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        熱軋不銹鋼退火酸洗線中活套的設(shè)計(jì)

        2012-12-11 00:54:40姜榮昌宋智良
        一重技術(shù) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:活套滑輪組卷筒

        姜榮昌,宋智良

        我公司設(shè)計(jì)制造的酸洗連軋機(jī)組已經(jīng)有多臺(tái)套投產(chǎn)運(yùn)行。但是現(xiàn)場生產(chǎn)中,在活套設(shè)備部分總存在帶鋼跑偏的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響機(jī)組的生產(chǎn)效率。為此在設(shè)計(jì)50萬噸1320不銹鋼退火酸洗線退火段活套時(shí),在設(shè)備結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新,以求徹底解決上述問題。

        該生產(chǎn)線來料為寬度800~1 300 mm、厚度2~6 mm的熱軋不銹鋼帶?;钐椎膸т摯鎯?chǔ)量大,為四層活套,最大儲(chǔ)量為480 m。機(jī)組出入口速度120 m/min,軋制速度60 m/min,鋼卷內(nèi)徑入口?760 mm,出口?610 mm,外徑?2 200 mm。

        為確保帶鋼在活套內(nèi)不跑偏,此次設(shè)計(jì)的活套車部分增加了伺服對(duì)中機(jī)構(gòu),并采用電纜滑車移動(dòng)配電。

        1 活套整體布置

        該退火段的臥式活套設(shè)置在退火爐下方,由活套卷揚(yáng)機(jī)、活套車、活套中間車、伺服糾偏系統(tǒng)、鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪等部分組成(見圖1)。當(dāng)活套充套時(shí),活套卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪組帶動(dòng)活套車和活套中間車移動(dòng),實(shí)現(xiàn)充套;當(dāng)活套放套時(shí),由鋼絲繩拉動(dòng)活套車及中間車實(shí)現(xiàn)放套。新增加的伺服糾偏系統(tǒng)安裝在活套車上,實(shí)時(shí)控制活套段帶材的運(yùn)行。

        圖1 臥式活套整體布置圖

        2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        2.1 活套車

        活套車由車體、平臺(tái)、伺服對(duì)中液壓站、伺服對(duì)中液壓缸、糾偏輥及車體連接鉤等組成。在活套車的車體上固定有兩個(gè)動(dòng)滑輪組,用于牽引活套車?;钐总嚨能囶^部裝有凸輪,連接活套中間車。

        針對(duì)帶鋼在活套輥上跑偏的問題,此次設(shè)計(jì)中在活套車平臺(tái)上增加了由伺服對(duì)中液壓站控制的液壓缸對(duì)帶鋼實(shí)時(shí)糾偏,并且由于該退火段的活套是四層活套,所以采用的是雙糾偏技術(shù);其中一套糾偏系統(tǒng)是將?1 500 mm活套輥的一端鉸接,另一端由伺服對(duì)中液壓缸控制,并且通過剛性連接與?400 mm的轉(zhuǎn)向輥聯(lián)動(dòng)。另一套糾偏系統(tǒng)不與轉(zhuǎn)向輥連接聯(lián)動(dòng)。

        本次采用的對(duì)中檢測儀器是電容式探測器,其優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)帶材寬度發(fā)生變化時(shí),無需重調(diào)探測器的位置,對(duì)生產(chǎn)過程中板帶運(yùn)行的波動(dòng)、板型翹曲以及波浪形帶邊缺陷等也不敏感;由于測量電路采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),消除了寄生電容的影響,而且使用時(shí)無需再進(jìn)行標(biāo)定及其它人工調(diào)節(jié),大大節(jié)省操作準(zhǔn)備時(shí)間;探測器采用鎧裝式結(jié)構(gòu),能將傳感部件屏蔽保護(hù)起來,不會(huì)受到環(huán)境因素干擾,而且由于探測器以積木式架構(gòu)裝配成一體,易拆易裝,即使在現(xiàn)場穿帶時(shí)進(jìn)行安裝也十分方便且無需切斷或移去帶材,從此省卻以往需重新穿帶的麻煩。

        2.2 活套中間車

        由于此次設(shè)計(jì)活套的長度較長,所以需要根據(jù)帶鋼的懸垂量設(shè)計(jì)活套中間車。活套中間車由托輥、車體、連接裝置等部分組成。

        活套中間車的連接裝置由凸輪、連接鉤和定位裝置等部分組成。當(dāng)活套車充套時(shí),各活套中間車依次通過車體上的凸輪與另一個(gè)車體讓連接鉤的連接付一同運(yùn)動(dòng)。當(dāng)中間車到達(dá)限位裝置時(shí),由機(jī)械裝置將凸輪和連接鉤脫開并實(shí)現(xiàn)活套中間車的定位,直到充套結(jié)束。

        在中間車設(shè)計(jì)中,針對(duì)以往現(xiàn)場出現(xiàn)的托輥損壞問題,對(duì)損壞托輥現(xiàn)場勘查研究后,發(fā)現(xiàn)根本原因在于托輥兩端的孔用彈性擋圈承載能力有限,當(dāng)帶鋼對(duì)托輥的拉力超過一定值時(shí),擋圈就會(huì)斷裂。重新設(shè)計(jì)后,在新結(jié)構(gòu)中每層共設(shè)置2排4個(gè)托輥,當(dāng)帶鋼通過托輥時(shí),可以大大地降低托輥彈簧卡環(huán)的受力,保證生產(chǎn)線的順利運(yùn)行。

        2.3 活套移動(dòng)電纜車

        由于在活套中設(shè)置了伺服對(duì)中系統(tǒng),所以移動(dòng)供電成為設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題。在該活套設(shè)備中采用了移動(dòng)滑車攜帶并存儲(chǔ)電纜(見圖2),當(dāng)活套車移動(dòng)時(shí),也帶動(dòng)滑車在工字鋼軌道上移動(dòng),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)供電。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)可以不受信號(hào)量的影響,且安裝拆卸都十分方便。

        圖2 移動(dòng)電纜車

        2.4 活套卷揚(yáng)機(jī)

        活套卷揚(yáng)機(jī)是活套車的驅(qū)動(dòng)裝置。卷揚(yáng)機(jī)由交流變頻電機(jī)通過齒輪箱傳動(dòng)卷筒牽引活套車運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將活套卷揚(yáng)機(jī)安置在遠(yuǎn)離活套轉(zhuǎn)向滑輪組的位置,這樣可以保證卷揚(yáng)鋼絲繩在繞進(jìn)和繞出卷筒時(shí)偏離螺旋繩槽兩側(cè)的角度不大于3°。鋼絲繩卷筒上帶有接近開關(guān),可以防止鋼絲繩纏繞。

        卷揚(yáng)電機(jī)上裝有檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速的增量型編碼器和380 V電磁制動(dòng)器,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。

        2.5 活套鋼絲繩裝置

        活套部分有兩個(gè)滑輪組,分別用地腳螺栓把在地基上,通過滑輪組使鋼絲繩轉(zhuǎn)向。在鋼絲繩的固定端設(shè)有高性能緩沖器(見圖3),當(dāng)鋼絲繩過張力時(shí),由相關(guān)接近開關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

        3 活套設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算

        3.1 活套電機(jī)轉(zhuǎn)矩確定

        活套電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定由多個(gè)變量決定,其公式如下:

        式中,TM—活套電機(jī)轉(zhuǎn)矩(N·m);TF—張力力矩(N·m);T1—慣性力矩 (N·m);TB—帶鋼彎

        圖3 鋼絲繩固定裝置

        曲力矩 (N·m);TH—摩擦力矩 (N·m);

        △TF—張力力矩修正值(N·m)。其中:

        式中,F(xiàn)—鋼絲繩設(shè)定張力(N);D—卷筒直徑(mm);i—速比。

        慣性力矩T1主要考慮在充放套過程中卷揚(yáng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在加減速過程中產(chǎn)生的力矩,其值和加速度、卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。

        式中,J0—卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2);a—加速度(m/s2)。

        TB和帶鋼厚度H的二次方、帶鋼寬度W、帶鋼屈服強(qiáng)度σs成正比。

        式中,W—帶鋼寬度(mm);H—帶鋼厚度 (mm);σs—帶鋼屈服強(qiáng)度 (N/mm2)。

        TH一般視為常量,補(bǔ)償電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2%以下。

        活套建張完成后,將計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)矩做為給定值傳送至傳動(dòng)裝置。

        3.2 緩沖器壓縮量選取

        鋼絲繩固定端的高性能緩沖器是活套正常運(yùn)行的重要組成部分。應(yīng)根據(jù)鋼絲繩張力選擇高性能緩沖器(見圖4)。在機(jī)組正常工作的情況下,其壓縮量應(yīng)為147 mm。

        3.3 活套帶鋼懸垂量分析

        活套的中間車數(shù)量是通過帶鋼的懸垂量和帶鋼的材質(zhì)等因素確定的。

        圖4 緩沖器力能曲線

        式中,H—帶鋼的懸垂量(mm),ρ—帶鋼的密度(kg/mm3);L—兩托輥之間的距離(mm);T—帶鋼的張力(N/mm2)

        可以看出,帶鋼的懸垂量與帶鋼的密度,兩托輥之間的距離和帶鋼的張力有關(guān),對(duì)于本文的活套設(shè)備,則主要考慮帶鋼的張力和兩托輥之間的距離。帶鋼的張力和帶鋼的材質(zhì)有關(guān),本文中的帶鋼張力T=7 N/mm2?;钐字虚g車中兩托輥之間的距離L=16 800 mm。帶入公式(5) 中,經(jīng)計(jì)算H=4 mm。滿足帶鋼生產(chǎn)過程中的要求,活套的中間車設(shè)計(jì)合理。

        4 結(jié) 語

        該50萬噸熱軋不銹鋼退火酸洗線是我公司第一條自主開發(fā)的大型連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)線。本文在解決以往生產(chǎn)線中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出該新型活套設(shè)備。目前,該機(jī)組已經(jīng)投產(chǎn),糾偏系統(tǒng)工作正常,沒有發(fā)生帶鋼跑偏和托輥損壞等問題。

        [1]電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊/天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所編著.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.6.

        [2]曲克.軋鋼工藝學(xué)【M】.北京.冶金工業(yè)出版社.1991.

        [3]崔朋.1420mm冷連軋入口活套控制【J】.一重技術(shù).2011第1期(總139期) .

        [4]馬桂敏等.板帶酸洗線臥式螺旋活套的設(shè)計(jì)分析.河北冶金,2007.

        [5]孫業(yè)華、王珩.萊鋼1500 mm熱連軋活套控制技術(shù).中國鋼鐵業(yè),2007.

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