臥式活套遞推車啟停裝置的改進

馬 威

上海電氣上重碾磨特裝設備有限公司 上海 200245

1 改進背景

隨著生產技術的發展,帶鋼生產工藝的要求越來越高,要求輔助作業時間短、產量高,由此,全連續軋制生產得到廣泛應用。全連續軋制指帶鋼在進入軋機前,由焊機將兩根帶鋼的頭部和尾部焊接在一起,這樣軋機只需穿帶一次,就可以連續不斷地軋制下去,從而省去常規軋制穿帶和甩尾過程,大大提高生產效率[1-2]。全連續軋制生產工藝要求帶鋼連續運行生產,同時能夠維持足夠的上卸卷、矯直、焊接、剪切等輔助作業時間。為了滿足以上要求,活套成為帶鋼連續生產機組中必不可少的設備。活套能否正常運行,直接關系到機組的產量和作業率[3-4]。

目前,帶鋼連續生產機組中活套的結構型式主要有四種:帶鋼水平運行的臥式活套、帶鋼豎直運行的立式活套、帶鋼堆積運行的坑式活套、帶鋼纏繞運行并可改變運行方向的盤式活套。臥式活套在酸軋機組中得到廣泛應用,主要優點是豎直高度低、帶鋼轉向輥少、帶鋼張力容易保持恒定[5]。

筆者介紹某1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組中臥式活套的結構組成和工藝流程,針對現場使用過程中發現的部分活套遞推車啟停失靈問題進行分析,進而提出經濟、合理的改進措施。

2 活套結構組成

1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組臥式活套主要結構如圖1所示。活套固定門由框架和托輥組成,安裝于活套左側,主要用于對糾偏后流入流出活套的每層帶鋼起轉向和支撐作用。遞推車在活套車的推拉下往復運動,當活套充套時,對帶鋼起支撐作用。該機組臥式活套根據行程共布置有九臺遞推車及啟停裝置。活套車主要由車架、三個轉向輥、五個托輥、兩個鋼絲繩輪組成,在鋼絲繩拉力或帶鋼張力的作用下進行往復運動,從而完成帶鋼的充套或放套。軌道裝配由標準鋼軌拼接組成,通過軌道壓板固定于預埋墊板上。

傳動卷揚如圖2所示,是活套車的驅動系統,由電機、減速機、卷筒、底座等組成。電機通過減速機帶動卷筒旋轉,鋼絲繩一頭纏繞固定在卷筒上,另一頭先后繞過轉向固定繩輪、活套車繩輪,固定于鋼絲繩固定裝置。卷筒旋轉收放鋼絲繩,從而控制活套車運動。緩沖裝置安裝于活套入出口的地基上,當活套車處于左右極限位置時,起到緩沖保護作用[6]。

圖2 傳動卷揚

3 入口段工藝流程

1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組入口段工藝布置如圖3所示。在活套的入口側,兩臺開卷機輪流工作,一臺開卷機工作時,另一臺開卷機做開卷前準備。一卷帶鋼開卷完成后,另一臺開卷機上的帶鋼開始開卷,這樣在前一卷帶鋼的帶尾到達焊機時,后一卷帶鋼的帶頭也能及時到達焊機,在焊機中焊接為連續不斷的帶鋼。入口段的速度變化主要是由不同帶鋼頭尾焊接造成的。當前一卷帶鋼進入焊機準備的時候,帶鋼降速甩尾,然后進入橫切剪,停止后切尾,之后將帶尾送至焊機的出口,再次停止。在這一過程之前,后一卷帶鋼頭部已被送至焊機的入口處準備。帶鋼帶頭慢速前行,帶尾慢速后退,在焊機處對接、焊接、剪切。確認焊縫質量無誤后,帶鋼升速至高于酸洗工藝段的速度,經過四輥張力輥及雙輥糾偏裝置充入活套,完成充套過程。充套完成后,開卷段速度降至酸洗工藝段速度同步運行。當下一卷帶鋼帶頭和上一卷帶鋼帶尾到達焊機進行焊接時,張力輥停止轉動,帶鋼停止充入活套,酸洗工藝段則繼續運行,此時帶鋼由臥式活套提供,完成放套過程。焊接完成后,帶鋼以高于酸洗段的速度充入活套。如此循環運行,從而完成全連續酸洗軋制[7]。

圖3 入口段工藝布置

4 現場問題

1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組在現場調試運行時,常產生遞推車無法準確定位并停止的現象,并且活套充套速度越快,產生該現象遞推車的數量就越多,導致活套內帶鋼因無法得到有效支撐而不能平穩運行,存在較大的安全隱患。

根據現場現象,初步推斷是遞推車啟停裝置存在缺陷,無法滿足使用要求,必須對遞推車啟停裝置進行分析和改進。

5 遞推車啟停結構及工作原理

從節約生產成本的角度出發,1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組臥式活套遞推車啟停裝置未采用成本較高的力矩卷筒形式,而是采用結構小巧、成本低廉的脫掛鉤形式[8],其基本結構如圖4所示。初始狀態時,1號遞推車和2號遞推車緊靠在一起,安裝在1號遞推車上的帶定位軸擺動鉤緊鉤在2號遞推車鉤塊上,安裝在2號遞推車上的帶定位軸擺動鉤緊鉤在前列遞推車的鉤塊上,依次類推,安裝在最后一列遞推車上的帶定位軸擺動鉤緊鉤在活套車的鉤塊上。臥式活套充套時,鋼絲繩牽引活套車,活套車牽引遞推車,前列遞推車牽引后列遞推車,這樣依次向右運動。當1號遞推車運動到定位座時,擺動鉤上的定位軸先接觸到定位座小斜面,帶動擺動鉤抬起。定位軸運動至小斜面頂部,此時擺動鉤尚未完全脫鉤,遞推車繼續向右移動,接觸大斜面后繼續抬起。當運動至大斜面頂部時,擺動鉤脫鉤,同時止動緩沖器接觸1號遞推車,阻止其繼續向右運動,2號遞推車脫離,并繼續向右運動。1號遞推車擺動鉤上的定位軸在重力作用下沿大斜面回落至定位座溝槽中,從而完成1號遞推車定位。臥式活套放套時,帶鋼張力驅動活套車,活套車推動遞推車,前列遞推車推動后列遞推車,這樣依次向左運動。2號遞推車鉤塊接觸擺動鉤鉤頭,并推動擺動鉤鉤頭克服彈簧拉力旋轉。鉤塊接觸擺動鉤下側弧面襯板,推動擺動鉤向上旋轉,帶動定位軸脫離溝槽。擺動鉤鉤頭此時也脫離鉤塊,在彈簧拉力下復位。同時2號遞推車與1號遞推車接觸,推動1號遞推車一起向左運動,至此完成一次遞推車啟停的循環。

圖4 遞推車啟停裝置結構

6 問題原因分析

6.1 機組主要技術參數

1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組的主要技術參數見表1。

6.2 遞推車運行速度

臥式活套運行速度圖如圖5所示。T1為焊接輔助時間,T2為充套時間,T3為臥式活套與酸洗工藝速度同步運行時間。AB段為臥式活套內帶鋼從酸洗工藝速度減速到停機,表征放套開始。BC段為帶鋼停機,表征放套過程。CD段為帶鋼從停機加速到酸洗工藝速度,表征放套結束。DE段為帶鋼從酸洗工藝速度繼續加速到充套速度,表征充套開始。EF段為帶鋼保持充套速度運行,表征充套過程。FG段為帶鋼從充套速度減速到酸洗工藝速度,表征充套結束。GH段為帶鋼與酸洗工藝同步運行。HI段為帶鋼從酸洗工藝速度減速到停機,開始下一個鋼卷帶鋼的放套。S1為充入臥式活套的帶鋼長度,S2為維持酸洗工藝段連續運行所需要的帶鋼長度,V0為最大充套速度。

為保證機組連續運行,充入到臥式活套內的帶鋼長度至少等于入口段降速、焊接、加速時間內酸洗工藝段所需要的帶鋼長度[9],即S1≥S2。加減速的影響忽略不計,則有:

VT1≥(V0-V)T2

(1)

一個鋼卷帶鋼的長度L為:

L=V(T1+T2+T3)

(2)

當鋼卷長度一定,同步運行時間T3為0時,機組以最大酸洗工藝速度運行。聯解式(1)、式(2),可得最大充套速度V0為:

表1 機組主要技術參數

圖5 臥式活套運行速度圖

(3)

1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組的原料鋼卷帶鋼長L為1 500 m,最大酸洗速度V取200 m/min,焊接輔助時間T1為2.5 min,代入式(3)求得最大充套速度V0為300 m/min。

充套時遞推車速度V1為[10]:

V1=(V0-V)/n

(4)

式中:n為活套層數,1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組n為6。

放套時遞推車速度V2為:

V2=V/n

(5)

6.3 現場分析

根據臥式活套遞推車啟停裝置的結構和工作原理,結合現場實際情況分析遞推車無法準確定位的原因。當臥式活套充套速度較大時,止動緩沖器的緩沖作用不明顯,導致遞推車在較大反作用力下瞬時反向運動。當遞推車反向運動速度大于擺動鉤上定位軸沿定位座斜面下落速度時,定位軸無法落入定位座的溝槽中,從而造成遞推車脫鉤的現象。

7 改進措施

通過對1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組臥式活套遞推車啟停裝置現場工況的分析,對原有遞推車啟停裝置進行三方面改進。

第一,止動緩沖器采用液壓緩沖器。

遞推車的質量為2 600 kg,最大速度為50 m/min,根據計算,得到遞推車的最大動能為903 J。原來遞推車啟停裝置上裝有兩個HX-40型起重機橡膠緩沖器,每個緩沖器的緩沖容量為400 J[11],無法滿足完全吸收遞推車動能使遞推車平穩停止的工況要求。綜合考慮,利用現場的安裝支架,更換為四個結構小巧、緩沖容量為300 J的液壓緩沖器,從而滿足要求。

第二,在擺動鉤的定位軸上增加配重塊。

為保證擺動鉤的定位軸能夠克服摩擦阻力快速回落到定位座溝槽中,在現有定位軸上增加配重塊。改進后擺動鉤如圖6所示。

圖6 改進后擺動鉤

第三,定位座采用雙溝槽定位結構,增加最終位置檢測。

為防止因意外因素導致的擺動鉤定位軸無法落入定位座溝槽中的情況出現,定位座由原來的單溝槽結構改為雙溝槽結構。同時增加接近開關對遞推車的位置進行檢測,確保遞推車最終停止。雙溝槽定位如圖7所示。

8 結束語

通過現場1 450 mm不銹鋼酸軋聯合機組多臺臥式活套遞推車啟停裝置的改進實踐,表明改進后遞推車啟停平穩可靠,結構簡單合理,對日后遞推車啟停裝置的設計具有參考價值,對其它機組遞推車啟停裝置的改進也具有借鑒意義。

圖7 雙溝槽定位