董 杰，徐勤慶，宣虎威，韋瑞務(wù)

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部，山東 濟(jì)南271104）

1 前 言

萊鋼4 300 mm寬厚板產(chǎn)線的粗軋機(jī)、精軋機(jī)安裝有8臺壓下制動器，其作用是保持壓下機(jī)構(gòu)在軋制過程中穩(wěn)定，使輥隙恒定，從而保持產(chǎn)品的厚度均勻。歷年來，由于壓下制動器頻繁出現(xiàn)制動力不足、線圈燒損等故障，造成壓下機(jī)構(gòu)出現(xiàn)壓下系統(tǒng)EGC 偏差大、軋機(jī)快停等嚴(yán)重后果，不但造成了設(shè)備停機(jī)浪費，也造成了階梯板、鐮刀彎等產(chǎn)品質(zhì)量問題。通過對電磁制動器的結(jié)構(gòu)形式、動作時序、參數(shù)設(shè)置等方面的分析，制定解決辦法，最終采用制動器重新選型并優(yōu)化控制程序的方法，徹底消除了上述設(shè)備故障。

2 壓下制動器作用及故障分析

2.1 壓下系統(tǒng)功能

壓下系統(tǒng)（EGC）的功能是與軋機(jī)AGC 缸聯(lián)合動作，使軋機(jī)達(dá)到額定的輥縫，軋制不同厚度的鋼板。動作時，EGC 根據(jù)程序給定達(dá)到一定的高度，這個高度使輥縫限定在允許的位置范圍內(nèi)。AGC動作實現(xiàn)輥縫的精確控制，隨著AGC 缸內(nèi)液壓油的壓力變化，行程進(jìn)行極其快速且微量的調(diào)整，滿足咬鋼過程及軋制過程輥縫的恒定，此時壓下系統(tǒng)應(yīng)固定不動。

軋輥的自重及軋制力是通過支撐輥平衡裝置來平衡的，并且壓下機(jī)構(gòu)是渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，帶有自鎖功能。壓下減速機(jī)不受力，但由于沖擊、波動等原因，一部分力會傳遞到減速機(jī)和電機(jī)上，因此設(shè)計安裝了制動器來平衡這一部分力。

2.2 壓下制動器故障現(xiàn)象

電磁式壓下制動器由于在使用過程中的機(jī)構(gòu)磨損、動作時序、行程誤差及參數(shù)設(shè)置等因素，會發(fā)生不同現(xiàn)象的故障，如表1所示。制動器故障最終會反饋到壓下機(jī)構(gòu)的動作異常。

表1 電磁制動器故障點

故障現(xiàn)象1：制動器提供的制動力不足，壓下機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致兩側(cè)EGC位置產(chǎn)生偏差。由于軋機(jī)對兩側(cè)EGC 位置的偏差值有嚴(yán)格要求，當(dāng)偏差值＞1 mm時，軋機(jī)會保護(hù)性快停，終止生產(chǎn)。

故障現(xiàn)象2：由于制動器摩擦副的磨損，電磁鐵與其所吸附的軛鐵間隙不斷變大。或由于電磁力的衰減等原因，制動器的響應(yīng)時間延長。

故障現(xiàn)象3：銷軸磨損斷裂、碟簧斷裂、碟簧安裝孔磨損形成臺階等，導(dǎo)致電磁鐵與所吸附的軛鐵不能正常打開或關(guān)閉，導(dǎo)致制動器失效。

故障現(xiàn)象4：電磁制動器的控制箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部的時間控制器、斷路器等電器元件損壞導(dǎo)致制動器失效。

另外還發(fā)生過電磁鐵的線圈燒損、短路、斷路等故障現(xiàn)象。

2.3 壓下制動器穩(wěn)定性分析

1）動作時序不合理導(dǎo)致故障。電磁制動器動作的控制方式是“以壓下電機(jī)速度控制制動器動作”。在壓下機(jī)構(gòu)由靜止?fàn)顟B(tài)啟動的過程中，壓下電機(jī)先轉(zhuǎn)動，當(dāng)壓下電機(jī)達(dá)到5 r/s后，制動器打開；當(dāng)壓下機(jī)構(gòu)由運(yùn)動停止的過程中，當(dāng)電機(jī)速度降低到5 r/s時，程序控制制動器閉合。以上控制的缺點是：在電機(jī)速度為（0～5 r/s）的速度區(qū)域，制動盤與摩擦片發(fā)生動摩擦，這種不良摩擦導(dǎo)致了摩擦副的磨損和制動盤發(fā)熱。頻繁摩擦引起壓下回轉(zhuǎn)、電磁線圈燒損等設(shè)備故障。

2）軋機(jī)操作側(cè)、傳動側(cè)兩側(cè)彈簧力矩不同導(dǎo)致兩側(cè)啟停制動器存在時間差，兩側(cè)電機(jī)速度不同，從而導(dǎo)致制動器的打開時間點不同，兩者相互影響；導(dǎo)致兩側(cè)EGC 位置偏差，出現(xiàn)軋機(jī)快?，F(xiàn)象。在IBA曲線表現(xiàn)如圖1所示。

圖1 壓下制動器故障IBA曲線（電機(jī)速度偏差）

3）制動力不足導(dǎo)致的壓下異常動作。由于彈簧力矩調(diào)整誤差、電磁鐵與軛鐵間隙調(diào)整或磨損導(dǎo)致的誤差，在“咬鋼”過程中，軋輥受到極大沖擊，最終傳遞到壓下系統(tǒng)，系統(tǒng)克服支撐輥平衡以及壓下制動器提供的阻力，導(dǎo)致減速機(jī)反轉(zhuǎn)，在IBA 曲線表現(xiàn)如圖2所示。

圖2 壓下制動器故障IBA曲線（制動力不足）

4）由于線圈燒損、電氣原件損壞導(dǎo)致某側(cè)制動器不打開，造成單側(cè)壓下機(jī)構(gòu)動作，在IBA 曲線表現(xiàn)如圖3所示。

圖3 壓下制動器故障IBA曲線（單側(cè)故障）

3 壓下制動器優(yōu)化方案

電磁制動器的以上故障從兩方面進(jìn)行解決。

1）制動器改型。因電磁制動器故障點多、排查消除困難，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、力學(xué)分析、動作頻次等因素，重新選型，并根據(jù)現(xiàn)場要求對制動器進(jìn)行適應(yīng)性改造。環(huán)境：高溫、粉塵、蒸汽、震動。力學(xué)條件：在制動盤850 mm直徑上，應(yīng)達(dá)到6 500 m的制動力矩。動作頻次：每月22萬次。其他因素：應(yīng)適應(yīng)軋機(jī)盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、應(yīng)接入開關(guān)檢測制動器打開或閉合狀態(tài)并提供信號參與壓下電機(jī)控制。根據(jù)以上條件，最終選型“液力推桿驅(qū)動盤式制動器”作為定型產(chǎn)品，在重新設(shè)計安裝尺寸、校核力臂力矩后投入使用。壓下制動器改型前后對比如圖4所示。

圖4 壓下制動器改型前后對比

2）控制程序優(yōu)化。摒棄原來以電機(jī)速度控制制動器動作的邏輯，程序分別給制動器及壓下電機(jī)命令。在制動器檢測到打開信號后，控制電機(jī)啟動；停止時，電機(jī)速度降到0 后，給制動器閉合命令。實現(xiàn)制動器打開→壓下電機(jī)轉(zhuǎn)動，壓下電機(jī)停轉(zhuǎn)→制動器閉合。制動器完全消除了與制動盤之間的動摩擦，避免了上述故障。穩(wěn)定的制動力對壓下減速機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定提供了保障，也為輥縫的精確控制提供了保障。

4 壓下制動器優(yōu)化使用效果

通過壓下制動器構(gòu)造的改變，減少了制動器故障點，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。采用液力推桿驅(qū)動，增大了部件的行程，便于打開閉合信號的采集，為程序的優(yōu)化提供條件。萊鋼寬厚板壓下制動器改造完成使用7個月后，摩擦片的磨損量＜0.5 mm，制動盤的溫度長期＜36 ℃，故障次數(shù)為0。通過壓下制動器及壓下電機(jī)控制程序的優(yōu)化，完全避免了制動器摩擦副異常磨損，避免了壓下減速機(jī)零部件的異常受力，增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性。