郭 軍

(中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

中國重型機械研究院設計成套天圓銅業(yè)四輥粗中軋機組，在我院原有四輥銅帶軋機上采用多項新技術設備，提高機組自動化程度，裝機水平國內(nèi)先進，最終產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成品厚度0.3 mm時厚度公差5 μm，成品率98%，使得用戶極大的擴展了產(chǎn)品的市場占有率。

2 用戶原料及成品要求

機組主要原料是連鑄坯，材料以錫磷青銅，白銅為主，特點是較硬，彈性大，易加工硬化。

來料規(guī)格

厚度/mm ≤16

寬度/mm 300～450

卷內(nèi)徑/mm 500～800

卷外徑/mm 1000～1600

卷重/t Max 6

成品尺寸

厚度/mm 0.5～5

精度/mm 0.5±0.005 1.0±0.008

板形/I ≤50

層間錯層量/mm 1

卷內(nèi)徑/mm 508

卷外徑/mm 1000～1900

卷重/t Max 6

3 機組主要技術參數(shù)

最大軋制速度/m·min－1360

最大軋制壓力/kN 8000

最大軋制力矩/kN·m 120

最大彎輥力(單邊)/kN 300

輥系規(guī)格/mm Φ330/Φ760×640

軋制速度

小卷筒軋制時/m·min－10～150～360

大卷筒軋制時/m·min－10～220

速度精度

穩(wěn)態(tài)/% ±0.1

加減速時/% ±0.5

開卷機卷筒漲縮范圍/mm Φ470～Φ850

開卷速度/m·min－10～120

開卷張力范圍/kN 5～50

卷取速度

小卷筒/m·min－10～160～360 m

大卷筒/m·min－10～190

卷取張力范圍

小卷筒/kN 5～100

大卷筒/kN 10～100

軋機傳動方式 工作輥傳動

4 機組的生產(chǎn)工藝流程和設備組(圖1)

圖1 生產(chǎn)工藝流程及設備組成Fig．1 Composition of the production process and equipment

5 機組功能特點及自動化

軋機具有全液壓壓上，工作輥彎輥系統(tǒng)和分段冷卻，壓下調(diào)偏等板形調(diào)整手段。工作輥快速換輥:工作輥換輥時間5 min，支承輥30 min。工作輥及支承輥采用四列短園柱滾子軸承，支承輥軸承采用油霧潤滑，并具有軸承溫度檢測功能。開卷機采用左右雙柱頭型式，由漲縮缸驅動齒條齒輪實現(xiàn)卷筒漲縮，在開卷支架上配收紙裝置及壓輥。左右卷取機采用大小卷筒，小卷筒采用四斜楔卷筒。主機及卷取機有準確停車功能。

采用兩級計算機控制，具有恒輥縫，恒軋制壓力，厚度預監(jiān)控功能。主軋機，開卷機，左右卷取機采用直流電機傳動，全數(shù)字直流調(diào)速裝置。采用PLC可編程控制。具有過載保護，斷帶保護和緊急停車等安全保護系統(tǒng)。開卷機具有CPC裝置及上卷高度自動對中裝置。工藝潤滑配備精密過濾機。帶材除油采用輥式除油和氣刀除油。具有工藝過程參數(shù)的預設定、工藝過程參數(shù)和設備關鍵參數(shù)的檢測、顯示及故障報警系統(tǒng)。采用二氧化碳自動滅火系統(tǒng)。主軋機具有排煙和油霧凈化系統(tǒng)。

6 關鍵設備技術特點

(1)大漲縮雙柱頭開卷機為帶材開卷時提供帶材后張力，設有CPC浮動對中裝置保證開卷軋制帶材與軋制中心對中，開卷柱頭正上方配帶油馬達傳動的可升降壓輥幫助開頭及防止松帶，開卷機還帶有由力矩電機驅動的收紙裝置將來料墊紙回收利用。

開卷機分為左右柱頭，機組來料是無心卷，易松卷，內(nèi)圈料頭易翹曲，開卷卷筒內(nèi)徑調(diào)節(jié)范圍由Φ470～Φ850 mm，變化范圍達380 mm，一般棱錐式卷筒結構很難達到這樣的漲縮范圍，機組采用了齒條軸－齒輪－齒條結構，即由漲縮油缸驅動齒條軸經(jīng)過齒輪帶動裝在開卷柱頭上可徑向移動的四片扇形塊上的齒條運動，實現(xiàn)柱頭的漲縮，齒輪模數(shù)12 mm，操作方便，獲得用戶認可。

(2)雙卷筒大張力卷取機。卷取機設有大卷筒和小卷筒，并且所配減速箱，可根據(jù)工作制式進行大小卷筒切換及小卷筒的高低速度切換，大卷筒鉗口由液壓缸直接控制。小卷筒采用四斜楔結構，小卷筒鉗口由兩組Φ40 mm鉗口缸控制并增加兩組疊簧使得鉗口復位更加快速靈活，大小卷筒鉗口都能夠自動準確定位，使得鉗口自動定位在喂料位置，帶頭由此可快速順利進入鉗口。

圖2 卷取機工作原理圖Fig.2 Winder schematic

卷取機工作原理如圖2所示，離合器A、B配合實現(xiàn)5個位置三種速度，一種用于大卷筒，其余為小卷筒的高低速度;四種工作狀態(tài):A、B均脫開位，電機空轉。A為脫開位，B為投入位，大卷筒工作。A為低速位，B為脫開位，小卷筒低速。A為高速位，B為脫開位，小卷筒高速。機械上由背靠背的兩個油缸組合出全伸，全縮，一伸一縮三個動作對應離合器A的三工位控制。

(3)電氣傳動關鍵技術。機組來料與成品厚度比為32∶1，張力變化范圍更達45倍，采用雙電機串聯(lián)，且進行高低速度切換。電氣系統(tǒng)完成如下控制要求①在調(diào)試中電機單動時采用速度系統(tǒng)，機組聯(lián)動時采用張力系統(tǒng)。②穿帶喂料過程使用速度控制系統(tǒng)，一旦帶材進入軋機，檢測到軋制力信號，卷取機自動切換到張力系統(tǒng)。同理，甩尾軋制時，作為開卷用的卷取機一旦鉗口松開，電流低于設定值，系統(tǒng)自動切換到速度模式，防止飛車。③銅帶軋機在加減速過程中，對張力精度異常敏感，為保證張力動態(tài)控制精度具有動態(tài)力矩補償，用于克服機械慣性及摩擦力矩的補償。補償控制防止在小張力軋制時機組起停及機組加減速引起斷帶，提高張力控制精度，進而減少張力波動引起的銅帶板形惡化，提高機組生產(chǎn)效率有關鍵性意義。④在卷徑變化中為保證張力恒定，系統(tǒng)設有初始卷徑設定及卷徑計算功能，對卷徑的變化進行智能濾波，確保卷徑信號準確，是張力控制精度保證的手段，也直接保證了準確停車功能的實現(xiàn)。⑤銅帶軋制斷帶時有發(fā)生，系統(tǒng)設有斷帶保護裝置。斷帶發(fā)生，軋機快速停車，卷取張力快速解除，壓輥自動壓下，厚控系統(tǒng)控制輥縫自動打開，測厚儀快速退出。

機組張力控制精度穩(wěn)態(tài)時達最大張力值的±1%，加減速時達到±3%，卷取機速度分檔合理，多種軋制規(guī)程下均能穩(wěn)定運行，適用并滿足帶材生產(chǎn)工藝要求。

7 結束語

該機組投產(chǎn)一年多來，運轉可靠，自動化水平及操作方便性深得用戶贊揚，為用戶帶來穩(wěn)定可靠的現(xiàn)金流。

［1］ 鄒家祥．軋鋼機械［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1992．