1880熱軋夾送輥壓力異常原因探究及措施方案

王啟堯，王云恒

（1.寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900；2.鄭州機械研究所有限公司，河南 鄭州 450052）

1 背景概述

卷取夾送輥的作用是在帶鋼尾部離開精軋機時保持卷取張力，并在卷取開始時咬入帶鋼，迫使帶鋼頭部向下彎曲，沿著斜導板方向進入卷筒與助卷輥的縫隙，進行卷取。在實際過程中，夾送輥對帶鋼壓力控制的穩定與否直接關乎到卷形質量的好壞。若夾送輥壓力異常，會導致帶鋼跑偏，薄板翻邊起浪，不利于鋼卷卷型的控制。

1．1 1880 卷取夾送輥機械構造簡單概述

1880卷取上、下夾送輥各由1臺電機和萬向軸驅動；上夾送輥直徑為Φ920mm,下輥直徑為Φ520mm，上、下夾送輥中心線不重合，存在一定偏心，上夾送輥中心線往帶鋼軋制出口方向偏移230mm,主要是為改善帶鋼咬入條件，便于卷鋼時帶鋼頭部下彎，順利進入卷筒與助卷輥的縫隙中。如圖1所示，下夾送輥為固定安裝式，而上夾送輥的提升、下降動作由上夾送輥平衡缸（操作側、傳動側各2個，固定安裝于牌坊兩側，力作用于上夾送輥軸承座的擺動架處）與上夾送輥壓下缸（操作側、傳動側各1個，安裝于牌坊頂面）同步執行。

圖1 1880 卷取上、下夾送輥裝置的機械構造圖

2 夾送輥壓力異常現象的特征闡述及原因分析

2．1 夾送輥兩側油柱偏差大，穿帶卷鋼過程中存在明顯的壓力波動

理論上，當上夾送輥兩側壓下油缸精度一致，摩擦系數相同，上軸承座與壓下油缸接觸的墊塊無磨損，兩側襯板摩擦面的阻尼系數很小（摩擦力忽略），那作用在上夾送輥軸承座處的壓下力與壓下油缸的輸出力是相同的，操作側與傳動側壓下油缸的輸出力相等。但實際生產過程中，有很多情況會影響上、下夾送輥在穿帶及卷鋼過程中對帶鋼壓緊力的作用效果。

主要影響因素有傳動側水汽大對上夾送輥軸承座墊塊的腐蝕、下夾送輥軸承座底部的磨損、上夾送輥軸承座與牌坊框架兩側的間隙是否合理、上夾送輥平衡油缸的狀態情況（速度是否同步、內部是否拉毛、動作是否有局部卡阻等）、液壓伺服系統控制的壓下油缸的動態響應、液壓力變化是否連續等。需要依據各類異常現象，區別分析、逐個排查，對癥解決。

圖2 卷取夾送輥輥縫位置、壓力均正常時的圖例

圖3 卷取夾送輥輥縫位置、壓力異常時的假設示意圖

在圖2中，可以看到2臺卷取機夾送輥的兩側輥縫定位數據、壓下力偏差都在范圍內，帶鋼卷取控制過程正常，無異常現象。對比圖3數據，假定傳動側與操作側的油柱偏差為4.18-2.82=1.36mm，同時卷鋼過程中，操作側夾送輥壓下油缸變化不大，而傳動側壓下油缸的變化幅度較大時，對此異常現象，該如何分析，加以判斷解決呢？

首先，要對夾送輥的液壓回路控制有一定的了解，再設計出一套 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖 （圖4），依據異常現象特征與流程圖加以對照、判別，從系統角度出發思考解決問題。

圖4 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖

由圖3數據，結合控制程序，該異常現象出現后，雖然操作側與傳動側壓下油缸油柱偏差大，在實際卷鋼過程中，油柱值會發生一定起伏，兩側壓力也會同步變化，特別是傳動側壓力變化波動范圍較大，且數值較操作側小。察看ODG曲線，發現傳動側壓下力變化數據呈一定規律性變動，后與夾送輥的傳動軸轉一圈所對應的周期變化呈現時間節點上的重合，初步判斷可能是因為輥縫位置的波動造成壓下力被動地跟隨變化。因為在卷鋼過程中，夾送輥采用的是壓力控制方式，即上夾送輥兩側壓下缸同步動作，施加壓力作用于穿帶的帶鋼上，且只要兩缸的輸出合力達到程序設定的壓下力（PT檢測反饋給程序，進行閉環控制），壓下缸便不會再下壓動作。若因為其他因素，造成PT檢測的合力大于程序設定的值，壓下缸便會減小力的輸出，并在上夾送輥平衡缸的作用下，上夾送輥上抬，油柱減小，而一旦上夾送輥上抬過程中，PT檢測的合力又突然快速變小，小于程序設定的壓力力，壓下缸不得不再次壓下動作，伊而復始，上夾送輥便不停地上抬，壓下，頻繁調節。但壓下力的頻繁波動不利于夾送輥輥系的穩定，會造成帶鋼在穿帶卷鋼過程中出現起浪現象（薄板風險更大），甚至會出現部分鋼卷錯層嚴重，嚴重影響生產節奏和鋼卷成型質量。

如圖5所示， ∑F=0,F1+F2-N=0；

由圖可知，力臂ef>de,推出 F 1' ' ＞ F2''；對照圖5、圖6、圖7受力分析圖，可知：上下夾送輥水平度良好時，上夾送輥兩側的壓下力F1=F2=N/2（N為穿帶過程中帶鋼作用在上夾送輥上的支承力）；上、下夾送輥水平度不好時，壓力缸輸出的垂直平面內的F1、F2除分解出作用在上夾送輥軸承座的F1'、F2'與 相平衡外，會額外產生兩個F1×sin α×(1/2φD+C)、F2×sin α×(1/2φD+C)傾覆力矩作用在夾送輥上，使上夾送輥依照下夾送輥的水平度偏差產生一個側向傾翻，從而導致夾送輥兩側油柱產生一個明顯的偏差，不利于輥系穩定。當帶鋼穿帶卷鋼過程中，會導致跑偏、錯層現象發生。當出現如圖7所示的情況，往往夾送輥零調時就會出現較大油柱偏差，操作人員會進行人工干預，對輥縫進行適當調平，又會出現如圖8的受力情況。此時，下輥水平傾斜度較高端對應的上夾送輥壓下力較大（F1″>F2″），且上夾送輥與帶鋼上表面接觸面積很小，如此帶鋼表面受力不均，容易造成帶鋼向傳動側跑偏、寬度方向擺動，在壓力作用下，上輥右側部分會依據壓力變動情況不斷的下壓、上抬，又進一步導致帶鋼起浪現象發生。由此看出受力圖的分析與圖4參數反映情況相吻合。為進一步論證推斷有效性，需在1880產線定修的時候，抽出卷取機上、下夾送輥，對下夾送輥底座的水平度進行檢測校正。

圖5 卷取上下夾送輥水平度良好受力分析圖

圖6 卷取上下夾送輥水平度不好受力分析圖

圖7 卷取上下夾送輥水平度不好受力分析圖

2．2 夾送輥壓力異常原因的實際論證及應對措施

圖8 下夾送輥軸承座底座水平度檢測點對照圖

經實際現場檢測，發現下夾送輥水平度確實不理想，操作側水平度較高，對應先前的油柱偏差值，抽去相應的軸承座底座墊片后，使下夾送輥兩側軸承座底座的水平度趨于一致。該檢測結果與之前的分析判斷相吻合。經處理后，重新零調的夾送輥兩側油柱偏差、壓力偏差等異常現象均消失，且生產過程中夾送輥壓力正常，設備穩定（表1）。

表1

3 結語

通過對該卷取機夾送輥壓力異常原因進行系統分析，歸納出各類影響要素，并在此基礎上編制了 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖 ，可實現發生類似情況，快速分析判斷，制定檢修方案，對維護設備、保障生產有很好的指導作用。