邯鋼六輥CVC軋機設(shè)備功能優(yōu)化實踐

常彥青

(邯鄲鋼鐵集團有限責(zé)任公司)

0 前言

邯鋼集團邯寶鋼鐵有限公司冷軋工程是邯鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)升級總體規(guī)劃的重要組成部分，項目以引進國外先進成熟的的冷軋工藝關(guān)鍵技術(shù)和裝備為主，投產(chǎn)后經(jīng)過邯鋼公司的消化吸收和創(chuàng)新，已經(jīng)具備轎車用的表面無缺陷高強度冷軋薄板生產(chǎn)條件。其中酸軋線是SMS 公司設(shè)計的具有世界先進技術(shù)水平的五機架六輥連續(xù)軋制的生產(chǎn)線，在板帶軋制中使用了HGC 壓下控制技術(shù)、斜楔調(diào)整技術(shù)、大行程CVC 竄輥及ESS 輥形技術(shù)、工作輥、中間輥彎輥技術(shù)、軋制冷卻液精確控制技術(shù)及快速自動換輥技術(shù)等一系列具有國際先進水平的前沿技術(shù)。邯鋼在全面系統(tǒng)掌握五機架六輥高精度冷軋機組關(guān)鍵設(shè)備的功能及結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上對存在的設(shè)計缺陷問題進行逐一分析，提出了有效的解決方案，保證了設(shè)備的穩(wěn)定，同時提高了板形質(zhì)量。

1 軋機關(guān)鍵設(shè)備組成及功能介紹

邯鋼五機架六輥連續(xù)軋制生產(chǎn)線板形控制的關(guān)鍵系統(tǒng)主要有CVC 竄輥系統(tǒng)、HGC 液壓壓下及斜楔調(diào)整系統(tǒng)、乳化液噴射系統(tǒng)，其主要功能如下:

1．1 CVC 竄輥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

CVC 輥型技術(shù)是將工作輥或中間輥的輥面加工成如圖1 所示的形狀，兩軋輥在軋機機架內(nèi)互成180 °方向反向配置。上下中間輥可以在軸向相反方向上移動，軋輥軸向竄動在±285 mm 范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級變化，因而可以實現(xiàn)輥縫連續(xù)凸度調(diào)整控制的目的。

圖1 CVC 輥型與傳統(tǒng)輥型的比較

CVC 竄輥系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成:竄輥液壓缸、竄動橫梁、支架、止推軸承座、彎輥塊等五部分。CVC 輥型與傳統(tǒng)輥型比較:當(dāng)CVC 工作輥沒有移動(圖1(a))，輥縫高度在整個輥身上保持一致時的情況，由于帶材的寬厚比較大，盡管輥縫存在輕微的S 形，也不會對板帶平直度造成可以檢測到的影響，這時對板帶平直度的控制與平輥軋制時(圖1(b))相同。如果上下輥進行軸向移動(圖1(c))，則輥縫將產(chǎn)生(圖1(d))一樣的正凸度，移動行程越大則正凸度越大。反之(圖1(e))那樣軸向移動軋輥則輥縫會產(chǎn)生(圖1(f))一樣的負凸度，凸度與位移成正比。這就是CVC 軋機輥縫凸度連續(xù)可控的基本原理。

1．2 HGC 液壓壓下系統(tǒng)及斜楔調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能分析

HGC 液壓壓下系統(tǒng)的組成如圖2 所示。每組機架上安裝兩個壓下缸，分別布置于軋機機架上軛與上支撐輥軸承座之間。HGC 既為液壓輥縫控制，它是AGC 控制系統(tǒng)的主要組成部分。壓下液壓缸主要作用是為軋輥提供軋制力，HGC 可根據(jù)軋輥輥徑變化及板帶實時厚度變化對輥縫進行自動補償。壓下缸缸體用螺桿固定在軋機牌坊窗口頂部。每組機架內(nèi)兩個壓下液壓缸共用一個壓力傳感器實時對壓下缸活塞側(cè)的壓力進行檢測。在液壓缸頂部裝有一個索尼磁尺位置傳感器，其位置精度為±1 μm。索尼磁尺通過一套高精度的傳輸原件(即彈簧、鋼軸、中間桿等)最終與安裝在活塞桿上的頂桿相連接。當(dāng)更換壓下缸時，安裝在活塞桿上的頂桿與連著索尼磁尺的中間桿可以自然分開，從而不需要拆下索尼磁尺即可更換壓下液壓缸。斜楔調(diào)整系統(tǒng)位于牌坊窗口下部，用于調(diào)整軋制線到需要的高度，從而保持軋制線高度恒定。

圖2 壓下液壓缸結(jié)構(gòu)圖

1．3 乳化液噴射系統(tǒng)參數(shù)模型

在冷軋生產(chǎn)中為降低金屬軋制時的變形抗力，現(xiàn)代軋制中普遍采取乳化液噴淋軋制。乳化液在板帶軋制中主要起到潤滑輥縫和降低板帶軋制變形溫度的作用。因此乳化液也叫軋制冷卻液。在先進的冷軋生產(chǎn)線上必須實現(xiàn)乳化液的溫度、流量、濃度等重要參數(shù)的精確控制，從而最終實現(xiàn)降低輥面磨損、改善板形和板帶表面質(zhì)量的作用。乳化液系統(tǒng)分為供油系統(tǒng)、回油系統(tǒng)、加熱循環(huán)系統(tǒng)三部分組成。

2 存在問題及分析

邯鋼冷連軋機組存在的設(shè)計缺陷主要有以下四個方面的問題:

2．1 中間輥止推軸承座易漏油進乳化液導(dǎo)致軸承燒損

中間輥止推軸承為雙列圓錐止推軸承，潤滑方式為稀油潤滑循環(huán)，安裝在軋機驅(qū)動側(cè)，集成在CVC 竄輥系統(tǒng)中，可跟著竄輥裝置軸向竄動，也可隨彎輥塊上下運動，該軸承承載中間輥所受到的全部軸向載荷。軸承座進水導(dǎo)致軸承潤滑效果不良是造成軸承燒毀的主要原因。隨著大量的乳化液進入到潤滑油中，將會加速潤滑油的變質(zhì)進程，縮短潤滑油的使用壽命。

2．2 中間輥竄輥鎖緊機構(gòu)易損壞

為了耦合中間輥與竄輥裝置，實現(xiàn)中間輥的軸向運動，竄輥系統(tǒng)設(shè)計有中間輥鎖緊裝置。該裝置在竄輥時鎖緊，中間輥隨竄輥裝置一起動作，在需要換輥時，鎖緊裝置打開，從而可以將中間輥抽出，實現(xiàn)中間輥與竄輥裝置的快速斷開與鎖緊。在軋制過程中，由于轉(zhuǎn)動摩擦很容易造成設(shè)備損壞。

2．3 竄輥系統(tǒng)損壞頻繁

冷軋生產(chǎn)中工作輥在軋制板帶時需要克服很大的軋制力。為了降低軋機工作時的壓下力，軋機中工作輥、中間輥、支撐輥在板帶軋制時需要保持一定的輥心偏移。當(dāng)板帶軋制中，CVC 竄輥系統(tǒng)帶動中間輥竄動，這時由于CVC 液壓缸扁頭固定在機架彎輥塊上，當(dāng)液壓缸帶動竄輥系統(tǒng)工作時，液壓缸前端的的銷軸處將會受到來自于輥心偏移產(chǎn)生的側(cè)推力，從而導(dǎo)致竄輥液壓缸連桿側(cè)的端蓋密封頻繁損壞。

2．4 快速自動換輥系統(tǒng)故障

當(dāng)軋輥軋制到一定公里數(shù)時，需要將其更換，工作輥、中間輥更換較頻繁，每個排班(8 h)至少要換一次。因此，實現(xiàn)工作輥、中間輥的快速換輥，將能節(jié)約大量的生產(chǎn)時間。酸軋線配備的換輥小車能夠?qū)崿F(xiàn)工作輥、中間輥的快速自動化更換，然而由于軋機內(nèi)設(shè)備復(fù)雜，結(jié)構(gòu)緊湊，動作連鎖多，操作較復(fù)雜，因此在換輥時出現(xiàn)的問題較多。其中影響最大的是油氣潤滑故障、萬向軸意外掉落故障和由于軸頭支撐液壓缸漏油而導(dǎo)致的軸頭支撐打不開等幾個問題。

3 改進措施

3．1 中間輥止推軸承燒損問題解決方案

3．1．1 改進軸承座內(nèi)部結(jié)構(gòu)

經(jīng)解體檢修止推軸承發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部實際結(jié)構(gòu)存在缺陷，導(dǎo)致密封效果不佳，軸承座進水情況嚴(yán)重。采取的解決方案是將內(nèi)套減薄去掉6 mm 厚度，使之能夠裝配到位;同時對止推軸承座定期進行離線解體檢查，更換密封，檢查止推軸承的工作狀況，若有需要，更換軸承。

3．1．2 改善軸承潤滑系統(tǒng)油品質(zhì)量

改善軸承潤滑系統(tǒng)油品質(zhì)量從四個方面進行:一是對油水分離器進行升級改造，在進油泵口增加過濾器，以此提高分離器的使用效果;二是對軸承潤滑系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)濾芯進行國產(chǎn)化，以此縮短更換周期，提高潤滑油的過濾精度;三是給潤滑油箱增加磁棒，以吸附含鐵雜質(zhì);四是增加靜置油箱，以加強軸承潤滑系統(tǒng)中的水分離效果。

3．2 優(yōu)化中間輥竄輥鎖緊機構(gòu)

中間輥鎖緊裝置有三個位置:打開位置，夾緊位置及軋制位置。這三個位置由一個三位液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)。三個位置的動作順序為:打開位置(換輥位)→夾緊位置→軋制位置→打開位置(換輥位);該三位液壓缸執(zhí)行機構(gòu)快速、準(zhǔn)確的特點延長了設(shè)備壽命。

3．3 優(yōu)化CVC 竄輥系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)

改造原有的CVC 液壓缸底座結(jié)構(gòu)，以緩沖輥子偏心產(chǎn)生的側(cè)推力，同時改進端蓋密封材質(zhì)，加寬現(xiàn)有液壓缸上端蓋密封槽的寬度，進而增加密封的耐壓性能，達到提高該端蓋密封的使用壽命的目的。

3．4 優(yōu)化快速自動換輥系統(tǒng)功能

3．4．1 油氣潤滑問題處理及改進

對固定支架的結(jié)構(gòu)做出改進，保障中間輥與軸承座之間的間隙足夠大，避免軸承座碰撞到固定支架。對快速接頭連接的倒角進行加工，以增大配合的允許誤差，減少油氣潤滑打不開的事故。將油氣潤滑連接軟管改為透明膠管，保證潤滑油能正常進入軸承座。

3．4．2 萬向軸意外掉落故障處理及改進

對換輥程序進行修改，在一次自動換輥程序中斷后，處理完問題需手動進行確認，才能再次啟動自動換輥程序。另外加入一個連鎖條件，使工作輥彎輥保持在平衡位，保證萬向軸不會掉落。

3．4．3 軸頭支撐系統(tǒng)改進

鎖緊機構(gòu)的易損件為活塞密封，由于該密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，缺少支撐骨架，導(dǎo)致密封損壞一點就會發(fā)生大量漏油的現(xiàn)象。將活塞的形狀改為規(guī)則的圓柱形，同時將唇形密封結(jié)構(gòu)改造為帶骨架的O 型圈密封結(jié)構(gòu)，增加了活塞動作過程中耐壓能力，從而大大增加了軸頭鎖緊機構(gòu)的使用壽命。

4 改進效果

邯鋼六輥CVC 冷連軋機設(shè)備功能優(yōu)化后，提高了軸承使用壽命，減少了竄輥裝置的事故時間，降低了液壓油和備件消耗，杜絕了萬向接頭掉落現(xiàn)象，年可節(jié)約設(shè)備成本130 萬元，年提高生產(chǎn)線有效作業(yè)時間140 h，可增產(chǎn)鋼材3．5 萬噸，同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量，年可創(chuàng)效300 萬元。

5 結(jié)語

邯鋼冷軋廠通過對六輥CVC 軋機關(guān)鍵設(shè)備的消化吸收及功能優(yōu)化實踐，保證了軋機區(qū)域設(shè)備的長周期穩(wěn)定運行，提高了帶鋼板形控制精度，為公司生產(chǎn)出更具市場競爭力的冷軋產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

［1］陳奎，張曉偉．六輥CVC 軋機的結(jié)構(gòu)原理及優(yōu)點［J］． 一重技術(shù)，2006(5):11 －12．

［2］李耀強，李連勝，劉聰．六輥CVC 冷連軋機中間竄輥故障分析及解決方法［J］．重型機械，2013(3):84 －86，89．．