張翼航,王愛(ài)國(guó)

(1.中色科技股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039;2.山東信通鋁業(yè)有限公司,山東 聊城 252100)

鋁板帶熱軋供坯生產(chǎn)工藝在鋁板帶材的加工工業(yè)中占據(jù)非常重要的地位,這種生產(chǎn)工藝具有生產(chǎn)的鋁合金品種多、覆蓋面廣、產(chǎn)品內(nèi)部組織性能及表面質(zhì)量好、板面平整度高、板帶材的縱向公差和橫向公差精度高等優(yōu)點(diǎn)。

導(dǎo)尺作為熱軋機(jī)組中必不可少的重要設(shè)備之一,主要有以下功能:(1)對(duì)中功能,將需要熱軋機(jī)軋制的坯料以軋制中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)中,確保在軋制過(guò)程中使板帶沿寬度方向獲得均勻?qū)ΨQ(chēng)的厚差;(2)攏軋功能,在每個(gè)道次軋制時(shí),使導(dǎo)尺的開(kāi)口度比板材的實(shí)際寬度大5mm～10mm,將坯料攏住進(jìn)行軋制,避免軋制過(guò)程中板材跑偏;(3)測(cè)寬功能,當(dāng)導(dǎo)尺將板坯推到軋制中心位置后,導(dǎo)尺繼續(xù)往前推,使導(dǎo)尺夾緊坯料,此時(shí)導(dǎo)尺的開(kāi)口度即為板坯的寬度;(4)在可逆軋制時(shí),板錠即將從軋機(jī)出口甩出時(shí),使導(dǎo)尺在較小壓力下夾持,可防止板坯被拋出過(guò)遠(yuǎn),減少輔助軋制時(shí)間,從而控制板帶材的溫降和終軋溫度,保證板帶材內(nèi)部組織性能。

根據(jù)鋁板帶熱軋機(jī)組的特點(diǎn),目前設(shè)計(jì)的導(dǎo)尺均為液壓驅(qū)動(dòng),齒輪齒條對(duì)搓式緊湊結(jié)構(gòu)。常用的熱軋機(jī)組導(dǎo)尺主要有以下四種:傾斜式導(dǎo)尺(單液壓缸)、水平拉桿式導(dǎo)尺(雙液壓缸雙側(cè)配置)、雙側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺(雙液壓缸)和單側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺(雙液壓缸)。

1 傾斜式導(dǎo)尺(單液壓缸)

1.1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

該型導(dǎo)尺主要由操作側(cè)導(dǎo)尺架1、立導(dǎo)輥2、下橫梁3、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架4、齒輪箱5、液壓缸6、聯(lián)接梁7、同步軸8等組成(圖1與圖2)。上、下聯(lián)桿分別與上、下齒條通過(guò)鉸接聯(lián)接。上、下齒條與傳動(dòng)機(jī)體內(nèi)的齒輪軸嚙合,兩齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器用同步軸聯(lián)接。液壓缸為中間銷(xiāo)軸型,頭部耳環(huán)與聯(lián)接梁鉸接。齒輪齒條和同步軸用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩導(dǎo)尺架的同步移動(dòng)以及每個(gè)導(dǎo)尺架的平行移動(dòng)。當(dāng)液壓缸開(kāi)始驅(qū)動(dòng)聯(lián)接梁向后移動(dòng)時(shí),帶動(dòng)上、下齒條分別向左和向右做逆向運(yùn)動(dòng),并使導(dǎo)尺的兩導(dǎo)尺架開(kāi)始同時(shí)向軋制中心線運(yùn)動(dòng),開(kāi)口度減小,實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的推移對(duì)中。反之,當(dāng)液壓缸縮回,聯(lián)接梁向前移動(dòng)時(shí),導(dǎo)尺架開(kāi)口度打開(kāi)。

圖1 傾斜式推床軸測(cè)圖

1-操作側(cè)導(dǎo)尺架;2-立導(dǎo)輥;3-下橫梁;4-傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架;5-齒輪箱;6-液壓缸;7-聯(lián)接梁;8-同步軸

1.2 特點(diǎn)和適用范圍

傾斜式導(dǎo)尺(單液壓缸)的結(jié)構(gòu),僅在導(dǎo)尺兩個(gè)齒輪箱之間設(shè)置一臺(tái)液壓缸,用同步軸連接兩個(gè)齒輪箱。其中,齒輪箱中的齒輪齒條以一定傾角形式布置。這種傾斜式布置主要優(yōu)點(diǎn)是,可以保持導(dǎo)尺上立導(dǎo)輥與導(dǎo)尺配合使用的輥道上的錐輥的傾斜角度一致。這樣在導(dǎo)尺開(kāi)合過(guò)程中,可以保證導(dǎo)尺上立導(dǎo)輥下端面與錐輥大端上端面的高差在工作過(guò)程前后始終一致,有效防止卡料、塞料問(wèn)題。

這種結(jié)構(gòu)形式的導(dǎo)尺,由于液壓缸作用力是先作用于聯(lián)接梁中部再傳遞給兩側(cè)的齒條,而且聯(lián)接梁尺寸較大,其強(qiáng)度和剛度限制了增大液壓缸的作用力,所以提供的夾持力有限。其次,這種傾斜式的結(jié)構(gòu)形式,承擔(dān)設(shè)備自身重量主要集中在傳動(dòng)側(cè)的傳動(dòng)機(jī)體上,操作側(cè)導(dǎo)尺架間的下橫梁跨度較大,對(duì)下橫梁的剛度、加工工藝和裝配精度要求較高。由于連接操作側(cè)導(dǎo)尺架的下橫梁是傾斜式布置,在布置導(dǎo)尺的高度上,尤其要求注意預(yù)留的操作空間,避免聯(lián)接橫梁在最小開(kāi)口度時(shí)與設(shè)備基礎(chǔ)干涉。

傾斜式導(dǎo)尺(單液壓缸),夾緊力較小,導(dǎo)尺架的開(kāi)口度較小,導(dǎo)尺架的長(zhǎng)度較短,適用于錠重與寬度較小的熱軋機(jī)組中的粗軋機(jī)前后,或1+1機(jī)組的熱精軋前。

2 水平拉桿式導(dǎo)尺(雙液壓缸雙側(cè)配置)

2.1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

該型導(dǎo)尺由導(dǎo)桿1和導(dǎo)桿9、兩臺(tái)液壓缸2、操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板3和導(dǎo)板4、齒輪5、齒條6、操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)連桿7和連桿8等部分組成(圖3)。操作側(cè)導(dǎo)桿1與操作側(cè)導(dǎo)板3聯(lián)接,傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)桿9與傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板4聯(lián)接,操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板之間通過(guò)操作側(cè)連桿7、傳動(dòng)側(cè)連桿8相互聯(lián)接,兩個(gè)液壓缸2分別與操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板3和導(dǎo)板4聯(lián)接。當(dāng)兩個(gè)液壓缸同時(shí)開(kāi)始驅(qū)動(dòng)推出時(shí),操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板相向運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的推移對(duì)中。反之,當(dāng)液壓缸縮回時(shí),導(dǎo)尺架開(kāi)口度打開(kāi)。

1-操作側(cè)導(dǎo)桿;2-液壓缸;3-操作側(cè)導(dǎo)板;4-傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板;5-齒輪;6-齒條;7-操作側(cè)連桿;8-傳動(dòng)側(cè)連桿;9-傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)桿

2.2 特點(diǎn)和適用范圍

水平拉桿式導(dǎo)尺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性一般,適用于薄板或者板帶重量較小的機(jī)組。并且該種形式的液壓缸的活塞桿與導(dǎo)板之間運(yùn)動(dòng)方向成水平方式配置,在其它方向上沒(méi)有分力,除了效率的問(wèn)題,不存在其它力能損失。該設(shè)備采用齒輪、齒條、連桿和導(dǎo)桿聯(lián)接的機(jī)械同步方式使操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)推板同步反向移動(dòng)和平行移動(dòng)。但是,這種在兩側(cè)均配置了液壓缸及導(dǎo)桿的布置方式,影響到設(shè)備在機(jī)組操作側(cè)的空間布置,以及影響到機(jī)組的操作,帶來(lái)不便。如果廠房位置受限,則無(wú)法采用該種形式的導(dǎo)尺。該設(shè)備的同步機(jī)構(gòu)中連桿較長(zhǎng),在軋制方向上無(wú)別的支撐,且本身抗彎剛性有限。該種形式的導(dǎo)尺適用于廠房寬度寬敞,空間不受限的場(chǎng)合,板帶寬度不是太寬的熱粗軋機(jī)前后或1+1機(jī)組的熱精軋機(jī)前后。

3 雙側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺(雙液壓缸單側(cè)配置)

3.1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

該設(shè)備主要由齒輪箱7、操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架3和導(dǎo)尺架5、立導(dǎo)輥4、導(dǎo)向裝置12及液壓缸8等部分組成(圖4和圖5)。當(dāng)坯料順利導(dǎo)入平行段導(dǎo)尺架時(shí),兩液壓缸活塞桿同時(shí)伸出時(shí)分別驅(qū)動(dòng)下聯(lián)接橫梁移動(dòng)。下聯(lián)接橫梁上裝有齒條,通過(guò)齒條和兩齒輪軸分別帶動(dòng)上聯(lián)接橫梁移動(dòng)。同步軸與兩齒輪軸相聯(lián)接,因此可以保證上、下兩對(duì)聯(lián)接橫梁的速度同步,且運(yùn)動(dòng)方向相反。這樣鉸接在兩橫梁前端的操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架即可實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的推移和對(duì)中。反之,當(dāng)液壓缸活塞桿伸出時(shí),導(dǎo)尺架開(kāi)口度即為打開(kāi)。兩齒輪軸和同步軸實(shí)現(xiàn)兩上聯(lián)接橫梁和下聯(lián)接橫梁的機(jī)械同步。

圖4 雙側(cè)支撐水平式推床軸測(cè)圖

1-操作側(cè)支撐架;2-下聯(lián)接橫梁;3-操作側(cè)導(dǎo)尺架;4-立導(dǎo)輥;5-傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架;6-上聯(lián)接橫梁;7-齒輪箱;8-液壓缸;9-上齒條;10-齒輪;11-下齒條;12-導(dǎo)向裝置

3.2 特點(diǎn)和適用范圍

該種形式的導(dǎo)尺結(jié)構(gòu)剛性較大,又是雙液壓缸驅(qū)動(dòng),可以提供較大的推力及夾持力。但是該種形式的導(dǎo)尺同樣存在機(jī)組設(shè)備布置時(shí)操作側(cè)空間使用的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)備空間足夠的情況下,雙支撐水平式導(dǎo)尺,適用范圍較廣,無(wú)論是鋁板帶熱粗軋機(jī)前后,還是1+1鋁板帶熱軋機(jī)中的精軋機(jī)前后,都可廣泛應(yīng)用。我們?cè)跂|輕2100mm鋁板帶熱軋機(jī)組和瑞閔2400mm鋁板帶熱軋機(jī)組中都采用了這種形式的導(dǎo)尺。

4 單側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺(雙液壓缸單側(cè)配置)

4.1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

該型導(dǎo)尺主要由操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架2和導(dǎo)尺架5、立導(dǎo)輥3、齒輪箱7和兩臺(tái)液壓缸11等部分組成(圖6、圖7和圖8)。上、下聯(lián)桿分別與齒輪箱中的上、下齒條通過(guò)鉸接部分連接。上、下齒條與傳動(dòng)機(jī)體內(nèi)的齒輪軸嚙合,兩齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器與同步軸聯(lián)接。液壓缸為中間銷(xiāo)軸結(jié)構(gòu),頭部耳環(huán)與上聯(lián)桿鉸接。當(dāng)液壓缸活塞桿同時(shí)伸出時(shí),上聯(lián)接梁向左前移動(dòng),帶動(dòng)上、下齒條反向運(yùn)動(dòng),導(dǎo)尺的操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架開(kāi)始向軋制中心移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的夾持、對(duì)中等作用。反之,當(dāng)兩液壓缸活塞桿縮回時(shí),兩導(dǎo)尺架即為打開(kāi)。

1-下聯(lián)桿;2-操作側(cè)導(dǎo)尺架;3-立導(dǎo)輥;4-橫梁(一);5-傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架;6-上聯(lián)桿;7-齒輪箱;8-下齒條;9-齒輪軸;10-上齒條;11-液壓缸,12-導(dǎo)輪

13-橫梁(二);14-車(chē)輪;15-襯板;16-車(chē)軸

圖8 單側(cè)支撐水平式推床軸測(cè)圖

單側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺比之前的幾種導(dǎo)尺,增加了三組橫梁(一組橫梁(一)和兩組橫梁(二)),用于聯(lián)接相鄰輥道。并且在傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架下端增加導(dǎo)輪,使導(dǎo)輪行走于橫梁(二)的上端面,不僅可以分散均衡支撐傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架自身的重量,而且在料坯的夾緊、對(duì)中時(shí)可以分擔(dān)來(lái)自坯料的部分撞擊力,增強(qiáng)導(dǎo)尺架的抗擊能力。

在該設(shè)備中,橫梁(一)位于操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架的中下部,并聯(lián)接于與導(dǎo)尺相配合的輥道上。在橫梁(一)內(nèi)部設(shè)置了導(dǎo)尺的導(dǎo)向裝置,利于兩導(dǎo)尺架的行走,起到導(dǎo)向、導(dǎo)正的作用。其中,橫梁(二)為兩組,對(duì)稱(chēng)配置在橫梁(一)的兩側(cè)見(jiàn)圖7)。橫梁(二)聯(lián)接于與導(dǎo)尺相關(guān)的輥道上。在下聯(lián)桿上對(duì)稱(chēng)布置兩對(duì)車(chē)輪,這兩對(duì)車(chē)輪行走于橫梁(二)內(nèi)的襯板上。橫梁(二)及下聯(lián)桿上車(chē)輪的設(shè)置,有利于分散并均衡支撐左導(dǎo)尺架及下聯(lián)桿的重量,緩釋導(dǎo)尺工作狀態(tài)時(shí)的部分沖擊力。

4.2 特點(diǎn)和適用范圍

單側(cè)支撐水平式導(dǎo)尺是通過(guò)兩臺(tái)液壓缸,上、下齒條和齒輪軸嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架同步動(dòng)作。同步軸與兩齒輪軸相聯(lián),以實(shí)現(xiàn)兩液壓缸動(dòng)作的機(jī)械同步從而保證兩導(dǎo)尺架平行移動(dòng)。這種型式導(dǎo)尺可僅在軋機(jī)機(jī)組的傳動(dòng)側(cè)設(shè)置齒輪箱,使得機(jī)組操作側(cè)的可操作空間非常富裕,便于機(jī)組的整體布置和板帶材生產(chǎn)過(guò)程的操作和監(jiān)測(cè)。另外,兩液壓缸的工作位置與導(dǎo)尺架水平受力的高度位置一致,液壓缸的作用力直接作用在傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)尺架后相聯(lián)的上聯(lián)桿上,改善導(dǎo)尺架受力情況。但是這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)尺在安裝過(guò)程中,由于所使用的橫梁需要與相鄰設(shè)備密切配合,安裝調(diào)試技術(shù)要求較高。

該導(dǎo)尺結(jié)構(gòu)屬于一種重型導(dǎo)尺,此裝置能夠保證在板帶材運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)尺仍能夠承受較大的夾持力,且剛性能夠滿足生產(chǎn)要求。適用于重錠的鋁板帶熱軋機(jī)組粗軋機(jī)前后,尤其是寬幅板帶、開(kāi)口度大的熱粗軋機(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量、新品種的熱軋鋁板帶的需求愈來(lái)愈多,導(dǎo)尺的型式選擇顯得尤為重要。合理的導(dǎo)尺配置不僅能大幅提升軋制線的自動(dòng)化水平,提高生產(chǎn)效率,還能大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率,為企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。