過反彎和彈復(fù)后，最大原始曲率完全消除。

本機(jī)組采用七輥矯直機(jī)（見圖3），四根下矯直輥固定，三根上矯直輥由液壓缸控制升降。上矯直輥的壓下量由壓下液壓缸尾部的位移傳感器檢測，在上矯直輥升降機(jī)構(gòu)中設(shè)有蝸輪蝸桿限位裝置，由齒輪電機(jī)傳動(dòng)調(diào)整擋塊的位置，由編碼器檢測，采用支撐輥大大提高矯直輥的剛度，提升帶鋼矯直質(zhì)量。

圖3 七輥矯直機(jī)示意圖

平整是生產(chǎn)酸洗板的重要工序，既要保證帶鋼板形平直，又要控制帶鋼的表面質(zhì)量。除了改善帶鋼內(nèi)部金相組織，消除屈服平臺(tái)外，平整機(jī)最主要作用就是控制表面粗糙度，改善來料的板形。

平整機(jī)是由機(jī)架、底板及錨固件、壓下裝置、工作輥系、平衡彎輥缸塊、支承輥平衡、斜楔調(diào)整裝置、支承輥系、換輥軌道等組成（見圖4，表1）。

圖4 熱軋板推拉酸洗四輥平整機(jī)裝配圖

表1 平整機(jī)主要設(shè)備參數(shù)

平整機(jī)控制模式有恒延伸率控制和恒軋制力控制兩種，由于本機(jī)組來料厚度大于2 mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于1 mm 以上的厚料，靠張力調(diào)節(jié)延伸率的效果基本為零，且平整機(jī)前后張力差較小，僅1 t左右，所以本機(jī)組通過AGC 系統(tǒng)調(diào)節(jié)軋制力來控制延伸率。

3 結(jié) 語

該推拉酸洗平整機(jī)組工藝方案先進(jìn)，依托實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)改善熱軋酸洗板表面質(zhì)量和提高板形十分有效，完全滿足當(dāng)前市場的產(chǎn)品要求。