平整機(jī)的原理分析及其缺陷與對(duì)策探討

劉韋臣

【摘要】近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，工業(yè)技術(shù)也得以大幅進(jìn)步，市場(chǎng)需求方對(duì)于軋制帶材的板形質(zhì)量和力學(xué)性能提出了更高的要求與標(biāo)準(zhǔn)。為達(dá)到市場(chǎng)要求與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)軋制帶材進(jìn)行深加工便成為帶鋼生產(chǎn)企業(yè)的核心要?jiǎng)?wù)。而使用平整機(jī)對(duì)軋制帶材進(jìn)行小延伸率的軋制已經(jīng)成為一種提升板形質(zhì)量和力學(xué)性能的重要方式。然而，隨著時(shí)間推移，平整機(jī)缺陷導(dǎo)致的故障與問(wèn)題日益尖銳，鋼鐵企業(yè)管想要在行業(yè)白熱化競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，就必須要高度重視平整機(jī)缺陷問(wèn)題，并主動(dòng)尋求解決平整機(jī)現(xiàn)有缺陷的改進(jìn)措施。本文探討了平整機(jī)的工作原理與各部件作用，分析了平整機(jī)三種常見(jiàn)缺陷，并據(jù)此提出了具有針對(duì)性的改進(jìn)對(duì)策：通過(guò)對(duì)吹掃系統(tǒng)進(jìn)行多維度優(yōu)化改造，解決平整液殘留形成銹斑的缺陷;通過(guò)對(duì)噴吹導(dǎo)軌開(kāi)設(shè)油孔和油槽，解決噴吹導(dǎo)板卡死的缺陷;通過(guò)科學(xué)合理地設(shè)定與優(yōu)化平整機(jī)張力，解決帶鋼殘余應(yīng)力大引起帶鋼翹曲的缺陷，保證帶鋼生產(chǎn)企業(yè)在使用平整機(jī)進(jìn)行深加工過(guò)程中生產(chǎn)出板形質(zhì)量和力學(xué)性能符合更高標(biāo)準(zhǔn)的軋制帶材。

【關(guān)鍵詞】平整機(jī);缺陷;改進(jìn)對(duì)策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.007

1、平整機(jī)概述

正文涉及到的平整機(jī)為高強(qiáng)連續(xù)酸洗機(jī)組光整機(jī)，是4輥濕式平整機(jī)，其作用是除去帶鋼屈服點(diǎn)，提升帶材板形，控制帶材外表面光滑度，消除表面鋅花。

光整機(jī)的設(shè)備主要組成為：兩個(gè)液壓缸牌坊，一對(duì)上、下工作輥，一對(duì)上、下支撐輥，兩個(gè)輥壓液壓缸，一個(gè)軋制線(xiàn)調(diào)節(jié)裝置，輔助輥（包括：張力輥、防纏輥、水平導(dǎo)向輥、轉(zhuǎn)向輥），支撐輥驅(qū)動(dòng)，換輥裝置。

2、平整機(jī)工作原理

圖1所示為4輥式平整機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為工作輥彎輥裝置、下支承輥推上裝置、上支承輥平衡裝置、工作輥快速更換裝置、下支承輥傳動(dòng)裝置等。

工作輥彎輥裝置可以在規(guī)定范圍內(nèi)讓輥縫同板材形狀適配，借助操作側(cè)的彎輥缸能夠?qū)崿F(xiàn)上輥與下輥能夠?qū)崿F(xiàn)正、負(fù)彎曲，以此改善帶材自身存在的板形不符問(wèn)題。下支承輥的軸承座將生成的軋制力傳遞到推上油缸所在的壓力板上，通過(guò)裝載于推上油缸上的壓力傳感器測(cè)量軋制力，下輥位置則由同樣裝載于推上油缸上的位置傳感器進(jìn)行測(cè)量并加以控制。上工作輥位置由上部裝置測(cè)量并加以控制，可以保證帶材在生產(chǎn)過(guò)程中能夠保持一個(gè)恒定的軋制線(xiàn)高度。

為了保證生產(chǎn)效率，平整機(jī)一般會(huì)裝載工作輥快速更換裝置從而在機(jī)架內(nèi)部實(shí)現(xiàn)工作輥的自動(dòng)切換，可將切換時(shí)間控制在2分鐘。下支承輥借助大小不一的齒輪和萬(wàn)向軸來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)，以此確保平整機(jī)的工作輥能夠?qū)崿F(xiàn)高效的更換。軋制工作會(huì)在帶鋼表面附著平整介質(zhì)，而布置于出口處的大功率噴吹裝置可有效吹走這些介質(zhì)。

在設(shè)備前方裝載有張緊輥，由一對(duì)張緊輥和一根壓緊輥組成。布置在出口活套的出口位置，主要作用是拉拽出活套帶鋼，可生成最大為4.72kgf/mm2的后張力。張緊輥則布置在平整機(jī)出口處，可生成最大為4.55kgf/mm2的前張力。張緊輥由減速馬達(dá)單獨(dú)傳動(dòng)，其外表面進(jìn)行了毛化鍍鉻輥處理以解決輥?zhàn)泳炔桓摺⒛湍バ圆蛔愕娜毕荨Ｇ昂篑R達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生速度差從而形成張力，為后續(xù)軋制工作傳輸后張力。液壓缸通過(guò)連桿設(shè)備進(jìn)行壓緊操作，萬(wàn)向軸則是通過(guò)齒輪馬達(dá)傳動(dòng)完成夾送操作。壓緊輥的主要功能是在帶材喪失張力時(shí)進(jìn)行壓緊操作。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所示：

平整機(jī)的功能：通過(guò)帶材的軋制以?xún)?yōu)化其形裝、控制其光滑度，解決屈服平臺(tái)出現(xiàn)而導(dǎo)致的成品質(zhì)量下降。

平整機(jī)具有以下特性：應(yīng)用濕平整的工藝流程，向平整機(jī)進(jìn)口位置的工作輥表面噴射脫鹽水，能夠有效防止帶鋼粘結(jié);而吹氣設(shè)備則負(fù)責(zé)在后續(xù)流程中吹干帶材表面附著的脫鹽水;工作輥換輥裝置包括拖車(chē)和橫移平臺(tái)兩部分，在操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)各裝載了一套，在進(jìn)行工作輥更換時(shí)，新工作輥在操作側(cè)或傳動(dòng)側(cè)待命，舊工作輥借助拖車(chē)由牽引掛鉤（電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)其拖開(kāi)或聯(lián)接）聯(lián)接，拖向反方向，同時(shí)拖車(chē)將新工作輥拖入軋機(jī)，使得新工作輥與舊新工作輥實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)。拖車(chē)借助馬達(dá)與減速齒輪箱的速度控制操作，可在齒輪齒條上進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。工作輥在作業(yè)過(guò)程中會(huì)形成正向或負(fù)向彎曲，并由此實(shí)現(xiàn)輥型切換，并改變其受力分布情況，從而實(shí)現(xiàn)帶材板形的控制;支承輥平衡系統(tǒng)則能夠調(diào)整下支承輥位置，如果下支承輥損壞，支承輥平衡系統(tǒng)將調(diào)整輥的位置以避免磨損情況加重。而平整機(jī)正是通過(guò)以上的操作功能，實(shí)現(xiàn)了帶鋼的深加工。

由于平整機(jī)的各部件需要一定的間隙，難免會(huì)出現(xiàn)零件質(zhì)量高低不一和加工精度不高的問(wèn)題，在軋制作業(yè)中會(huì)形成振動(dòng)效應(yīng)，特別是軸承座與機(jī)架之間的間隙，會(huì)在設(shè)備高速運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線(xiàn)性振動(dòng)。該振動(dòng)會(huì)向扎制力方向釋放分力，導(dǎo)致帶材表面出現(xiàn)振痕。理論上來(lái)說(shuō)消除下二者之間的間隙，并向承座施加一個(gè)同向于帶材運(yùn)轉(zhuǎn)方向的力，就可以將振動(dòng)減弱，但實(shí)際作業(yè)中這是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閾Q輥時(shí)需要間隙。因此我們可以在軸承座上布置一個(gè)平衡液壓缸，借此對(duì)承座施加一個(gè)側(cè)方向上的力以減弱軸承垂直運(yùn)動(dòng)，并提升軋機(jī)座、軸承座的厚度，從而實(shí)現(xiàn)減弱振動(dòng)的目的。進(jìn)行卸壓操作時(shí)，原本膨脹的帶材產(chǎn)生還原運(yùn)動(dòng)，使得帶材于下支承輥軸承之間又重新產(chǎn)生了間隙。此舉既保障了帶鋼的板形質(zhì)量，也消除了帶材表面振痕的產(chǎn)生，也可以掌控到帶材的厚度。

3、平整機(jī)缺陷與對(duì)策

3.1 帶材表面平整液殘留形成銹斑

因?yàn)槠秸涸谧鳂I(yè)中其實(shí)際溫度較低，也不會(huì)進(jìn)行加熱升溫處理，而且在出口處利用壓縮空氣裝置也無(wú)法完全消除此問(wèn)題，導(dǎo)致液體的供應(yīng)量和壓力這兩個(gè)重要參數(shù)無(wú)法達(dá)到正常數(shù)值，從而無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，板材表面無(wú)法得到高效清洗，工作輥表面無(wú)法得到有效潤(rùn)滑與冷卻處理，最終讓軋制后的板材表面涂油不均勻、殘余大量油污，極易在表面形成銹斑。

該問(wèn)題須從多角度來(lái)進(jìn)行處理，通常包括以下幾方面：不同時(shí)間段的板材溫度變化情況、平整液實(shí)際溫度、平整液所選擇的型號(hào)與品牌。還需要理清平整機(jī)生產(chǎn)原理以明白銹斑產(chǎn)生的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)銹斑的科學(xué)控制，目標(biāo)時(shí)把銹斑產(chǎn)生的范圍縮減至板材產(chǎn)量1%。

首先，工作人員必須將進(jìn)料的表面溫度控制在20℃附近，這一步是防止銹斑產(chǎn)生的關(guān)鍵。

其次，工作人員要在配比、粘度和化學(xué)性方面對(duì)平整液的適應(yīng)能力進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，并主動(dòng)收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行診斷分析，以此作為調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)的依據(jù)，并嘗試改造空氣吹掃加熱系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際工作場(chǎng)景調(diào)整吹掃點(diǎn)的位置，并嚴(yán)格實(shí)行定期更換噴嘴。通過(guò)上述操作能夠有效消除銹斑的出現(xiàn)，從而大幅提升帶鋼生產(chǎn)企業(yè)的成品品質(zhì)。

3.2 帶材殘余應(yīng)力過(guò)大出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象

帶鋼生產(chǎn)企業(yè)可以從生產(chǎn)過(guò)程收集的大量真實(shí)數(shù)據(jù)得知，平整處理后的帶材內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力（橫向和軋向）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平整處理前的帶材，而且平整處理后的帶材出現(xiàn)的翹曲現(xiàn)象也與未作平整處理的帶材料有著較為明顯的差別，究其原因，主要是由于鋼鐵企業(yè)為了可以確保延伸率，因此當(dāng)軋制力不斷上升和提高到理想狀態(tài)，就僅僅可以增加出入口的張力。這樣得到的對(duì)策可以減少。這樣也造成了張力值攀升至平整時(shí)的兩倍，由此便造成了張力國(guó)代引起帶材形變程度不夠、不均勻。

針對(duì)此故障，可使用以下幾個(gè)策略：

首先，科學(xué)設(shè)置機(jī)器張力，以此確保帶材的殘余應(yīng)力能夠盡可能地下降。分析故障，我們可以得知故障是隨著張力的不斷增加而引發(fā)的帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力相應(yīng)加大，最后宏觀(guān)呈現(xiàn)在我們眼前的是帶材出現(xiàn)了十分明顯的翹曲現(xiàn)象。

其次，帶鋼生產(chǎn)企業(yè)與技術(shù)人員們需要進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，以此在保障憑證處理的延伸率以及板形質(zhì)量的前提下，發(fā)現(xiàn)平整處理中的張力、調(diào)整張力并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化張力，將平整段的張力與彎輥力降低至極限。能夠做到上述操作，就能夠切實(shí)有效的消除帶材出現(xiàn)的翹曲現(xiàn)象。

3.3 噴吹導(dǎo)板卡死

平整機(jī)出口側(cè)牌坊立柱之間裝有導(dǎo)板噴吹裝置，向帶鋼表面噴吹壓縮空氣，吹去軋制過(guò)程中粘在帶鋼表面的脫鹽水，噴吹裝置固定在噴吹導(dǎo)板上，噴吹導(dǎo)板由分別位于傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的兩只油缸驅(qū)動(dòng)，正常工作時(shí)，噴吹導(dǎo)板距離上工作輥5mm，換輥時(shí)，噴吹導(dǎo)板從工作位置縮回，實(shí)現(xiàn)工作輥快速更換。平整機(jī)運(yùn)行及換輥過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生噴吹導(dǎo)板動(dòng)作不靈活、傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)噴吹導(dǎo)板動(dòng)作不同步、甚至卡死現(xiàn)象，造成機(jī)組停機(jī)故障。導(dǎo)板和滑道之間缺少潤(rùn)滑，由于1680平整機(jī)工作輥更換比較頻繁，平均每班更換一次噴吹導(dǎo)板上下運(yùn)動(dòng)次數(shù)多，造成卡阻。

要有效地解決這個(gè)故障，可以在滑道內(nèi)部深2mm，寬6mm，長(zhǎng)680mm的油槽側(cè)面開(kāi)兩個(gè)Gl/4，每3M定期加油。如圖：

結(jié)語(yǔ)：

在帶鋼生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中平整機(jī)故障是不可避免的，而要想在行業(yè)的白熱化競(jìng)爭(zhēng)中保有差異性，首當(dāng)其沖便是要高度重視平整機(jī)存在的各種缺陷問(wèn)題，并主動(dòng)尋求切實(shí)有效的改進(jìn)措施。鋼鐵企業(yè)在日常生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)器的定期檢修工作，發(fā)現(xiàn)平整機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)故障，無(wú)論大小，都需要及時(shí)處理并改善。

本文探討了平整機(jī)的工作原理與各部件作用，分析了平整機(jī)三種常見(jiàn)缺陷，并據(jù)此提出了具有針對(duì)性的改進(jìn)對(duì)策：通過(guò)對(duì)吹掃系統(tǒng)進(jìn)行多維度優(yōu)化改造，解決了平整液殘留形成銹斑的缺陷;通過(guò)對(duì)噴吹導(dǎo)軌開(kāi)設(shè)油孔和油槽，解決了噴吹導(dǎo)板卡死的缺陷;通過(guò)科學(xué)合理地設(shè)定與優(yōu)化平整機(jī)張力，解決了帶鋼殘余應(yīng)力大引起帶鋼翹曲的缺陷，保證了帶鋼生產(chǎn)企業(yè)在使用平整機(jī)進(jìn)行深加工過(guò)程中生產(chǎn)出板形質(zhì)量和力學(xué)性能符合更高標(biāo)準(zhǔn)的軋制帶材，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有相當(dāng)積極的意義。

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