葉冬柏

(寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廠，上海200431)

為了改善帶鋼表面質(zhì)量和粗糙度，連退或熱鍍鋅機(jī)組通常配置平整機(jī)。平整機(jī)主要由主機(jī)架、上下支承輥及傳動(dòng)系統(tǒng)、上下工作輥、軋制線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、軋制力缸、上支承輥平衡缸、彎輥缸、入出口轉(zhuǎn)向輥和張力計(jì)輥、防皺輥、防顫輥、工作輥和支承輥換輥系統(tǒng)［1］、濕平整系統(tǒng)、高壓清洗系統(tǒng)、空氣吹掃系統(tǒng)等組成。

根據(jù)產(chǎn)品品種的要求，部分平整機(jī)針對(duì)不同的鋼種設(shè)計(jì)了不同輥徑的平整輥，以便獲得最佳的平整效果。自動(dòng)換輥時(shí)間長(zhǎng)短影響到平整機(jī)活套的配置和整個(gè)生產(chǎn)線生產(chǎn)的連續(xù)性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、機(jī)組建設(shè)投資和生產(chǎn)率具有極大的關(guān)聯(lián)性，因此，自動(dòng)換輥時(shí)間是在線平整機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)。

1 換輥?zhàn)詣?dòng)步設(shè)計(jì)及控制難點(diǎn)

1.1 換輥?zhàn)詣?dòng)步設(shè)計(jì)

某機(jī)組的平整機(jī)工作輥采用了兩種不同輥徑φ650 mm 和φ450 mm，因此在換輥過(guò)程中存在同規(guī)格輥徑和不同規(guī)格輥徑換輥2 種模式4 種方式。同規(guī)格換輥模式包括大輥徑換大輥徑、小輥徑換小輥徑2 種方式。換輥裝置布置見(jiàn)圖1。不同規(guī)格換輥模式包括大輥徑換小輥徑和小輥徑換大輥徑兩種方式。由于不同輥徑換輥時(shí)需要調(diào)整軋制線的高度，因此設(shè)計(jì)指標(biāo)為同規(guī)格輥徑換輥時(shí)間為90 s，不同規(guī)格輥徑換輥時(shí)間為105 s。

圖1 平整機(jī)換輥裝置布置圖

為方便剖解平整機(jī)換輥?zhàn)詣?dòng)步的主要組成及其針對(duì)性優(yōu)化措施，下面為換輥?zhàn)詣?dòng)步設(shè)計(jì)的主要步驟:

第1 步，在HMI 上輸入新輥輥徑數(shù)據(jù)、新輥小車(chē)上新輥位置并確認(rèn)，選擇好換輥模式;

第2 步，將新輥小車(chē)和新工作輥以及舊輥接收小車(chē)移動(dòng)到換輥準(zhǔn)備位置。這時(shí)，平整機(jī)機(jī)架操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)門(mén)先打開(kāi)，同時(shí)新輥小車(chē)移動(dòng)到操作工預(yù)先選擇的新輥位置，舊輥小車(chē)移動(dòng)到舊輥接收位置;

第3 步，操作工啟動(dòng)換輥之后，軋制力缸會(huì)快速打開(kāi)到全開(kāi)位置，防顫輥和防皺輥下降到最低位，正、負(fù)彎輥缸縮回，工作輥鎖緊板同時(shí)也打開(kāi)，對(duì)于不同規(guī)格輥徑，這時(shí)軋制線調(diào)節(jié)裝置將調(diào)整到相應(yīng)的合適位置，以做好換輥準(zhǔn)備;

第4 步，推輥器將新工作輥推入機(jī)架內(nèi)，同時(shí)新輥將舊輥推出到舊輥接收小車(chē)。這一步中，推輥器將新輥快速推入機(jī)架內(nèi)，將舊輥完全推出機(jī)架到舊輥接收小車(chē)后，軋制線調(diào)節(jié)裝置根據(jù)需要調(diào)整到合適的輥徑位置，推輥器將新輥向后拉出一小段距離到達(dá)工作輥鎖定位置后，工作輥鎖緊板鎖上，軋制力缸上升到靠輥準(zhǔn)備位置，正負(fù)彎輥缸伸出，防顫輥、防皺輥上升到準(zhǔn)備位置;

第5 步，工作輥靠輥，同時(shí)推輥器和舊輥小車(chē)后退到等待位置，完成后操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)卷簾門(mén)關(guān)上。

1.2 自動(dòng)換輥的控制難點(diǎn)

由于機(jī)組的高速連續(xù)運(yùn)行，平整機(jī)的活套量設(shè)計(jì)不可能無(wú)限放大，因此平整機(jī)的自動(dòng)換輥時(shí)間必然是受到限制的。如果換輥?zhàn)詣?dòng)步不穩(wěn)定或換輥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)影響到機(jī)組的順利過(guò)渡，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量差或機(jī)組生產(chǎn)效率受到影響。

換輥系統(tǒng)全部采用液壓控制的形式，如何達(dá)到既高效又穩(wěn)定地自動(dòng)換輥，一直是制約現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的難題。換輥小車(chē)的剛性、油缸運(yùn)動(dòng)速度的合理設(shè)定、設(shè)備的安裝精度、限位信號(hào)的接收和反饋、環(huán)境的惡劣和操作人員的熟悉程度都是影響因素?？朔焕蛩兀C合統(tǒng)籌和平衡，發(fā)揮自動(dòng)換輥的最大效益，優(yōu)化設(shè)備到最佳的工作狀態(tài)是平整機(jī)系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的一大重點(diǎn)。

2 自動(dòng)換輥優(yōu)化及其效果

生產(chǎn)實(shí)踐中，平整機(jī)的自動(dòng)換輥控制常見(jiàn)的問(wèn)題包括自動(dòng)步容易中斷和換輥時(shí)間長(zhǎng)。如何保證高速換輥和保證自動(dòng)步的連續(xù)性是一個(gè)矛盾，定位不準(zhǔn)和信號(hào)丟失都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)步中斷。下面針對(duì)上述兩類問(wèn)題進(jìn)行控制優(yōu)化，確保自動(dòng)步連續(xù)的前提下縮短換輥時(shí)間。

2.1 換輥時(shí)間長(zhǎng)的解決方案

因?yàn)閾Q輥時(shí)間的計(jì)算是從平整機(jī)開(kāi)始打開(kāi)到再次靠輥這個(gè)過(guò)程所使用的時(shí)間，因此主要針對(duì)上述換輥步驟中第3 步和第4 步進(jìn)行優(yōu)化。圖2所示為換輥裝置液壓控制原理圖。

圖2 換輥控制液壓原理圖

優(yōu)化措施有:通過(guò)調(diào)節(jié)控制節(jié)流閥適當(dāng)增加推輥器推輥速度、換輥時(shí)推輥器換輥準(zhǔn)備位置適當(dāng)向機(jī)架內(nèi)移一段距離以縮短推輥器推輥行程、通過(guò)調(diào)節(jié)軋制力缸快速打開(kāi)的速度和靠輥時(shí)到達(dá)準(zhǔn)備位置的速度。經(jīng)過(guò)上述優(yōu)化換輥時(shí)間明顯下降，達(dá)到了不同規(guī)格輥徑換輥時(shí)間從原來(lái)的115 s 下降到95 s、同規(guī)格輥徑換輥時(shí)間從原來(lái)的100 s 下降到80 s 的指標(biāo)。

2.2 換輥?zhàn)詣?dòng)步中斷問(wèn)題的解決方案

針對(duì)推輥器推輥時(shí)小車(chē)輕微晃動(dòng)造成小車(chē)位置信號(hào)丟失、換輥中斷問(wèn)題，采取小車(chē)接收到停止信號(hào)后讓小車(chē)延時(shí)2 s 后再停下，同時(shí)可以適當(dāng)提高限位擋塊的面積，以保證限位開(kāi)關(guān)和限位擋塊有足夠大的接觸面積，小車(chē)即使晃動(dòng)也不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失而造成換輥中斷。

對(duì)于推輥器位置定位不準(zhǔn)造成新工作輥無(wú)法鎖緊導(dǎo)致自動(dòng)步中斷問(wèn)題，經(jīng)分析主要原因是推輥器將新輥推入機(jī)架再后退到鎖緊位置時(shí)，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)位置比較近，有時(shí)推輥器未充分后退，就會(huì)造成鎖緊位置不對(duì)。適當(dāng)將推輥器前進(jìn)到位的極限位置向前調(diào)整一段距離，將兩個(gè)限位拉開(kāi)一段距離，就可解決此問(wèn)題。

2.3 新輥小車(chē)移動(dòng)定位不準(zhǔn)的解決方案

設(shè)計(jì)時(shí)新輥小車(chē)上可以同時(shí)存放3 對(duì)備用新輥，由于同時(shí)存放3 對(duì)新輥和僅存放1 對(duì)新輥時(shí)小車(chē)質(zhì)量不一樣，會(huì)造成運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小車(chē)慣性不一致，因此在同樣速度運(yùn)行過(guò)程中如果3 對(duì)備輥小車(chē)能定位準(zhǔn)確，則1 對(duì)備輥時(shí)小車(chē)就會(huì)偏移一定距離。針對(duì)此問(wèn)題，采用盡量降低小車(chē)減速運(yùn)行時(shí)的速度和調(diào)整減速運(yùn)行的行程，同時(shí)在小車(chē)運(yùn)行軌道兩側(cè)增加止擋，就能確保小車(chē)準(zhǔn)確定位。

3 結(jié)束語(yǔ)

平整機(jī)的換輥?zhàn)詣?dòng)步首先是確保連續(xù)性，通過(guò)限位擋塊和位置優(yōu)化可確保自動(dòng)步換輥的成功率。通過(guò)優(yōu)化相關(guān)換輥液壓缸的速度可以縮短換輥時(shí)間。但由于速度的提高會(huì)影響到自動(dòng)步的連續(xù)性，因此上述措施必須統(tǒng)一考慮，不可追求單一指標(biāo)的最佳。

實(shí)例表明，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上配合機(jī)電液專業(yè)調(diào)試手段的重要性，通過(guò)綜合優(yōu)化可以發(fā)揮設(shè)計(jì)的最佳性能。最終在平整機(jī)在線自動(dòng)換輥成功率得到保證的前提下，換輥時(shí)間可比設(shè)計(jì)時(shí)間縮短10 s，確保了機(jī)組生產(chǎn)的高效和連續(xù)性。

【1】宋永豐.冷軋升降式工作輥換輥機(jī)［J］.一重技術(shù)，2009(3):1－2.

【2】平整機(jī)技術(shù)附件.