冷軋拉矯機裝置傳動系統(tǒng)故障分析及改進

石 凱

（河鋼邯鋼邯寶公司冷軋廠，河北 邯鄲 056015）

在冷軋板帶進行酸洗前，為了使帶鋼能夠充分地進行酸洗，并確保酸洗質(zhì)量，需要對板帶進行拉矯破鱗。拉矯機包括兩彎一平主體結(jié)構(gòu)和2、3號張力輥組，通過電機傳動使2號與3號張力輥之間產(chǎn)生速度差來建立起張力，主體再通過兩次彎曲、一次矯直單元來對帶鋼進行矯直，從而達到對熱軋帶鋼拉矯除銹的目的。

拉矯機的工作原理就是為了使板帶在拉伸、彎曲的聯(lián)合作用下發(fā)生塑性變形,由此實現(xiàn)板帶除銹平整工藝目的。其中主體壓下率和帶鋼延伸率的獲得是控制精度的關(guān)鍵。延伸率的產(chǎn)生主要由2、3號張力輥組的每根輥主傳動控制產(chǎn)生的速度差來實現(xiàn)，而拉矯機主體彎曲部分的壓下嚙合量是控制板帶除銹效果的關(guān)鍵參數(shù)。而不同材質(zhì)的帶鋼屈服強度不同，因此需要對應(yīng)不同的拉矯機工作輥輥徑。為了獲得穩(wěn)定的延伸率，需要帶鋼在通過整個拉矯機本體時速度均勻、張力穩(wěn)定，沒有突變、波動過大等現(xiàn)象。因此拉矯機傳動裝置的穩(wěn)定運行是保證帶鋼平穩(wěn)拉矯的關(guān)鍵因素。

1 拉矯機主體單元

按照板帶軋制方向來看，拉矯機主體結(jié)構(gòu)可分為兩個彎曲單元和一個矯直單元。其中兩個彎曲單元的結(jié)構(gòu)基本相同。每個彎曲單元中都是由2根轉(zhuǎn)向輥、2根工作輥及4組支撐輥成180°對稱布置組成。其中上轉(zhuǎn)向輥、上工作輥及支撐輥組安裝在上輥盒中。兩個彎曲液壓缸可帶動上輥盒上下運動。矯直單元中兩根轉(zhuǎn)向輥安裝在上輥盒中，一根工作輥及兩組支撐輥固定在下部。拉矯機主體單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 拉矯機主體單元結(jié)構(gòu)圖

拉矯機的彎曲、矯直單元中共有六個壓下液壓缸，每組液壓缸由一個比較閥進行控制。其中拉矯機壓下的壓力通過減壓閥固定設(shè)為100 bar。拉矯機彎曲、矯直單元中嚙合量的設(shè)定如下圖2所示。

圖2 拉矯機彎曲嚙合調(diào)整裝置

從圖2可以看出，拉矯機壓下結(jié)構(gòu)中彎曲嚙合量的調(diào)整是依靠帶編碼器的嚙合調(diào)整電機來實現(xiàn)的。當(dāng)需要更小的彎曲嚙合量時，嚙合電機帶動頂塊升起，由于彎曲液壓缸帶動上輥盒壓下時受到頂塊的機械極限位置限制，因此可以得到較小的嚙合量，反之則得到大的嚙合量。

2 拉矯機的模式分析

拉矯機工作有兩種模式：一種為張力模式，一種為延展率模式。生產(chǎn)線在停止?fàn)顟B(tài)下，拉矯機一直保持張力模式，等到生產(chǎn)線開動時，由LCO（線協(xié)調(diào)）或操作人員手動切換到延展率模式。圖3為2、3號張力輥組傳動電機及減速箱聯(lián)軸器的縱向布置圖。

圖3 張力輥組傳動布置

2.1 張力模式

從圖3中可以看出3-1、3-2電機分別為3號張力輥的1號輥和2號輥的主傳動電機，也叫做直動控制電機。2-1、2-2電機分別為2號張力輥的1號輥和2號輥的轉(zhuǎn)動電機，也叫差速電機。3-1電機與2-2電機之間、3-2電機與2-1電機之間均使用差速聯(lián)軸器連接。張力模式下可直接對3-1電機以及3號張力輥按照自己的速度進行速度設(shè)定，在這段區(qū)域3號張力輥是速度的主動輥，2號張力輥速度是根據(jù)3號張力輥的速度進行匹配的。由于3-1、3-2電機轉(zhuǎn)動輸出軸速度大于2-2、2-1的輸出軸轉(zhuǎn)速，使得帶鋼在拉矯機主體單元中建立起拉矯張力。在張力模式下，由于四個傳動電機都輸出扭矩，且受板帶中不同板型、材質(zhì)等干擾因素的影響，極易使同步聯(lián)軸器中產(chǎn)生瞬時高張力作用，從而導(dǎo)致聯(lián)軸器齒輪被磨平損壞，造成事故停車。

2.2 延展率模式

延展率模式也叫高張力模式。在該模式工作下，2號張力輥電機2-1、2-2不再向2號張力輥提供轉(zhuǎn)動力矩，而是通過3號張力輥電機3-1、3-2的傳動軸連接起來，再由行星齒輪進行速度配比，此時2號張力輥電機會根據(jù)不同的張力需求以及速度的實時變化來實時改變齒輪比。2號張力輥的轉(zhuǎn)動是靠3號張力輥傳動電機通過減速箱變速實現(xiàn)的差速傳動，這樣能夠保證在2、3號張力輥組之間形成穩(wěn)定的張力差。這種模式下由于張力完全是靠行星減速箱產(chǎn)生，因此此時減速箱負(fù)荷較大，加劇了減速箱的磨損。

3 傳動機構(gòu)的優(yōu)化改進

1）針對張力模式下傳動聯(lián)軸器易損壞的特點，在生產(chǎn)中應(yīng)盡量使用延伸率模式，同時制定合理的周期加油計劃，對于易損壞的高速側(cè)聯(lián)軸器，制定了一年為周期的強制報廢更換制度，以避免工作中出現(xiàn)事故停車。

2）在程序設(shè)定上，為了實現(xiàn)拉矯機的穩(wěn)定運行，避免因拉矯機張力超極限而導(dǎo)致停車現(xiàn)象發(fā)生，通過修改控制程序，即確定“兩個張力點——高報警（430kN）和正常張力值（200 kN）”：當(dāng)張力大于430 kN時產(chǎn)生控制信號,在延伸率工作模式下系統(tǒng)程序控制延展率為上限設(shè)定值；當(dāng)計算張力設(shè)定值小于200 kN時，使拉矯機工作在當(dāng)前延伸率設(shè)定值下，這樣就確保了拉矯機張力值穩(wěn)定在430 kN以下。通過以上改進,實現(xiàn)了酸洗工藝段的正常運行，后期未出現(xiàn)因為拉矯機張力過大而造成的工藝段快停，降低了2號張力輥組減速箱的磨損，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

在冷軋生產(chǎn)過程中，通過從控制程序上對拉矯機傳動中出現(xiàn)的設(shè)備問題進行了優(yōu)化改進，保證了拉矯機的穩(wěn)定運行，同時加強了關(guān)鍵聯(lián)軸器加油和更換的周期管理，實現(xiàn)了冷軋拉矯機裝置的長期穩(wěn)定運行，從而為產(chǎn)線的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出一份貢獻。