柳鋼冷軋卡羅塞爾卷取機定位系統平穩性改造

張棟梁，帥強翔，唐水清

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西柳州545002）

柳鋼冷軋卡羅塞爾卷取機定位系統平穩性改造

張棟梁，帥強翔，唐水清

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西柳州545002）

分析了柳鋼冷軋生產線卡羅塞爾卷取機在轉盤旋轉定位過程中入口安全銷頻繁斷裂的原因，并進行了相應的改造，在改造成本最低的基礎上取得了顯著的效果及經濟效益。

安全銷；止動板；聚氨酯

柳鋼冷軋板帶廠酸軋聯合機組軋機出口采用的卡羅塞爾雙芯軸張力卷取機，自2008年9月投產以來，隨著產量的不斷提升，卷取機入口安全銷頻繁被大盤撞斷，僅2015年全年安全銷共斷裂14次，產生故障時間862 min，占全年總故障時間14%，給生產造成了較大的影響，且每月都要投入大量的人力去維護更換。為解決該問題，于2016年對整個卷取機定位系統進行了平穩性改造。

1 工作原理

如圖1所示，鋼卷在助卷位卷取到設定長度后，大盤旋轉電機輸出20%的轉矩開始等待入口鎖緊銷及入口夾鉗打開，隨即大盤以慢速逆時針旋轉；當旋轉到40°時，出口鎖緊銷及擋塊打開后，大盤開始加速旋轉到90°時，入口擋塊及鎖緊銷關閉；大盤旋轉到160°后開始減速，以慢速將轉盤定位塊靠上入口擋塊，同時電機保持力矩輸出，直至出口擋塊及鎖緊銷完全關閉到位后撤銷力矩；此后出口外臂支撐關閉，A芯軸在卷取位進入高速軋制過程，B芯軸在該卷軋制完成后等待飛剪剪切后進入同樣的循環，以保持軋機的連續軋制。整個大盤旋轉定位過程為全自動控制（正常生產時），具體流程如圖2所示。

圖1 卷取機定位系統結構示意圖

圖2 卷取機旋轉順控流程圖[1]

2 原因分析

從卷取機旋轉順控流程中可以看出，入口擋塊在整個定位的過程中扮演著至關重要的角色，而入口擋塊的核心在于安全銷之上。造成卷取機入口安全銷頻繁斷裂的原因有很多，如順控程序由于某個信號的不穩定而突然失效后大盤的突然反轉、定位系統中各零部件磨損造成兩邊定位精度不高，大盤在高速卷取過程中晃動對擋塊造成沖擊等。如圖3所示，當入口擋塊突然受到異常沖擊載時，安全銷將從準40位置斷裂，使大盤呈自由旋轉狀態，以保證芯軸、旋轉傳動機構等核心部件不受嚴重損壞。經過長期的跟蹤排查，發現在無任何上述異常情況時造成入口安全銷總是頻繁斷裂最主要的原因有以下兩個方面：

圖3 安全銷零件圖

（1）由順控流程圖最后階段可以看出，大盤慢速旋轉到位時要慢慢靠住入口擋塊，而大盤如此大的質量由運動變為靜止其沖擊載荷全部傳遞給安全銷承受，長時間的大負載沖擊，易使安全銷疲勞斷裂。

（2）當一卷帶鋼軋制結束時，由于卡羅塞爾卷取機采用的是大張力連續軋制技術，當在飛剪完成剪切之后，鋼卷后張突然消失，23 t左右的鋼卷瞬間有一個逆時針旋轉的沖擊力，雖然有出口外臂支撐對鋼卷進行了支撐，但由于芯軸的剛性變形及零部件之間的間隙等因素，此時大盤會出現有較大的晃動，受沖擊力最大的就是入口夾鉗安全銷。該沖擊力也是造成入口夾鉗擋塊安全銷易斷的重要原因之一。

3 改進措施

為了能夠完好地實現入口擋塊的定位功能，又能夠消除轉盤定位最后階段由轉動到靜止及帶鋼剪切后轉盤晃動對入口擋塊造成的沖擊，其改造的核心就在于加裝一個機構在沖擊力大的時候能夠充分吸收載荷，在大盤旋轉定位到位靜止之后及正常卷取過程中又必須保持正常的尺寸要求。因在卷取機正常生產時，擋塊受力較為復雜很難計算清楚其具體受力情況，在初期想法入口擋塊上增加碟簧組時，碟簧的選型及數量等變的比較困難，且空間及結構上很難實現。由此，具有彈性變形能力的高分子材料聚氨酯進入的考慮范圍之內，在與聚氨酯廠家充分溝通后，將圖1中的7-入口止動板由原設計中的40CrNiMoA材質改為進口高強聚氨酯材質，在經過現場多次試驗之后，發現當硬度為100±5HD時，其在整個轉盤旋轉定位及生產過程中完美的解決了本次平穩性改造的核心問題且性能達到最佳狀態。

4 改造后效果

自2016年3月份整改完成后至今，卷取機工況穩定，未再出現過因安全銷斷裂而產生的故障，給機組的連續生產提供了有力的保障。按每年減少故障15 h，機時產量240 t/h，冷軋卷效益按0.02萬元/t計算。年效益15 h×240 t/h×0.02萬元/t=72萬元，同時也節省了很大的人力物力去維護該部位。

[1]張立新，袁付春，孫陽.卡羅塞爾雙芯軸卷取機轉盤定位擋塊的改進[C].第七屆中國鋼鐵年會論文集，2009：132-134.

Liuzhou Iron and SteelCold-rolled CarrouselCoiler Positioning System Stability reconstruction

ZHANG Dong-liang，SHUAIQiang-xiang，TANG Shui-qing
（Liuzhou Guangxi Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545002，China）

This paper analyzes the causes of the cold rolling production line of Russell coiler entrance safety pin frequent faults in the rotary positioning process，and the corresponding transformation，achieved remarkable effect and economic benefit in the transformation based on the lowest cost.

safety pin；stop plate；polyurethane

TH113.2

A

1672-545X（2017）04-0142-02

2017-01-03

張棟梁（1985-），男，陜西人，本科，助理工程師，研究方向：機械制造技術。