楊海君

（攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司板材廠，四川 西昌 615032）

為開(kāi)發(fā)利用攀西地區(qū)豐富的釩鈦磁鐵礦資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)攀鋼鋼鐵釩鈦產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司在西昌市新建一條釩鈦資源綜合利用項(xiàng)目熱軋生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線中加熱爐采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)雙蓄熱式加熱爐，可提高火焰輻射強(qiáng)度，強(qiáng)化輻射傳熱，提高爐子產(chǎn)量。但自2011年12月投產(chǎn)以來(lái)，加熱爐裝鋼機(jī)表現(xiàn)為裝重板坯能力不足，制約了裝鋼節(jié)奏，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

1 加熱爐裝鋼機(jī)簡(jiǎn)介

1.1 概述

該生產(chǎn)線設(shè)置有三座加熱爐，每座加熱爐配備2臺(tái)裝鋼機(jī)，裝鋼機(jī)位于加熱爐入爐側(cè)正前方，用于將需要加熱的板坯從入爐輥道托起并平穩(wěn)地放在加熱爐內(nèi)水梁上。裝鋼機(jī)共2臺(tái)對(duì)稱分布在加熱爐中心線兩側(cè)。

1.2 裝鋼機(jī)設(shè)備組成及工作原理

裝鋼機(jī)由完全相同的2套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、4套齒輪機(jī)座和裝鋼臂部件等構(gòu)成，裝鋼臂頭部設(shè)有4個(gè)耐熱鋼鞍座，動(dòng)作時(shí)裝鋼機(jī)上擋頭將輥道上的板坯推正、升起、前進(jìn)、落下，各有1套傳動(dòng)和升降裝置，2套設(shè)備可以單動(dòng)，也可以同時(shí)動(dòng)作，同時(shí)動(dòng)作時(shí)，2套設(shè)備之間用聯(lián)軸器連接，使之同步動(dòng)作。

平移機(jī)構(gòu)：裝鋼臂前進(jìn)-后退動(dòng)作，采用交流變頻電動(dòng)機(jī)-制動(dòng)器-圓柱齒輪減速箱-齒輪軸等驅(qū)動(dòng)裝鋼臂下部的齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)。

升降機(jī)構(gòu)：裝料桿上升或下降動(dòng)作，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)搖桿使軸轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使同軸上的帶動(dòng)帶托輪擺桿來(lái)抬起裝鋼臂。

齒輪機(jī)座：主要由分段的箱體、軸承和軸承座、齒輪軸、軸套、壓輥以及安裝在齒輪軸兩端的滾輪等零部件組成。箱體均為焊接件，一對(duì)壓輥安裝在箱體上部，用以限制鋼臂在垂直平面內(nèi)自由傾倒，并保證裝鋼臂下部的齒條與齒輪軸的正確嚙合，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檠b鋼臂的直線移動(dòng)。

2 裝鋼機(jī)裝鋼能力問(wèn)題分析

加熱爐裝鋼機(jī)設(shè)計(jì)裝鋼能力為最大板坯重量38.1噸（兩臺(tái)裝鋼機(jī)同時(shí)工作），但在對(duì)33.5噸左右的板坯進(jìn)行裝鋼時(shí)出現(xiàn)推不動(dòng)的現(xiàn)象；為分析判斷問(wèn)題，對(duì)裝鋼機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。

2.1裝鋼機(jī)裝鋼能力測(cè)試

由于連鑄無(wú)法生產(chǎn)出38.1噸的板坯，采用兩塊鋼坯疊加的方式對(duì)裝鋼機(jī)裝鋼能力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1。

表1 裝鋼機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)表

2.2 原因分析

通過(guò)對(duì)裝鋼機(jī)裝鋼能力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際裝鋼能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行深入調(diào)查分析，初步得出以下幾點(diǎn)原因。

（1）裝鋼機(jī)平移裝置中電機(jī)在設(shè)計(jì)選型時(shí)存在問(wèn)題，即電機(jī)功率偏小，不能滿足裝鋼要求。

（2）裝鋼機(jī)裝料桿安裝位置存在誤差，裝料桿傾斜角度大于設(shè)計(jì)值，使裝料桿和板坯沿裝料桿回退的方向分立增大，從而減小裝鋼機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，削弱推鋼能力。

（3）裝鋼機(jī)托輥轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，導(dǎo)致裝料桿與托輥摩擦系數(shù)增大，阻礙裝鋼動(dòng)作，從而削弱推鋼能力。

2.3 裝鋼機(jī)功率校核

已知：電機(jī)功率P=55kW，最大板坯重量M1=38100kg，裝鋼機(jī)推鋼正速度V1=0.15m/s，推正距離S1=0.75m，裝鋼機(jī)裝剛速度V2=0.3m/s，裝剛行程S2=5.2m，裝料桿傾斜角α=1.66°，單件裝料桿重M2=12536kg。

由于裝鋼機(jī)動(dòng)作為裝鋼機(jī)上擋頭將輥道上的板坯推正、升起、前進(jìn)、落下、退回，在推正和托起板坯前進(jìn)的過(guò)程中消耗的能量較大；因此只需校驗(yàn)推正和前進(jìn)過(guò)程中所需電機(jī)功率，即可得知其是否能夠滿足要求。

（1）推正過(guò)程。電機(jī)輸出的能量用于驅(qū)動(dòng)裝料桿動(dòng)作和克服板坯在輥道上摩擦所做的功。根據(jù)能量守恒定律可得：

式中：F驅(qū)為裝鋼機(jī)驅(qū)動(dòng)力；f為板坯與輥道間的摩擦力。

根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得熱鋼在輥道上摩擦因數(shù)為0.3。

代入公式計(jì)算得：F驅(qū)=113337.66N。

考慮到傳動(dòng)效率，則在推正過(guò)程中單臺(tái)裝鋼機(jī)所需電機(jī)功率為：

P=8.5/（0.95×0.99×0.95×0.99）=9.6kW＜55kW（設(shè)計(jì)功率）。

（2）前進(jìn)過(guò)程。

圖1

裝鋼桿托起板坯在裝鋼過(guò)程中的受力進(jìn)行分析見(jiàn)圖1，根據(jù)力矩平衡原理可以得出：

其中，N－托輥給裝料桿的正壓力；G1－裝料桿受到板坯的重力；G2－裝料桿的重力；f1－托輥與裝料桿間的摩擦力；f2－壓輥與裝料桿間的摩擦力；F－驅(qū)動(dòng)力。

鑒于裝鋼機(jī)的四個(gè)裝料桿參數(shù)相同，因此只對(duì)單個(gè)裝料桿進(jìn)行分析。根據(jù)能量守恒定律可得：

由于壓輥在裝剛過(guò)程中起限位作用正壓力較小，且是滾動(dòng)摩擦，f2可忽略不計(jì)，可得驅(qū)動(dòng)力F為：

代入得：

計(jì)算得F=28480N。

因此單個(gè)裝料桿的驅(qū)動(dòng)功率P驅(qū)=F×V=8544W。

考慮到在能量傳遞過(guò)程中的有損失，則每臺(tái)裝鋼機(jī) 電 機(jī) 的 最 小 功 率 Pmin=2KP驅(qū)/η=2×1.5×8544/（0.95×0.99×0.95×0.99）=28.977kW＜55kW。

綜合對(duì)推正及前進(jìn)過(guò)程的理論分析可知加熱爐裝鋼機(jī)現(xiàn)有電機(jī)功率滿足生產(chǎn)要求。

2.4 制約裝鋼機(jī)裝剛能力的因素分析

根據(jù)驅(qū)動(dòng)力

可知以下結(jié)論。

（1）當(dāng)傾斜角度α在0°～45°范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力F為以α為變量的增函數(shù)，隨著α的增大而增大，因此當(dāng)裝料桿傾斜角度大于設(shè)計(jì)值時(shí)，將會(huì)增大裝鋼機(jī)實(shí)際所需驅(qū)動(dòng)力。

（2）當(dāng)托輥出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等異常情況時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致托輥與托料桿間的摩擦系數(shù)μ增大，從而使得所需驅(qū)動(dòng)力增大。

因此實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一旦出現(xiàn)上述兩種情況，將會(huì)削弱裝鋼機(jī)推鋼能力（電機(jī)能力），使其不能滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

裝鋼機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，它的運(yùn)行情況直接影響整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)量。綜合上述論證分析得出，制約裝鋼機(jī)裝剛能力的主要因素是裝料桿的傾斜角和托輥卡阻情況。如果裝料桿的傾斜角過(guò)大或托輥卡阻將削弱電機(jī)的能力，使其不能滿足生產(chǎn)要求。

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