張棟梁，帥強(qiáng)翔，唐水清

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西柳州545002）

柳鋼冷軋卡羅塞爾卷取機(jī)定位系統(tǒng)平穩(wěn)性改造

張棟梁，帥強(qiáng)翔，唐水清

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西柳州545002）

分析了柳鋼冷軋生產(chǎn)線卡羅塞爾卷取機(jī)在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)定位過程中入口安全銷頻繁斷裂的原因，并進(jìn)行了相應(yīng)的改造，在改造成本最低的基礎(chǔ)上取得了顯著的效果及經(jīng)濟(jì)效益。

安全銷；止動(dòng)板；聚氨酯

柳鋼冷軋板帶廠酸軋聯(lián)合機(jī)組軋機(jī)出口采用的卡羅塞爾雙芯軸張力卷取機(jī)，自2008年9月投產(chǎn)以來，隨著產(chǎn)量的不斷提升，卷取機(jī)入口安全銷頻繁被大盤撞斷，僅2015年全年安全銷共斷裂14次，產(chǎn)生故障時(shí)間862 min，占全年總故障時(shí)間14%，給生產(chǎn)造成了較大的影響，且每月都要投入大量的人力去維護(hù)更換。為解決該問題，于2016年對(duì)整個(gè)卷取機(jī)定位系統(tǒng)進(jìn)行了平穩(wěn)性改造。

1 工作原理

如圖1所示，鋼卷在助卷位卷取到設(shè)定長度后，大盤旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出20%的轉(zhuǎn)矩開始等待入口鎖緊銷及入口夾鉗打開，隨即大盤以慢速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)到40°時(shí)，出口鎖緊銷及擋塊打開后，大盤開始加速旋轉(zhuǎn)到90°時(shí)，入口擋塊及鎖緊銷關(guān)閉；大盤旋轉(zhuǎn)到160°后開始減速，以慢速將轉(zhuǎn)盤定位塊靠上入口擋塊，同時(shí)電機(jī)保持力矩輸出，直至出口擋塊及鎖緊銷完全關(guān)閉到位后撤銷力矩；此后出口外臂支撐關(guān)閉，A芯軸在卷取位進(jìn)入高速軋制過程，B芯軸在該卷軋制完成后等待飛剪剪切后進(jìn)入同樣的循環(huán)，以保持軋機(jī)的連續(xù)軋制。整個(gè)大盤旋轉(zhuǎn)定位過程為全自動(dòng)控制（正常生產(chǎn)時(shí)），具體流程如圖2所示。

圖1 卷取機(jī)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 卷取機(jī)旋轉(zhuǎn)順控流程圖[1]

2 原因分析

從卷取機(jī)旋轉(zhuǎn)順控流程中可以看出，入口擋塊在整個(gè)定位的過程中扮演著至關(guān)重要的角色，而入口擋塊的核心在于安全銷之上。造成卷取機(jī)入口安全銷頻繁斷裂的原因有很多，如順控程序由于某個(gè)信號(hào)的不穩(wěn)定而突然失效后大盤的突然反轉(zhuǎn)、定位系統(tǒng)中各零部件磨損造成兩邊定位精度不高，大盤在高速卷取過程中晃動(dòng)對(duì)擋塊造成沖擊等。如圖3所示，當(dāng)入口擋塊突然受到異常沖擊載時(shí)，安全銷將從準(zhǔn)40位置斷裂，使大盤呈自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以保證芯軸、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等核心部件不受嚴(yán)重?fù)p壞。經(jīng)過長期的跟蹤排查，發(fā)現(xiàn)在無任何上述異常情況時(shí)造成入口安全銷總是頻繁斷裂最主要的原因有以下兩個(gè)方面：

圖3 安全銷零件圖

（1）由順控流程圖最后階段可以看出，大盤慢速旋轉(zhuǎn)到位時(shí)要慢慢靠住入口擋塊，而大盤如此大的質(zhì)量由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止其沖擊載荷全部傳遞給安全銷承受，長時(shí)間的大負(fù)載沖擊，易使安全銷疲勞斷裂。

（2）當(dāng)一卷帶鋼軋制結(jié)束時(shí)，由于卡羅塞爾卷取機(jī)采用的是大張力連續(xù)軋制技術(shù)，當(dāng)在飛剪完成剪切之后，鋼卷后張突然消失，23 t左右的鋼卷瞬間有一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的沖擊力，雖然有出口外臂支撐對(duì)鋼卷進(jìn)行了支撐，但由于芯軸的剛性變形及零部件之間的間隙等因素，此時(shí)大盤會(huì)出現(xiàn)有較大的晃動(dòng)，受沖擊力最大的就是入口夾鉗安全銷。該沖擊力也是造成入口夾鉗擋塊安全銷易斷的重要原因之一。

3 改進(jìn)措施

為了能夠完好地實(shí)現(xiàn)入口擋塊的定位功能，又能夠消除轉(zhuǎn)盤定位最后階段由轉(zhuǎn)動(dòng)到靜止及帶鋼剪切后轉(zhuǎn)盤晃動(dòng)對(duì)入口擋塊造成的沖擊，其改造的核心就在于加裝一個(gè)機(jī)構(gòu)在沖擊力大的時(shí)候能夠充分吸收載荷，在大盤旋轉(zhuǎn)定位到位靜止之后及正常卷取過程中又必須保持正常的尺寸要求。因在卷取機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)，擋塊受力較為復(fù)雜很難計(jì)算清楚其具體受力情況，在初期想法入口擋塊上增加碟簧組時(shí)，碟簧的選型及數(shù)量等變的比較困難，且空間及結(jié)構(gòu)上很難實(shí)現(xiàn)。由此，具有彈性變形能力的高分子材料聚氨酯進(jìn)入的考慮范圍之內(nèi)，在與聚氨酯廠家充分溝通后，將圖1中的7-入口止動(dòng)板由原設(shè)計(jì)中的40CrNiMoA材質(zhì)改為進(jìn)口高強(qiáng)聚氨酯材質(zhì)，在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)硬度為100±5HD時(shí)，其在整個(gè)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)定位及生產(chǎn)過程中完美的解決了本次平穩(wěn)性改造的核心問題且性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

4 改造后效果

自2016年3月份整改完成后至今，卷取機(jī)工況穩(wěn)定，未再出現(xiàn)過因安全銷斷裂而產(chǎn)生的故障，給機(jī)組的連續(xù)生產(chǎn)提供了有力的保障。按每年減少故障15 h，機(jī)時(shí)產(chǎn)量240 t/h，冷軋卷效益按0.02萬元/t計(jì)算。年效益15 h×240 t/h×0.02萬元/t=72萬元，同時(shí)也節(jié)省了很大的人力物力去維護(hù)該部位。

[1]張立新，袁付春，孫陽.卡羅塞爾雙芯軸卷取機(jī)轉(zhuǎn)盤定位擋塊的改進(jìn)[C].第七屆中國鋼鐵年會(huì)論文集，2009：132-134.

Liuzhou Iron and SteelCold-rolled CarrouselCoiler Positioning System Stability reconstruction

ZHANG Dong-liang，SHUAIQiang-xiang，TANG Shui-qing
（Liuzhou Guangxi Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545002，China）

This paper analyzes the causes of the cold rolling production line of Russell coiler entrance safety pin frequent faults in the rotary positioning process，and the corresponding transformation，achieved remarkable effect and economic benefit in the transformation based on the lowest cost.

safety pin；stop plate；polyurethane

TH113.2

A

1672-545X（2017）04-0142-02

2017-01-03

張棟梁（1985-），男，陜西人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械制造技術(shù)。