冷連軋機工作輥防纏導板功能和應用

尹海元 孫明奎 江東海

（中冶京誠工程技術有限公司 北京100176）

1 前言

隨著科學技術的不斷進步，用戶對帶鋼表面質量要求越來越高，這對冶金設備也提出了更高的要求。冷軋機的基本設計思路已轉變?yōu)樵诮档湍芎牡耐瑫r，提高冷軋板帶的產量和質量。但是，由于薄帶材在高速軋制過程中纏輥現(xiàn)象時有發(fā)生，機組反復停機重新穿帶將嚴重降低生產線產能和鋼板的成品率。另外，軋制過程中用于潤滑和冷卻軋輥的乳化液如果清除不凈，附著于板帶表面，也會大大降低產品的表面質量、增加下游工序的成本［1］。因此，研制出功能完備的防纏導板便顯得非常重要。具體要求包括在機組穿帶時，能將帶鋼頭部從軋輥處順利導引到軋機外面，防止穿帶或斷帶時帶材纏繞工作輥，以及有效清除噴射到帶材表面的乳化液。本文將以已經投產的某冷軋廠的防纏導板為例，來分析該設備在結構設計時需要注意的幾點問題。

2 函數(shù)關系推導

以五機架六輥冷連軋UCM 軋機的最后一個機架出口的防纏導板為例進行說明。出口上防纏導板安裝在固定軋機機架內側的滑槽中，由液壓缸帶動做往復運動。作為最后一個機架的防纏導板，此時的成品規(guī)格已經非常薄，所以將防纏導板準確運行到工作輥附近，對防纏效果有很好的提升。同時準確到位的防纏導板頭部的兩排空氣吹掃（有的防纏導板是氣刀形成的氣幕）將工作輥表面的乳化液、冷凝作用滴落的乳化液和導板頭部殘留的乳化液隔離至帶材寬度范圍外，直接從機架兩側進入乳化液收集槽。由此可見，找出工作輥輥徑與上防纏導板液壓缸行程的函數(shù)很重要。

函數(shù)關系推導：

按圖1防纏導板結構簡化圖形，推導上防纏導板液壓缸行程與工作輥輥徑之間的函數(shù)關系。這里以某鋼廠實際的參數(shù)進行計算推導。它采用上工作輥調零方式，AGC缸壓上，軋線調整裝置在上。根據圖1所示的幾何關系可以得出下面的方程：

式中，R－上工作輥半徑（mm）；

δ－工作狀態(tài)時防纏導板和輥子之間的間隙（mm）；

r－防纏導板鏟頭頭部圓角半徑（mm）；

L－上工作輥輥徑最大狀態(tài)下軋制時，鏟頭頭部中心到軋機中心的距離（mm）；

S－軋機工作狀態(tài)時上工作輥輥徑變化時對應的液壓缸的行程的變化（mm）；

H－上工作輥輥徑最大狀態(tài)下軋制時，鏟頭頭部中心到軋制線的距離（mm）；

θ－液壓缸中心線與軋制線的夾角。

在關系式中，對于每個既定的機組而言，δ、r、L 、H、θ都是確定的數(shù)值［2］。所以將機組參數(shù)值帶入，可以求出S與R 之間的對應函數(shù)關系。以某冷軋廠五機架六輥冷連軋UCM 軋機的最后一個機架出口的防纏導板的參數(shù)為例。δ＝9.2mm；r＝2mm；L＝168.3mm；H ＝64.2mm；θ＝32.5°。經過求解，可得出：

上工作輥輥徑變化范圍為R＝192.5～217.5mm。

圖1 防纏導板結構簡圖

通過上述函數(shù)關系式可以推算出輥徑變化范圍內對應不同輥徑時液壓缸的行程S。可以得出，當上工作輥輥徑由217.5mm 變?yōu)?92.5mm 時，液壓缸行程為27.5mm。通過函數(shù)關系可以看出，S 與R 的關系為冪函數(shù)關系，有些文獻當中定義成了一元二次方程的關系，對于函數(shù)關系的求解沒有給出準確的表達。注意，此處液壓缸的行程為液壓缸已經在走到最大工作輥輥徑狀態(tài)下為了適應輥徑的變化而附加的行程。為了精確控制輥徑變化帶來的附加行程，結構設計上通常用液壓馬達來進行傳動，利用編碼器來進行反饋控制液壓馬達來進行精確定位。在某冷軋廠防纏導板的精確調試當中，二級給出的輥徑變化與液壓馬達的傳動圈數(shù)的關系定義成了線性關系。在這里我們可以用具體的數(shù)值來進行比較，看看用線性關系表達的關系有多大的誤差。以最大輥徑時液壓缸的行程為初始零位，定義此時S1值為0。可以得出液壓缸行程S1與輥徑R1的近似線性關系為：

式中，S1工作狀態(tài)下輥徑變化范圍內對應不同輥徑時液壓缸的行程，（mm）；R1上工作輥輥徑（mm）；對上工作輥輥徑變化的步長值取1mm，則可以得出在輥徑變化范圍內（192.5～217.5）對應不同的S 值。將函數(shù)表達式（2）和（3）不同的S 值繪制成圖形曲線如圖2所示。可以看出其最大的誤差為4mm，最小的誤差為0.01mm。而且從圖中所示的函數(shù)關系可以看出，用近似的線性關系（3）來描述液壓缸附加行程和輥徑的關系的話，誤差會隨著輥徑的加大而加大。由于最大的誤差值只有4mm 左右，所以對于工作狀態(tài)時防纏導板和輥子之間的間隙要求比較大的話，表達式（3）完全可以滿足它的求解要求，如五機架連軋中前三個機架的防纏導板。但是對于最后一個機架出口的防纏導板來說，由于縫隙要求精度較高，所以應該用表達式（2）來進行求解。

圖2 液壓缸行程與輥徑表達式對比趨勢圖

此冷軋廠選用的液壓馬達每轉動一圈，防纏導板沿液壓缸中心線行進0.5mm。所以液壓馬達轉動的圈數(shù)為：

式中：n－液壓馬達轉動的圈數(shù)；

S－液壓缸的行程；

通過以上的函數(shù)關系就可以精確地求解不同輥徑下對應的液壓馬達的圈數(shù)。這對于整個機組的自動控制有著很重要的影響。

3 乳化液的隔絕與清除

防纏導板的另外一個重要功能是去除殘留滴漏乳化液［3］。為此防纏導板還應具有以下的功能和結構。以最后一個機架出口的防纏導板為例。

圖3 乳化液吹掃及防護簡圖

1）相應的吹掃及抽吸系統(tǒng)。如圖3所示。共有六道空氣吹掃。空氣吹掃（一）為防纏導板頭部的兩排空氣吹掃，用于與軋輥之間形成氣幕隔絕乳化液；空氣吹掃（二）為帶鋼中部吹掃，用于將帶鋼中部殘留的乳化液吹掃至機架兩側；空氣吹掃（三）為帶鋼上下表面邊部吹掃；用于清除有可能從兩邊滲漏到帶鋼兩邊的乳化液，此處為了適應帶鋼不同寬度的變化，空氣噴嘴可以隨著導板進行寬度方向的調整；空氣吹掃（四）、（五）為出口帶鋼上下表面吹掃，此處吹掃完畢后的帶鋼就基本上為成品帶鋼了。空氣吹掃（六）用于防止上中間輥竄輥時，入口側乳化液從橫向移動的輥身飛濺到出口側滴落至帶材表面上。空氣抽吸（一）為帶鋼上部抽吸，用于將帶鋼上表面殘留的乳化液抽吸至廠外；空氣抽吸（二）為帶鋼下部抽吸，用于將帶鋼下部的乳化液抽吸至廠外，為了適應帶鋼不同寬度的變化，此處的抽吸也可以隨著導板進行寬度方向的調整。

2）相應的乳化液溜板裝置。乳化液溜板（一）將軋輥飛濺滴落的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外；乳化液溜板（二）將殘留的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外，防止乳化液向帶鋼表面回流滴落；殘留的乳化液會沿著導板的兩邊往導板中心引流，進而滴落到帶鋼表面，為此設置乳化液溜板（三），將這些殘留的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外。這些乳化液溜板為帶鋼的上表面隔絕乳化液提供了層層防護；

3）導板一般都是焊接件，導板上面有很多橫豎交錯的鋼板。入口側軋輥飛濺滴落的乳化液大部分落在導板上面。為了減少滯留在導板的乳化液，需要在導板的上表面開出一系列的引流槽，將滯留在導板上面的乳化液在重力的作用下沿著傾斜導板的引流槽流到導板頭部，再順著導板頭部的溜板引流至帶鋼寬度范圍外；

4）在導板的傳動側、操作側兩端增加垂直方向的溜板，一方面可以與上面的溜板，導板形成倒U 型的防護結構，保證帶鋼隔絕乳化液；另一方面可以將上面的乳化液溜板、導板頭部溜板的一小部分沿著下表面逆流回中部的乳化液徹底引流到距離帶鋼下表面較遠的地方，杜絕下表面回流的乳化液滴落至鋼板表面造成二次污染。

5）經過這些層層吹掃，抽吸，防護措施之后。從最后一個機架出來的帶鋼已經是清潔干凈的帶鋼。但是在機架出口到卷曲的地方帶鋼還要運行一段距離，一些乳化液的霧氣在出口護罩平臺的一些鋼板上冷凝滴落會造成鋼板的二次污染。所以在出口的這些地方設置相應的乳化液溜板和防護也很重要。這些需要冷軋廠根據自己的實際情況來進行完善。

6）空氣噴嘴的質量和維護很重要。可以在空氣噴嘴的兩側增加保護板，防止空氣噴嘴在斷帶，堆鋼時被破壞。損壞的空氣噴嘴要及時更換，以保證吹掃的質量。實際生產中保證空氣吹掃范圍的順暢，不要被遮擋。

4 結語

通過不斷的改進和完善，此結構和功能的防纏導板基本上滿足了冷軋廠生產的需求。實際現(xiàn)場的應用也取得了很好的效果。提高了成品鋼卷質量，降低了后續(xù)成本，給企業(yè)增加了經濟效益。

［1］耿曉琳等.防纏導板在冷軋生產中的應用和改進［J］.一重技術，2012（6）.22～23.

［2］張康，侯云峰.冷軋機工作輥防纏導板的結構設計［J］.一重技術，2008（1）.9～10.

［3］郭巨，高成章等.新型乳化液吹掃及抽吸設備的應用［J］.一重技術，2007（6）.17～18.