申 真

(寧波金田銅業(yè)(集團)股份有限公司,浙江 寧波315034)

2006年引進由德國某公司設計生產(chǎn)的DBM9-16*880銅合金雙面銑削機,該設備2008年投產(chǎn)使用以來由于設備設計存在缺陷,生產(chǎn)工藝未成熟、操作維護不到位等因素,出現(xiàn)帶材表面面銑壓坑、邊銑壓坑、帶頭打刀、帶材表面“刀棱”深、有芯開卷機滑軌容易卡死、帶材表面粉塵油污較多,造成后續(xù)軋制異物壓入等問題,我們通過對設備、工藝、操作的優(yōu)化改進,逐一解決了上述問題[1]。

1 設備概述

該銅合金雙面銑削機整機采用西門子PLC控制,控制精度高,響應時間短,機列配備有EMG自動對中、西門子轉矩轉速編碼器等高精度控制元件,保證了測量與控制精度,但部分機械、電氣部件設計未考慮周全,引發(fā)故障頻發(fā)和銑削質量不良,給生產(chǎn)帶來很大困擾。該設備由開卷機、九輥矯直機、邊銑機、面銑機、刷洗機、卷取機6大部分組成,如圖1所示。生產(chǎn)工藝過程如圖2所示[2]。

1-有芯開卷機;2-偏導輥;3-EMG對中;4-九輥矯直機;5-厚度測量輥;6-邊銑機;7-下銑機;8-上銑機;9-刷洗機;10-反壓輥;11-有芯卷取機

圖2 雙面銑生產(chǎn)工藝過程示意圖

設備的主要技術參數(shù):

銅卷坯帶材寬度:300mm～880mm

板厚:9mm～16mm

銅卷坯重量:8t～13t

生產(chǎn)線速度:6m/min～22m/min

銑刀軸規(guī)格:313mm×900mm

面銑削量:0.3mm/面～1.0mm/面

2 設備改造優(yōu)化內(nèi)容

2.1 帶材表面油污及粉塵問題

步進爐熱軋來料表面及邊部有厚厚一層的氧化皮,在銑削過程中氧化皮(粉塵)容易混入切削乳化液,殘留在帶材表面,經(jīng)過夾送輥擠壓后,難以去除,送到下游軋機后就產(chǎn)生異物壓入質量問題,長期如此,對軋機的軋輥損害較大,嚴重影響產(chǎn)品的表面質量。

通過觀察,采用一對刷輥組成的森田刷洗機,刷洗機由前后兩對夾送輥、刷洗箱、積水盤、一對刷輥、帶板式過濾的清水箱組成。刷輥直徑300mm、長1000mm,通過改造,解決了帶材表面殘留油污及粉塵的問題,刷洗過的帶材表面光滑整潔,大大提高了雙面銑出料的表面質量[3]。

2.2 有芯開卷機滑軌容易卡死問題

由于設計時,為了使設備緊湊、結構簡單,該雙面銑采用了行業(yè)內(nèi)銑面設備很少使用的有芯開卷方式,整個開卷機芯軸及減速箱固定在4個滾動導軌副(型號GCB-65LP1)上,有芯開卷機僅依靠4個滾動導軌副進行前后滑動,調節(jié)帶材對中。導軌副在重量為8t～13t料卷重力以及20kN～40kN帶材后張力的作用下,特別是水平方向的力容易將導軌副兩側框架拉裂,最終導致導軌副失效卡死,優(yōu)化前該導軌副的使用壽命只有1個月左右。由于該直線導軌的結構特性,其中保持架部分為較薄弱件。在生產(chǎn)過程中,開卷機需要前后移動來保證帶材的對中,由于力臂長度的關系,各導軌副受力不均衡,容易造成某個導軌的框架破裂失效,發(fā)生卡死故障[4]。

根據(jù)上述分析,通過增加導向輪、導向柱,分攤導軌副所受到的傾覆力矩和扭矩,在開卷機四個角加裝可調節(jié)的導向輪(圖3),調整好4個導向輪的間隙后固定,在開卷機尾部加裝滑動導向柱,減少開卷機滑動自由度[5]。改造后,開卷機導軌副的使用壽命大大增加,在維護良好的情況下,其更換周期約6個月。

1-料卷;2-開卷芯軸;3-導向輪;4-滑動導向柱

2.3 邊銑壓坑及面銑壓坑

由于熱軋來料邊部塔形側彎及裂邊等原因,邊銑機的抽吸密封容易被帶材撞擊變形失效,漏出的料屑在帶材上被夾送輥壓入表面形成邊銑壓坑,邊銑壓坑一般為直徑10mm左右、深度2mm～6mm的圓形深坑,后續(xù)面銑機無法徹底銑凈。解決邊銑壓坑問題的關鍵是邊銑抽吸口的密封問題,經(jīng)過試用不同材質、結構的密封后,我們發(fā)現(xiàn)鋼絲刷效果最好。由于鋼絲刷強度、彈性適當,被帶材撞擊后不易失效,且能粘連一部分料屑,起到良好的密封作用,能徹底解決邊銑壓坑問題,邊銑壓坑數(shù)量由改造前的每卷料15個左右減少到0個,如圖4所示。

圖4 雙面銑邊銑抽吸口安裝鋼絲刷示意圖

面銑壓坑一般為寬4mm、長20mm～40mm,深2mm～3mm的長條壓坑,料卷面銑壓坑在后續(xù)軋制過程中容易形成孔洞和長條起皮,對成品率及質量的危害較大。面銑壓坑的形成主要有以下因素:

(1)銑刀的磨削與裝配是否合適。銑刀磨削后的同軸度必須控制在0.1mm以內(nèi);每磨削一把銑刀后都必須用千分尺檢測5個測量段、2個方向(相差90°)上的的直徑偏差,確保符合要求后才能投入生產(chǎn)。當使用新螺釘時還應注意,擰緊時保留扳手一段時間的扭矩,以抵消螺釘硬化的殘余應力;銑刀每次使用后,在重磨之前應檢查并重新緊固所有螺釘。采取這一措施后銑面質量良好,沒有再出現(xiàn)明顯的周期性刀棱,顯著地改善了產(chǎn)品質量[6]。

(2)切削乳液的濃度及工藝性能是否合適。根據(jù)生產(chǎn)工藝調試情況,選用某品牌的全合成切削液,成分為礦物油50%～80%,脂肪酸0～30%,乳化劑15%～25%,防銹劑0～5%,防腐劑<2%,消泡劑<1%;外觀為無色透明或淡黃色液體,pH值(1%水溶液)為7.0～8.0;密度(20℃)1.04g/cm3～1.08 g/cm3。切削液的濃度應保證在3%～8%,根據(jù)不同材質的銅材,調整濃度,以達到良好的工藝性能[7]。另外,切削乳液的霧化程度、噴射角度對銑刀的切削能力影響較大,通過實驗,采用可單獨調節(jié)的乳液噴射梁,如圖5所示。規(guī)范噴射梁的使用維護制度,定期拆開所有噴嘴進行清洗疏通,每次換刀時檢查是否所有噴嘴霧化效果以壓力適當,無滴流現(xiàn)象為好,反之調節(jié)相應噴嘴流量。

圖5 可單獨調節(jié)乳液噴射梁示意圖

(3)料屑抽吸風量及抽吸口的形狀布局。關于抽吸風管的原設計思路是,在銑刀旋轉入口方向安裝反吹風管,銑刀旋轉出口方向安裝抽吸風管,利用反吹風將料屑送入抽吸風管內(nèi)。實際觀察后發(fā)現(xiàn),抽吸風管風量不足,反吹風管將料屑吹起后反彈跳出銑刀刀倉,壓入帶材表面。將反吹風機關閉,反吹風管與抽吸風管并聯(lián),增大抽吸風管截面積,從而增大抽吸風量[8]。經(jīng)過優(yōu)化后,面銑壓坑問題得到了徹底解決,由優(yōu)化前每卷料面銑壓坑30～50個減少到每卷料0～5個,有效提升了帶材的表面質量。

2.4 帶頭打刀問題

由于帶材頭部上翹,在穿入刀縫時容易撞擊銑刀,往往會造成頻繁換刀降低生產(chǎn)效率,以及傳動軸斷裂等設備事故[9]。通過總結分析,造成打刀的主要原因是帶材在穿帶過程中容易打滑或慣性移動,原料頭位置是由一個安裝在被動輥上的轉矩編碼器測量,料頭位置檢測編碼器容易產(chǎn)生較大誤差,從而造成夾送輥、銑刀的錯誤動作。我們在下銑入口、上銑入口分別安裝兩個光電開關,用于檢測帶頭位置信息,當帶頭行進至上下銑入口夾送輥時,光電開關感應后控制夾送輥加緊,保證帶頭不上揚后再將刀縫閉合開始銑削[10]。

通過調整機架上手柄保證下銑入口上壓板與銑刀切線平行并高0.2mm左右,上銑壓板調整原則是壓板比上銑刀低0.2mm。通過改造后,再未發(fā)生料頭打刀事故,保證了設備無故障運行。

3 結論

經(jīng)過上述優(yōu)化改造后,帶材邊銑壓坑全部消除,面銑壓坑也基本消失,產(chǎn)品表面質量得到了很大提高。帶材穿帶過程更加可靠可控,提高了生產(chǎn)效率,減少了備件損耗;開卷機運行穩(wěn)定,節(jié)約了頻繁更換滑軌的故障時間,提高了設備可開動率。帶材表面的殘留油污、粉塵徹底消除,表面光滑整潔。板形縱橫面及公差都在規(guī)定范圍內(nèi),板面無波浪,刀紋深為0.02mm～0.03mm,噪音小,銑削平穩(wěn),為下游工序提供了合格的產(chǎn)品。