蘇習聰

(馬鋼三鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

高線軋機集卷站區(qū)域設(shè)備故障降低

蘇習聰

(馬鋼三鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

介紹了高速線材生產(chǎn)線集卷區(qū)域的疑難故障和處理方法,為今后類似故障處理積累了經(jīng)驗。

線材生產(chǎn)線；集卷；芯棒

馬鋼高線集卷站設(shè)備是由德國西馬克公司提出初步設(shè)計，再由馬鞍山鋼鐵設(shè)計院詳細設(shè)計；并由馬鋼機制公司制造，十八冶負責安裝的。此設(shè)備位于高線軋機傳輸輥道 (LCC)末端下方。集卷站區(qū)域設(shè)備由集卷筒、雙芯棒、托板和托卷小車組成。實際收集最大線卷高度為3000mm,收集線卷尺寸外徑為Ф1250mm，內(nèi)徑為Ф850mm,線卷運輸距離為6000mm, 集卷站的功能是將LCC輥道上的線圈水平方向運動到集卷筒的上方，然后垂直落入到集卷筒里集成卷，由托卷小車輸送到C型鉤上。它的集卷過程是，從LCC輥道過來的線卷呈水平進入集卷筒后，通過位于集卷筒中心位置的鼻錐，落到分離爪上，這時鼻錐靠這個由汽缸驅(qū)動的分離爪裝置托起，以接受盤卷。盤卷落到分離爪上后，當雙芯棒之一處于集卷位置，并且內(nèi)芯棒由液壓缸提升托起鼻錐時，分離爪打開，盤卷落到下面的托板上，通過油馬達帶動鏈輪機構(gòu)驅(qū)動托板下降，直至整個線卷全部收集到芯棒上，鼻錐再由分離爪托住，等待接收下一個線卷。同時托板打開，內(nèi)芯棒下降，定位缸復(fù)位，芯棒旋轉(zhuǎn)；這時，集滿卷的芯棒由垂直位置旋轉(zhuǎn)至水平位置，而水平位置的芯棒旋轉(zhuǎn)至垂直位置，以準備接受下一個盤卷。托卷小車從集滿卷的水平芯棒上卸下盤卷，并將盤卷送到單軌運輸機的C型鉤上。重復(fù)上述的動作，即可對盤卷進行收集。但是從我廠試生產(chǎn)開始，由于設(shè)計方面原因，集卷站區(qū)域故障頻繁，這些問題嚴重制約著生產(chǎn)，只有解決這些問題，才能保證我廠生產(chǎn)的順利進行。

1 故障的主要現(xiàn)象、原因及解決措施

1.1 雙芯棒掛鋼

造成雙芯棒掛鋼的主要原因是

1.1.1 吐絲機送出的線圈位置偏移， 進集卷筒較困難

我們知道吐絲機的吐絲速度在設(shè)定值的引導(dǎo)下，隨著軋制張力的不同速度也有不同的變化，它的變化就可能造成吐出來的圈，不在軋制中心線的中間位置，可能偏左，也可能偏右，這樣左右不定的線圈就不能沿著中心位置落入芯棒上，造成芯棒掛鋼。針對這一問題，我們在LCC尾部升降輥道的兩側(cè)各安裝二個立輥，將偏移的線圈擋到軋制中心線位置上，使這些線圈能沿著中心位置進入集卷筒成卷。

1.1.2 芯棒頂部有平臺結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致掛鋼

芯棒位于鼻錐的下部，它是由內(nèi)芯棒和外芯棒兩部分組成，它的結(jié)構(gòu)如參見下圖1所示，當我廠進行線材試軋時，線圈在下落過程中，幾乎每盤線卷都要掛在外芯棒的四個側(cè)板頂部平臺和因內(nèi)芯棒上升后形成的平臺上。掛鋼位置如(1)所示，針對芯棒掛鋼的情況，我們對芯棒的四個側(cè)板進行改造；改造后結(jié)構(gòu)如(2)所示，也就是將外芯棒的四個平臺修磨成斜面，利于線卷的落下。對芯棒的四個平臺進行改造后，我們又開始對內(nèi)芯棒頂住鼻錐時，芯棒和鼻錐之間形成的一個高大約200mm，內(nèi)徑為Ф260mm，外徑為Ф420mm的環(huán)狀平臺掛鋼的原因進行了分析。原因如下：

圖1 芯棒結(jié)構(gòu)以及改進示意圖

(1)當線卷在下落過程中，線卷接近離開集卷筒筒體底部時，如果這時線卷的一邊正好撞到筒壁時，那么線卷就會反彈，這時線卷的另一邊已經(jīng)離開集卷筒，由于反彈造成線卷掛到內(nèi)芯棒與外芯棒之間的環(huán)狀平臺上，再次造成線卷掛在芯棒上。

(2)是由于軋制不同線材時，采用不同的輥道速度，由于輥道速度的不同，吐絲后線圈的厚度也不相同，那么線圈進入集卷筒時，也不可能是水平下落到芯棒上，有時沿著鼻錐的某一面斜的下來，有時沿著集卷筒某一面筒壁斜的下降，當線卷離開鼻錐或集卷筒筒壁時，由于線卷沒有任何支撐，進入這段環(huán)狀區(qū)域時，受線卷重心的作用，斜度加大，這段線卷的上部向集卷筒中心移動，這樣很容易掛到內(nèi)芯棒與外芯棒之間的環(huán)狀平臺上，造成線卷掛在芯棒上。

我們通過分析發(fā)現(xiàn)只有消除這一平臺，才能解決線卷在此處掛鋼。所以，我們在內(nèi)芯棒 外側(cè)做一個Ф435mm*190mm的圓箍，焊在外芯棒上罩住內(nèi)芯棒，結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過我們對芯棒的改造，大大減少了芯棒的掛鋼機會，基本消除芯棒掛鋼的現(xiàn)象。

圖2 內(nèi)芯棒罩蓋示意圖

1.2 托板不能穩(wěn)定定位

托板是由液壓馬達帶動鏈輪機構(gòu)，驅(qū)動托板上下移動，托板定位是通過電氣控制抱閘來實現(xiàn)的，而抱閘盤直接安裝在托板傳動主軸上，根據(jù)設(shè)計我們知道，液壓抱閘的型號為YWZ5-250/30通過查《機械零件設(shè)計手冊》可知，此型號的制動器制動力矩為225Nm-360Nm,我們從圖紙中可計算出托板移動架系統(tǒng)的總重量大約是2700kg，而線卷的重量大約2300kg，它們的總重量大約是5000kg，而鏈輪的直徑為ф340mm，要使這么重的托板移動架和線卷在任何位置都能夠穩(wěn)定停移車，那么制動器的制動力矩必須大于鏈輪在主軸上的負載力矩。計算如下：

已知：鏈輪直徑：D=340mm，

托板移動架系統(tǒng)和線卷重量：F1=5000kg，

那么主軸上的負載力矩M1為：

M1=F1·D/2=5000×9.8×0.17=8330Nm

從以上計算可知鏈輪在主軸上的扭矩遠遠大于YWZ5型號制動器的力矩，所以托板無法在空中定位，經(jīng)與德國廠家聯(lián)系，外方向我們推薦了一種氣動閘閥。我們根據(jù)資料可知：

此氣動閘閥單邊壓緊力：F=31700N

作用在軸向總推力：N=4×31700N

閘皮與托板傳動主軸的距離：R=265mm

閘皮與閘盤的磨擦系數(shù)：u=0.4

制動安全系數(shù)：K=1.5

通過下式，可計算出此氣動抱閘的制動力矩M2：

M2>M1

所以，安裝此種制動器，就可保證托板能夠在任何位置都能移定定位。我們根據(jù)這種制動器的結(jié)構(gòu)，對托板傳動機構(gòu)的基礎(chǔ)部分進行修改，成功的安裝了這種制動器，解決了抱閘的制動力矩不匹配的問題。

1.3 內(nèi)芯棒卡死

我廠是以生產(chǎn)冷鐓鋼為主的企業(yè)，由于生產(chǎn)的需要，線卷經(jīng)過風冷輥道保溫冷卻，線圈在集卷站收集時的溫度在650℃左右，同時帶有大量的氧化鐵皮，內(nèi)芯棒的上升是由液壓缸驅(qū)動，下降是靠自重來下降，內(nèi)芯棒的重量僅為550kg，內(nèi)芯棒定期加注干油潤滑的，內(nèi)芯棒與銅套的配合尺寸為φ300H9/c8，從手冊中可知φ300H9公差為φ3000+0.03；φ300c8公差為φ300-0.44-0.33

也就是說它們最大間隙為0.03-(-0.411)=0.431

我們通過紅外測溫儀測量芯棒的溫度大約在450℃左右，如此高的溫度造成干油失效，干油和氧化鐵皮在這間隙內(nèi)形成塊狀物體，使內(nèi)芯棒無法靠自重下降，造成大量故障。針對這一情況，我們將內(nèi)芯棒銅套改成自潤滑銅套，并將它們的配合間隙調(diào)整為3.5mm，避免因加干油造成干油碳化和氧化鐵皮在內(nèi)芯棒內(nèi)的沉積，造成內(nèi)芯棒無法靠自重自由下降。

1.4 托卷小車齒輪齒條的磨損和小車脫齒

托卷小車的運動是由液壓缸帶動齒輪和兩條分別固定在小車底部和固定底座上的齒條驅(qū)動的，托卷小車運動行程為3000mm，由于設(shè)計不合理齒條使用的終點位置始終處于極限位置，且齒條材料選擇為40Gr，而40Gr屬低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，所以在使用過程中極易造成齒條的磨損，每三個月就需要更換一根齒條，我們通過更換齒條材料和加工工藝，要求齒條材料改成中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼42 GrMo的鍛坯加工后，使用7個月的齒條情況來看，還未出現(xiàn)明顯的磨損情況。

對托卷小車脫齒的問題，主要原因是現(xiàn)場條件較差，經(jīng)常有斷絲落入小車軌道上，由于沒有及時發(fā)現(xiàn)，小車經(jīng)過此處時發(fā)生跳動，由于齒條位置始終處于使用極限位置，因而造成小車脫齒。針對這一情況，我們增加齒條的齒數(shù)，使它不處于小車運動的極限位置，同時要求操作人員及時清除亂絲，就是發(fā)生小車跳幾個齒，也不會發(fā)生小車脫齒而影響生產(chǎn)，我們可利用停產(chǎn)時間將小車復(fù)位。

1.5 托板開合由擺動缸傳動改為液壓缸傳動

目前托板的開閉由擺動缸控制，而擺動缸控制托板的開閉不能準確定位，造成托板下降后線卷經(jīng)?？ㄔ谕邪搴托景舻氖旨苤g，造成托板打不開，影響生產(chǎn)節(jié)奏。另一方面目前使用的擺動缸價錢較貴，國內(nèi)無法修理。而目前使用的擺動缸使用周期只有一年左右，而更嚴重的是如果生產(chǎn)過程中發(fā)生擺動缸故障，處理較困難，更換擺動缸一次大約需要五到六小時。所以我們提出將托板轉(zhuǎn)動由擺動缸改成液壓缸傳動的方案 ，這樣能夠解決托板開閉的準確定位問題，液壓缸的購買成本很低只有擺動缸的三十分之一，且維修簡單方便 。

液壓缸的選擇

目前使用的擺動缸從外方提供資料可知：

該缸額定力矩M1=15.5Nm/Pa，

工作壓力P=120Pa，

所以擺動缸的力矩M=M1×P

=15.5×120=1860Nm。[1]

從《機械工程手冊》可知，當選擇50/36液壓缸，在工作壓力120Pa時

該缸拉力F=11352 N，

現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)臂L1=270mm，

則缸的力矩為M2=F×L1

=11352×0.27=3065.04Nm

大于1.5倍擺動缸的扭矩M。能夠滿足托板的轉(zhuǎn)動。

2 總結(jié)

我們對集卷站區(qū)域的一些故障，通過我們自主研究改造，基本消除了芯棒掛鋼現(xiàn)象，同時也提高了線材通過成卷質(zhì)量，減少了故障時間，為今后的故障處理積累了經(jīng)驗。

[1] 編委會．機械工程手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1982

Solution of Problems in Coil Collecting of Wire Plant

SU Xi-Cong

The article introduces the Unusual and difficult problems and its solution in coil collecting of wire plant. It can be adopted in the similar problems.

wire plant ; coil collecting ; mandrel

2014-05-28

蘇習聰(1963—)，男，馬鋼三鋼軋總廠線棒點檢室，工程技術(shù)人員。

TG333.2+4

B

1672-9994(2014)03-0016-03