熱卷箱檢測(cè)裝置性能分析與優(yōu)化改進(jìn)

楊翠英

（四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川攀枝花 617000）

0 引言

近幾年，隨著熱軋板廠生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格的增多和高附加值、高強(qiáng)度產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)量不斷提高，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求日益嚴(yán)格。由于粗軋機(jī)設(shè)備的精度保障能力不足，帶鋼經(jīng)常出現(xiàn)跑偏、鐮刀彎或大頭大尾等異常板型，對(duì)熱卷箱的沖擊力不斷加劇，主要的設(shè)備故障表現(xiàn)為定位精度低、沖擊振動(dòng)頻繁、輥架變形嚴(yán)重、液壓缸漏油、輥?zhàn)虞S承損壞、備件更換周期短等，設(shè)備運(yùn)行成本大幅攀升。

1 熱卷箱檢測(cè)裝置性能分析

1.1 熱卷箱設(shè)備定位精度差原因分析

熱卷箱的主要工作是中間坯的卷取和開卷，如何獲得良好的卷型主要取決于各裝置的定位精度的高低，熱卷箱區(qū)域主要是在輥架外部安裝檢測(cè)元件（即接近開關(guān)）進(jìn)行定位。設(shè)備上機(jī)使用一段時(shí)間后，輥?zhàn)拥妮S徑、軸套、銅套及輥架各鉸接點(diǎn)均會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，機(jī)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)磨損后，輥?zhàn)蛹拜伡軐⒊霈F(xiàn)軸向竄動(dòng)，在生產(chǎn)過程中隨著磨損的加劇和負(fù)載的沖擊，設(shè)備的軸向竄動(dòng)將日趨嚴(yán)重。以熱卷箱2AB 裝置進(jìn)行分析（圖1），熱卷箱2AB 輥裝置原來安裝的檢測(cè)設(shè)備在輥?zhàn)蛹拜伡艹霈F(xiàn)軸向竄動(dòng)后無法實(shí)現(xiàn)定位，嚴(yán)重時(shí)還將損壞檢測(cè)元件，在整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面存在很多缺點(diǎn)。

在原有的設(shè)計(jì)中，整個(gè)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)理念是為了與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合，并未考慮整臺(tái)設(shè)備在使用后的精度會(huì)有所下降，設(shè)備在高負(fù)荷運(yùn)行后，軸套、銷軸、軸孔等地方出現(xiàn)不同程度的磨損，各點(diǎn)的間隙值超過一定值后整臺(tái)裝置的運(yùn)行精度將明顯下降，設(shè)備精度下降后整個(gè)設(shè)備將出現(xiàn)軸向竄動(dòng)。原有設(shè)計(jì)的位置檢測(cè)裝置沒有考慮設(shè)備的軸向竄動(dòng)，因此當(dāng)設(shè)備向接近開關(guān)的反方向竄動(dòng)時(shí)，檢測(cè)元件無法接收到反饋裝置的信號(hào)，最終無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定位，從而影響正常生產(chǎn)時(shí)間，導(dǎo)致廢鋼和質(zhì)量事故。

為了避免設(shè)備竄動(dòng)后檢測(cè)元件檢測(cè)失敗的現(xiàn)象，需要將接近開關(guān)與反饋裝置的距離調(diào)定到最小，但是在生產(chǎn)過程中隨著帶鋼的沖擊，2#托輥裝置的軸向竄動(dòng)將越發(fā)嚴(yán)重。當(dāng)設(shè)備向接近開關(guān)竄動(dòng)時(shí)，檢測(cè)元件與反饋裝置在垂直方向?qū)⒊霈F(xiàn)重合，此時(shí)，當(dāng)2AB 輥在液壓缸的作用下繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)（如圖1），接近開關(guān)將被反饋裝置從端面切斷或撞變形，導(dǎo)致備件損壞，設(shè)備維護(hù)成本偏高，影響安全生產(chǎn)。

在工作中除了設(shè)備的軸向竄動(dòng)，隨著2AB 輥的頻繁動(dòng)作和帶鋼對(duì)設(shè)備的沖擊大小變化，當(dāng)輥架鉸接點(diǎn)、底座、止口出現(xiàn)不同程度磨損后，整臺(tái)設(shè)備在輥?zhàn)拥膹较蚍较蛞矔?huì)出現(xiàn)明顯間隙。隨著間隙的增大，當(dāng)帶鋼與A輥接觸時(shí)2AB 輥及支架將沿軋制線出口方向產(chǎn)生晃動(dòng)，如果此時(shí)反饋裝置與接近開關(guān)處于水平位置，反饋裝置將隨著2AB 輥支架晃動(dòng)，晃動(dòng)的反饋裝置將會(huì)把接近開關(guān)擠壓變形或損壞，最后導(dǎo)致設(shè)備無法定位，增加維護(hù)和檢修工作量。

2AB 輥安裝的位置檢測(cè)裝置因直接與熱軋帶鋼相接觸，沖擊振動(dòng)嚴(yán)重、氧化鐵皮多、環(huán)境溫度高，冷卻水會(huì)變成汽霧狀侵蝕設(shè)備。高溫產(chǎn)生的熱輻射將使設(shè)備產(chǎn)生熱變形、定位精度下降、使用壽命縮短、故障率高，增加設(shè)備維護(hù)成本。

1.2 檢測(cè)元件使用壽命低原因分析

熱卷箱使用的檢測(cè)元件受安裝位置的影響，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高，帶鋼產(chǎn)生的熱輻射將嚴(yán)重影響檢測(cè)元件的使用壽命和檢測(cè)精度。在精軋機(jī)組、熱卷箱、卷取等區(qū)域出現(xiàn)廢鋼時(shí)，熱卷箱卷取站將有2 個(gè)900～1000 ℃的鋼卷。鋼卷與檢測(cè)元件距離不超過1 m，受熱輻射的影響，檢測(cè)元件的環(huán)境溫度在300 ℃以上，較高的溫度將導(dǎo)致檢測(cè)元件熱變形損壞。損壞的檢測(cè)元件如不及時(shí)更換將引起設(shè)備故障，生產(chǎn)被迫停止。同時(shí)，檢測(cè)元件損壞后也會(huì)增加維護(hù)人員工作量，增加設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

圖1 改進(jìn)前的檢測(cè)裝置

2 熱卷箱檢測(cè)裝置改進(jìn)措施

為保證熱卷箱設(shè)備的定位精度，提高整臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行精度，減小其對(duì)安全生產(chǎn)的影響，結(jié)合圖紙和現(xiàn)場(chǎng)觀察，建議優(yōu)化改進(jìn)位置檢測(cè)裝置，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)備的維護(hù)、維修方法進(jìn)行調(diào)整。

2.1 熱卷箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)熱卷箱的結(jié)構(gòu)、工作原理、工作環(huán)境、設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行等需要，設(shè)計(jì)一種利用重力定位的檢測(cè)裝置，能適用于環(huán)境惡劣、使用頻繁、軸向徑向竄動(dòng)嚴(yán)重、振動(dòng)沖擊大的設(shè)備。提高檢測(cè)元件的精確度，有效保證整臺(tái)設(shè)備的定位精度，降低設(shè)備的故障時(shí)間，提升整臺(tái)設(shè)備的整體運(yùn)行精度，方便檢查、維護(hù)和檢修。具體改進(jìn)方案如下。

觀察原有檢測(cè)裝置的使用情況，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)竄動(dòng)時(shí)信號(hào)反饋裝置的運(yùn)行線路進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該裝置在運(yùn)行時(shí)的路線并非垂直，而是從起點(diǎn)運(yùn)行至終點(diǎn)的整個(gè)線路是一條S 形。結(jié)合原有圖紙，分析收集的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，對(duì)檢測(cè)裝置的外觀、形狀、尺寸、材質(zhì)及硬度進(jìn)行調(diào)整，重新設(shè)計(jì)能滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝位置、生產(chǎn)工藝，能實(shí)現(xiàn)利用重力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)定位，且具有對(duì)檢測(cè)元件進(jìn)行雙重保護(hù)的檢測(cè)裝置（圖2）。

圖2 改進(jìn)后的檢測(cè)裝置

檢測(cè)裝置中的信號(hào)反饋設(shè)備的一端可以加工螺栓孔，在安裝時(shí)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)計(jì)有供滾輪軸滾動(dòng)的滑槽，滑槽的設(shè)計(jì)角度可以根據(jù)滾輪大小、質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，滑道長(zhǎng)度由整臺(tái)設(shè)備的軸向竄動(dòng)間隙所決定。信號(hào)反饋裝置在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮橫梁端部開口度與滾輪的尺寸，兩者的裝配間隙可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和使用情況進(jìn)行調(diào)整。

新設(shè)計(jì)的支架寬度尺寸應(yīng)小于反饋裝置中橫梁開口槽的寬度尺寸，在整個(gè)設(shè)計(jì)中新支架實(shí)現(xiàn)了5 種功能：①在原有支架的基礎(chǔ)上增加了滑道，滑道的投用能有效保護(hù)檢測(cè)元件；②增加的滑道能有效減小帶鋼熱輻射與檢測(cè)元件的接觸；③信號(hào)反饋裝置中的滾輪可以通過滑道進(jìn)行上下移動(dòng)；④增加的滑道在支架的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)筋板的效果，從而提高支架的強(qiáng)度；⑤支架滑道與反饋裝置中的滑槽、滾輪及銷軸組合在一起，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備本體竄動(dòng)間隙的補(bǔ)償。

2.2 維護(hù)方法的改進(jìn)

新設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置安裝后，設(shè)備的軸向、徑向竄動(dòng)問題得以解決，運(yùn)行軌跡得以控制，通過滾輪減少了維護(hù)人員對(duì)檢測(cè)元件調(diào)整，減輕作業(yè)人員的工作量。滾輪的具體工作：①當(dāng)設(shè)備向支架方向竄動(dòng)時(shí)，支架滑道反推滾輪，保證滾輪沿滑槽向設(shè)備方向移動(dòng)；②當(dāng)設(shè)備向支架的反方向竄動(dòng)時(shí)，支架與反饋裝置的間隙增大，為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的功能，新設(shè)計(jì)的滾輪在重力作用下沿滑槽向支架移動(dòng)，與支架滑道接觸從而補(bǔ)償竄動(dòng)間隙。

新設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置雖然設(shè)計(jì)有滑道，滑道在正常使用過程中能阻擋熱輻射對(duì)檢測(cè)元件的影響，但是在處理廢鋼過程中受高溫、長(zhǎng)時(shí)間熱輻射影響，檢測(cè)元件也極易損壞。因此，結(jié)合檢測(cè)元件的結(jié)構(gòu)及使用特性，在檢測(cè)元件的上方設(shè)計(jì)可供檢測(cè)元件冷卻的外冷水管，在冷卻水投用后延長(zhǎng)檢測(cè)元件的使用壽命，此方法安全有效、大大減少維修成本、方便快捷、效果顯著，真正實(shí)現(xiàn)降本增效。改進(jìn)優(yōu)化后備件的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益見表1。

表1 熱卷箱備件使用壽命

3 研究結(jié)論

通過對(duì)熱卷箱檢測(cè)裝置進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)設(shè)備的維護(hù)、維修方法進(jìn)行調(diào)整，提升備件性能，提高設(shè)備的安裝精度、運(yùn)行精度，從而有效延長(zhǎng)檢測(cè)元件的使用壽命，提高了設(shè)備的使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用，帶來了不小的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。