邯鋼熱鍍鋅生產線立式活套的設計和應用

李澤武

(北京考克利爾冶金工程技術有限公司，北京 100041)

1 前言

鍍鋅鋼板廣泛用于汽車、家電、建筑、以及機械行業。由于近些年我國已成為家電、汽車的生產和消費大國，對鍍鋅板的需求不斷擴大，鍍鋅線的建設也快馬加鞭。活套作為鍍鋅生產線的一個關鍵的大型設備，起著承前啟后的作用，保證生產線的順暢運行。

鍍鋅線的活套主要分為兩種形式:水平活套(臥式活套)和立式活套。決定活套形式的因素很多，例如廠房的高度、連續退火爐的形式、生產線的長度以及生產線的工藝速度等。但是由于鍍鋅線的工藝水平不斷提高，立式活套越來越多的用于鍍鋅生產線，并顯示其優良的性能。

邯鋼鍍鋅線是世界最先進的生產線，生產線的產品定位為鍍鋅板中的高附加值產品的汽車板。

2 邯鋼鍍鋅生產線工藝參數

2.1 立式活套在鍍鋅生產線的位置

近些年我國引進的鍍鋅生產線通常設置3個活套:入口活套、中間活套、出口活套，并都采用立式活套。入口活套是為換卷焊接時保證生產線正常運轉設置的;中間活套是為光整拉矯機換輥時生產線連續作業而設置的;出口活套是為分卷、卸卷生產線連續作業而設置的。某鍍鋅生產線的布置圖如圖1所示。立式活套設置在入口段、工藝段和出口段。

2.2 鍍鋅生產線的工藝參數

(1)帶鋼的規格。帶鋼厚度為0.4～2.5 mm;帶鋼寬度為1 000～2 030 mm;最大卷重40 t。

(2)工藝速度。入口段為240 m/min;工藝段為180 m/min;光整段210 m/min;出口段為270 m/min。

(3)帶鋼在活套入口、出口的張力(見表1)。

圖1 鍍鋅生產線工藝布置圖

表1 活套處帶鋼張力

2.3 立式活套套量的計算

鍍鋅線活套的套量是由因為各種原因使生產線停頓所需時間來決定的。在入口活套，正常生產時要使活套充滿帶鋼，以便換卷;焊接時入口段需要停止時，活套能釋放帶鋼保證后續的生產線正常運轉。中間活套和出口活套在正常生產時，活套保持空套狀態，以便光整拉矯機換輥;在出口剪切或卸卷生產停頓時，活套能儲存帶鋼，保證活套前的生產線能正常運轉。下面為一鍍鋅生產線入口活套套量的計算。

入口段速度為max.240 m/min;工藝段速度為max.180 m/min;穿帶速度30 m/min;帶尾速度90 m/min;帶鋼的加速度0.5 m/s2，表2為換卷、焊接時生產停頓時間。

表2 帶鋼換卷、剪切、焊接所需時間一覽表

由表2可得換卷所需時間為162 s，安全系數為1.1，162×1.1=178.2 s。換卷期間向活套輸送帶鋼長度為60.9 m。計算后確定立式活套的有效行程為24 m，20道，有效儲存帶鋼24×20=480 m?；钐揍尫艓т摃r間為

(480+60.9)/180=180.3 s＞178.2 s

2.4 邯鋼鍍鋅生產線立式活套結構形式及特點

邯鋼鍍鋅線的立式活套采用鋼結構框架，帶鋼在活套內經20次轉向折返;活套入口、中間、出口設有糾偏輥裝置(中間、出口活套只有中間和出口設置糾偏輥裝置);所有轉向輥輥面鍍鉻;傳動卷揚系統安裝在地平上，電機采用力矩伺服控制電機;升降采用定、動輪和兩根不同旋向的鋼絲繩經卷筒升降;移動車體與配重之間通過固定在頂層的同步機構相連，克服了由于入口和出口張力不同產生的不平衡;移動車體通過固定在鋼結構兩側的導軌來進行導向，使活動車體平穩升降，立式活套結構如圖2所示。

圖2 立式活套的立面和側面圖

2.5 邯鋼鍍鋅生產線立式活套關鍵零部件的選擇和計算

(1)配重質量的確定?；顒榆嚰苌仙阶罡呶恢脮r，活動車架側與配重側的質量差為500 kg。并且必須考慮連接車體與配重的鏈條的變化的影響?；钐着渲睾突顒榆嚰芘渲萌鐖D3所示。

移動車體質量 31946 kg

配重質量 27512 kg

連接鏈條單位質量 75 kg/m

(31 946+2.225×75×2)－(27 512+28.454×75×2)=500 kg

(2)鋼絲繩的選擇。升降用鋼絲繩是立式活套的一個關鍵零件，是保證立式活套正常安全運轉的關鍵，選擇根據活動車架位于最低位置時，拉動活動車架所需的力，安全系數通常選用10。

圖3 立式活套配重與活動車架的關系

本活套設計采用兩根旋向相反的鋼絲繩，兩個動滑輪、4個定滑輪，電機減速箱傳動的卷筒安裝在地面上的形式(見圖2、圖3)。

N=(20T+N1)/6×η

式中，N為每根鋼絲繩所受的拉力;T為活套內帶鋼的平均張力(20是活套內帶鋼的道數)。

T=(46 200+72 240)/2=59220 N

式中，N1為活動車架位于低位時活動車架側與配重側的質量差。

N1=31 946－27 512+31×75×2=90840 N

η為安全系數，通常取10。

N=(20×5922+90840)/6×10=212540 N

根據計算的N值確定鋼絲繩的規格

鋼絲繩直徑為50 mm

鋼絲繩長度為145 m/根

鋼絲繩公稱抗拉強度為1 960 N/mm2。

(3)立式活套傳動電機功率的確定。根據上面計算的每根鋼絲繩的拉力為

N'=(20T+N1)/6=212 540 N

P=N'×2×v/60×1/20×3/1 000=192 kW

綜合考慮選定:電機功率為237 kW，電機轉速為1 000 r/min。

(4)鋼結構框架的校驗及柱腳力的確定。由于立式活套的框架為鋼結構形式，為保證其安全穩定可靠，必須對鋼結構按3倍正常最大張力和8級地震強度進行校核。此鋼結構所有節點均采用高強度螺栓連接。表3為計算所得的柱腳力 數值。

表3 柱腳力 ×104N

3 立式活套在鍍鋅線的應用

本文介紹的立式活套已經在馬鋼鍍鋅線、首鋼順義鍍鋅線、鞍鋼鍍鋅線、邯鋼鍍鋅線、京唐鍍鋅線等近20條鍍鋅線設計中應用。采用立式活套的大大節約了廠房的長度，增加了活套的儲存帶鋼的能力，減少了帶鋼跑偏的傾向。特別是入口立式活套與立式退火爐配合使用，可以提高生產線的工藝速度，提高生產線的產量。