李薊

摘 要：在冷軋高速連續(xù)帶鋼處理線上，對帶鋼運(yùn)行過程中的跑偏控制要求極高，尤其是立式退火爐內(nèi)，帶鋼由于板型問題、設(shè)備安裝精度、輥面磨損等原因，跑偏不可避免，在帶鋼跑偏量比較大的情況下，帶鋼邊緣會(huì)與爐襯、噴嘴等發(fā)生干涉，使帶鋼邊部與爐內(nèi)設(shè)備都受到損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蔂t內(nèi)斷帶。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設(shè)計(jì)了退火爐密封輥，分析了冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，分別注意事項(xiàng)含有密封輥的擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇方面，輥面材質(zhì)、汽缸的額壓力等等。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，改造之后的密封輥有著比較好的糾偏效果，其能夠在基本原理相同的機(jī)組當(dāng)中進(jìn)行參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：冷軋;退火爐;密封輥;改造

在冷軋的高速連續(xù)帶鋼的處理過程當(dāng)紅智能個(gè)，對運(yùn)行帶鋼時(shí)候的跑偏問題存在比較高的控制要求，特別在立式的退火爐當(dāng)中，因?yàn)樵O(shè)備安裝的精確度、軸面的磨損情況以及板型等方面的問題，帶鋼將會(huì)往往出現(xiàn)跑偏的問題。當(dāng)帶鋼存在比較大的跑偏量的時(shí)候，帶鋼的邊緣往往和噴嘴以及爐襯等出現(xiàn)干涉，進(jìn)而讓帶鋼的邊緣和爐內(nèi)的設(shè)備受到比較大的損傷。在嚴(yán)重的情況下，安靜會(huì)讓顱內(nèi)發(fā)生斷帶的問題[1]。所以，為了更好的確保退火爐當(dāng)中的帶鋼進(jìn)行平穩(wěn)的運(yùn)行，一般情況下往往會(huì)在退火爐的出口方面按照一個(gè)糾偏的輥。為了解決這個(gè)問題，傳統(tǒng)手段為在爐子出口密封輥的下面安裝一個(gè)單輥以及雙輥糾偏輥的裝置[2]。由于對帶鋼彈塑性的變形問題進(jìn)行充分考慮，通常情況下，糾偏輥的直徑往往比較大，在空間比較窄的地方，密封以及糾偏含有兩個(gè)設(shè)備布置空間，其成本比較高，另外還提升了檢修、操作、維護(hù)等方賣弄的困難度。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設(shè)計(jì)了退火爐密封輥，分析了冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，分別注意事項(xiàng)含有密封輥的擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇方面，輥面材質(zhì)、汽缸的壓力等等。在改造后的設(shè)備當(dāng)中，添加糾偏的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，將這個(gè)密封輥改造為集密封以及糾偏的功能于一體，更好的通過原有的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)備改造量比較小，經(jīng)過改造之后，能夠收到比較理想的效果[3]。

1 改造背景及方案

某鋼廠光亮退火機(jī)組，原設(shè)計(jì)帶鋼厚度0.2-2.0mm，帶鋼寬度750-13000mm，爐子段速度80m/min，立式退火爐出口原設(shè)置有一套密封輥，密封輥規(guī)格Ф150×1500m，用于密封爐內(nèi)氣氛及夾送帶鋼，自2012年投產(chǎn)以來，當(dāng)爐子段速度達(dá)到50m/min時(shí)，在爐子出口經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼跑偏現(xiàn)象，爐子段速度一直上不去，機(jī)組產(chǎn)能遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，為解決這一問題，決定對爐子出口密封輥進(jìn)行改造。

改造方案：增加一套液壓缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)密封輥機(jī)架擺動(dòng)，包括液壓缸及液壓缸支座，相應(yīng)對原密封輥機(jī)架進(jìn)行改造，增加擺動(dòng)點(diǎn)A、B處的擺動(dòng)鉸軸，并設(shè)置一套液壓配管;同時(shí)增加一套CPC檢測機(jī)構(gòu)用于檢測帶鋼的位置，CPC檢測機(jī)構(gòu)含液壓站、液壓閥臺(tái)、電感式檢測器、線性位置傳感器等;原密封輥更改膠層材質(zhì)，原氣動(dòng)配管做局部改造，原傳動(dòng)機(jī)構(gòu)利舊。

2 冷軋連續(xù)退火爐密封輥糾偏原理

當(dāng)帶鋼在中間位置時(shí)，帶鋼運(yùn)動(dòng)方向與密封輥線速度方向一致，帶鋼中心線與機(jī)組中心線重合，帶鋼沒有產(chǎn)生跑偏。當(dāng)帶鋼往操作側(cè)跑偏時(shí)，雖然帶鋼運(yùn)動(dòng)方向與密封輥線速度方向仍然一致，但帶鋼中心線與機(jī)組中心線分離，此時(shí)，帶鋼中心偏離機(jī)組中心線的距離為S。

在糾偏位置，密封輥在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生擺動(dòng)，擺動(dòng)傾斜角為a，帶鋼運(yùn)行方向VD和輥?zhàn)舆\(yùn)行線速度方向VG之間產(chǎn)生傾斜角a，因此產(chǎn)生輥?zhàn)訉т摰南鄬\(yùn)動(dòng)VGD，其方向與密封輥的軸線方向平行，從而產(chǎn)生由VGD引起的輥?zhàn)訉т摰膭?dòng)摩擦力F，F(xiàn)=uN，u為帶鋼與輥?zhàn)拥膭?dòng)摩擦系數(shù)，N為氣缸壓力。F與VGD方向相同，F(xiàn)分解為水平力F1和垂直力F2，F(xiàn)1即為帶鋼產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，使帶鋼沿密封輥軸線產(chǎn)生了與跑偏方向相反的橫向位移，從而使帶鋼回到中間位置。反之亦然。

3 冷軋連續(xù)退火爐密封輥的控制方式

氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)使密封輥夾緊帶鋼，當(dāng)帶鋼處于中間位置不跑偏時(shí)，密封輥處于水平位置，相應(yīng)的液壓缸處于“0”位，當(dāng)CPC檢測器檢測到帶鋼向操作側(cè)跑偏時(shí)，便發(fā)信號給液壓閥臺(tái)，液壓閥臺(tái)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞桿縮回，將密封輥機(jī)架擺動(dòng)點(diǎn)B向右上方向擺動(dòng)，根據(jù)糾偏的而基本原理，帶鋼向傳動(dòng)側(cè)發(fā)生橫向位移，帶鋼逐漸回復(fù)到中間位置，線性位移傳感器反饋數(shù)值對糾偏過程進(jìn)行閉環(huán)控制。反之亦然。

4 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在對冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為液壓式的執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及電動(dòng)式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如表1顯示為液壓式執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及電動(dòng)式的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的對比。

我們從上表當(dāng)中能夠看出，電動(dòng)推桿由于推桿需要在一定行程內(nèi)頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)導(dǎo)致絲桿局部磨損，磨損后的絲桿不能單獨(dú)更換，需將整個(gè)電動(dòng)推桿更換，后續(xù)使用費(fèi)用高。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況，如采用液壓式驅(qū)動(dòng)，無需新增液壓站，借用機(jī)組入口液壓站即可，可適當(dāng)降低費(fèi)用，綜合考慮，采用液壓式驅(qū)動(dòng)更為可靠耐用?？紤]到驅(qū)動(dòng)密封輥力矩較小，且液壓缸啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊，液壓缸最終用Φ40缸徑，不帶緩沖、低摩擦密封、啟動(dòng)壓力低于0.2MPa。

由于這種夾送糾偏的形式是半連續(xù)式的，在CPC檢測器檢測到帶鋼跑偏達(dá)到一定量時(shí)，液壓缸開始動(dòng)作，每次動(dòng)作時(shí)會(huì)對密封輥有一定的沖擊，會(huì)造成帶鋼波動(dòng)，因此輥身最好為襯膠輥，膠層硬度不宜過高，且糾偏過程中帶鋼與輥?zhàn)又g存在一定的夾角，帶鋼邊部會(huì)對輥面產(chǎn)生割傷，易在帶鋼表面產(chǎn)生輥印等缺陷。在本改造設(shè)計(jì)中密封輥輥面采用乙烯丙烯橡膠（EPDM），輥面硬度：Hs75±5度，其耐熱性好、耐油、耐老化。由于密封輥在氣缸作用下夾緊，為保證密封輥操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)壓力均勻，防止兩側(cè)壓力不均而導(dǎo)致帶鋼跑偏，在氣動(dòng)配管的進(jìn)氣口設(shè)置減壓閥，同時(shí)在氣缸無桿腔進(jìn)氣，密封輥壓下回路上，每個(gè)氣缸各設(shè)置一個(gè)減壓閥，用于單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)氣缸的壓力。

5 結(jié)論

經(jīng)過上述分析我們可以看出，本文針對當(dāng)前存在的一些問題，改造了冷軋連續(xù)退火爐的密封輥，冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設(shè)計(jì)可采用夾送糾偏輥的形式，集密封和糾偏功能于一體，該結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資少、檢修維護(hù)量小、糾偏效果明顯，可有效解決爐內(nèi)帶鋼跑偏問題，保證爐內(nèi)帶鋼質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]周國盈.帶鋼精整設(shè)備[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[2]張毅.連續(xù)退火機(jī)組糾偏措施及應(yīng)用[J].鋼鐵研究，2019（2）：41-45.

[3]盛解平等.一種新型密封輥氣室密封裝置[P].CN201220304274，2018-01-16.