冷軋連續(xù)退火爐密封輥改造

陳 慧 李春明

(中冶南方工程技術(shù)有限公司 湖北武漢430223)

1 前言

在冷軋高速連續(xù)帶鋼處理線上，對(duì)帶鋼運(yùn)行過(guò)程中的跑偏控制要求極高，尤其是立式退火爐內(nèi)，帶鋼由于板型問(wèn)題、設(shè)備安裝精度、輥面磨損等原因，跑偏不可避免，在帶鋼跑偏量比較大的情況下，帶鋼邊緣會(huì)與爐襯、噴嘴等發(fā)生干涉，使帶鋼邊部與爐內(nèi)設(shè)備都受到損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蔂t內(nèi)斷帶。因此為保證爐內(nèi)帶鋼運(yùn)行穩(wěn)定，通常會(huì)在退火爐出口設(shè)置一套糾偏輥，傳統(tǒng)的做法是在爐子出口密封輥下方設(shè)置一套單輥或雙輥的糾偏輥裝置，考慮到帶鋼的彈塑性變形，一般糾偏輥輥徑較大，在一些空間狹小的地方，密封和糾偏分為兩臺(tái)設(shè)備布置即占空間，成本又高，還增加了操作、檢修、維護(hù)的難度。本文針對(duì)某鋼廠的連續(xù)退火爐出口帶鋼跑偏問(wèn)題，只對(duì)爐子出口密封輥進(jìn)行改造，增加糾偏擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，將該密封輥改造成集密封、糾偏功能于一體，充分利用原有結(jié)構(gòu)，設(shè)備改造量小，改造后，起到了立竿見影的效果。

2 改造背景及方案

某鋼廠光亮退火機(jī)組，原設(shè)計(jì)帶鋼厚度0.2-2.0mm，帶鋼寬度750-1300mm，爐子段速度80m/min，立式退火爐出口原設(shè)置有一套密封輥，密封輥規(guī)格Ф150x1500m，用于密封爐內(nèi)氣氛及夾送帶鋼，如圖1所示。自2012年投產(chǎn)以來(lái)，當(dāng)爐子段速度達(dá)到50m/min時(shí)，在爐子出口經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼跑偏現(xiàn)象，爐子段速度一直上不去，機(jī)組產(chǎn)能遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，為解決這一問(wèn)題，決定對(duì)爐子出口密封輥進(jìn)行改造。

改造方案：如圖2所示，增加一套液壓缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)密封輥機(jī)架擺動(dòng)，包括液壓缸及液壓缸支座，相應(yīng)對(duì)原密封輥機(jī)架進(jìn)行改造，增加擺動(dòng)點(diǎn)A、B處的擺動(dòng)鉸軸，并設(shè)置一套液壓配管；同時(shí)增加一套CPC檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)帶鋼的位置，CPC檢測(cè)機(jī)構(gòu)含液壓站、液壓閥臺(tái)、電感式檢測(cè)器、線性位置傳感器等；原密封輥更改膠層材質(zhì)，原氣動(dòng)配管做局部改造，原傳動(dòng)機(jī)構(gòu)利舊。

圖1 原密封輥結(jié)構(gòu)1-密封輥機(jī)架；2-密封輥； 3-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4-氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖2 改造后密封輥結(jié)構(gòu)1-密封輥機(jī)架；2-密封輥；3-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4-氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)；5-液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)；6-CPC檢測(cè)機(jī)構(gòu)

3 糾偏原理

從圖3可以看出：當(dāng)帶鋼在中間位置時(shí)，帶鋼運(yùn)動(dòng)方向與密封輥線速度方向一致，帶鋼中心線與機(jī)組中心線重合，帶鋼沒(méi)有產(chǎn)生跑偏。

當(dāng)帶鋼往操作側(cè)跑偏時(shí)，雖然帶鋼運(yùn)動(dòng)方向與密封輥線速度方向仍然一致，但帶鋼中心線與機(jī)組中心線分離，此時(shí)，帶鋼中心偏離機(jī)組中心線的距離為S。

在糾偏位置，密封輥在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生擺動(dòng)，擺動(dòng)傾斜角為a，帶鋼運(yùn)行方向VD和輥?zhàn)舆\(yùn)行線速度方向VG之間產(chǎn)生傾斜角a，因此產(chǎn)生輥?zhàn)訉?duì)帶鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)VGD，其方向與密封輥的軸線方向平行，從而產(chǎn)生由VGD引起的輥?zhàn)訉?duì)帶鋼的動(dòng)摩擦力F， F=uN ,u為帶鋼與輥?zhàn)拥膭?dòng)摩擦系數(shù)，N為氣缸壓力。F與VGD方向相同，F(xiàn)分解為水平力F1和垂直力F2，F(xiàn)1即為帶鋼產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，使帶鋼沿密封輥軸線產(chǎn)生了與跑偏方向相反的橫向位移，從而使帶鋼回到中間位置。反之亦然。

4 控制方式

氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)使密封輥夾緊帶鋼，當(dāng)帶鋼處于中間位置不跑偏時(shí)，密封輥處于水平位置，相應(yīng)的液壓缸處于“0”位，當(dāng)CPC檢測(cè)器檢測(cè)到帶鋼向操作側(cè)跑偏時(shí)，便發(fā)信號(hào)給液壓閥臺(tái)，液壓閥臺(tái)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞桿縮回，將密封輥機(jī)架擺動(dòng)點(diǎn)B向右上方向擺動(dòng)，根據(jù)圖3的糾偏原理，帶鋼向傳動(dòng)側(cè)發(fā)生橫向位移，帶鋼逐漸回復(fù)到中間位置，線性位移傳感器反饋數(shù)值對(duì)糾偏過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制。反之亦然。

5 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

圖中液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)也有采用電動(dòng)推桿。兩者比較如下：

表1 液壓式與電動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對(duì)比

從表1中可以看出，電動(dòng)推桿由于推桿需要在一定行程內(nèi)頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)導(dǎo)致絲桿局部磨損，磨損后的絲桿不能單獨(dú)更換，需將整個(gè)電動(dòng)推桿更換，后續(xù)使用費(fèi)用高。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，如采用液壓式驅(qū)動(dòng)，無(wú)需新增液壓站，借用機(jī)組入口液壓站即可，可適當(dāng)降低費(fèi)用，綜合考慮，采用液壓式驅(qū)動(dòng)更為可靠耐用。考慮到驅(qū)動(dòng)密封輥力矩較小，且液壓缸啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊，液壓缸最終采用Φ40缸徑，不帶緩沖、低摩擦密封、啟動(dòng)壓力低于0.2MPa。

由于這種夾送糾偏的形式是半連續(xù)式的，在CPC檢測(cè)器檢測(cè)到帶鋼跑偏達(dá)到一定量時(shí)，液壓缸開始動(dòng)作，每次動(dòng)作時(shí)會(huì)對(duì)密封輥有一定的沖擊，會(huì)造成帶鋼波動(dòng)，因此輥身最好為襯膠輥，膠層硬度不宜過(guò)高，且糾偏過(guò)程中帶鋼與輥?zhàn)又g存在一定的夾角，帶鋼邊部會(huì)對(duì)輥面產(chǎn)生割傷，易在帶鋼表面產(chǎn)生輥印等缺陷。在本改造設(shè)計(jì)中密封輥輥面采用乙烯丙烯橡膠(EPDM)，輥面硬度：Hs75±5度，其耐熱性好、耐油、耐老化。

由于密封輥在氣缸作用下夾緊，為保證密封輥操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)壓力均勻，防止兩側(cè)壓力不均而導(dǎo)致帶鋼跑偏，在氣動(dòng)配管的進(jìn)氣口設(shè)置減壓閥，同時(shí)在氣缸無(wú)桿腔進(jìn)氣，密封輥壓下回路上，每個(gè)氣缸各設(shè)置一個(gè)減壓閥，用于單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)氣缸的壓力。

6 結(jié)論

冷軋連續(xù)退火爐密封輥的設(shè)計(jì)可采用夾送糾偏輥的形式，集密封和糾偏功能于一體，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、檢修維護(hù)量小、糾偏效果明顯，可有效解決爐內(nèi)帶鋼跑偏問(wèn)題，保證爐內(nèi)帶鋼質(zhì)量。