姜榮昌，宋智良

我公司設(shè)計(jì)制造的酸洗連軋機(jī)組已經(jīng)有多臺套投產(chǎn)運(yùn)行。但是現(xiàn)場生產(chǎn)中，在活套設(shè)備部分總存在帶鋼跑偏的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組的生產(chǎn)效率。為此在設(shè)計(jì)50萬噸1320不銹鋼退火酸洗線退火段活套時，在設(shè)備結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，以求徹底解決上述問題。

該生產(chǎn)線來料為寬度800～1 300 mm、厚度2～6 mm的熱軋不銹鋼帶?；钐椎膸т摯鎯α看?，為四層活套，最大儲量為480 m。機(jī)組出入口速度120 m/min，軋制速度60 m/min，鋼卷內(nèi)徑入口?760 mm，出口?610 mm，外徑?2 200 mm。

為確保帶鋼在活套內(nèi)不跑偏，此次設(shè)計(jì)的活套車部分增加了伺服對中機(jī)構(gòu)，并采用電纜滑車移動配電。

1 活套整體布置

該退火段的臥式活套設(shè)置在退火爐下方，由活套卷揚(yáng)機(jī)、活套車、活套中間車、伺服糾偏系統(tǒng)、鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪等部分組成（見圖1）。當(dāng)活套充套時，活套卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪組帶動活套車和活套中間車移動，實(shí)現(xiàn)充套；當(dāng)活套放套時，由鋼絲繩拉動活套車及中間車實(shí)現(xiàn)放套。新增加的伺服糾偏系統(tǒng)安裝在活套車上，實(shí)時控制活套段帶材的運(yùn)行。

圖1 臥式活套整體布置圖

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 活套車

活套車由車體、平臺、伺服對中液壓站、伺服對中液壓缸、糾偏輥及車體連接鉤等組成。在活套車的車體上固定有兩個動滑輪組，用于牽引活套車?；钐总嚨能囶^部裝有凸輪，連接活套中間車。

針對帶鋼在活套輥上跑偏的問題，此次設(shè)計(jì)中在活套車平臺上增加了由伺服對中液壓站控制的液壓缸對帶鋼實(shí)時糾偏，并且由于該退火段的活套是四層活套，所以采用的是雙糾偏技術(shù)；其中一套糾偏系統(tǒng)是將?1 500 mm活套輥的一端鉸接，另一端由伺服對中液壓缸控制，并且通過剛性連接與?400 mm的轉(zhuǎn)向輥聯(lián)動。另一套糾偏系統(tǒng)不與轉(zhuǎn)向輥連接聯(lián)動。

本次采用的對中檢測儀器是電容式探測器，其優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)帶材寬度發(fā)生變化時，無需重調(diào)探測器的位置，對生產(chǎn)過程中板帶運(yùn)行的波動、板型翹曲以及波浪形帶邊缺陷等也不敏感；由于測量電路采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)，消除了寄生電容的影響，而且使用時無需再進(jìn)行標(biāo)定及其它人工調(diào)節(jié)，大大節(jié)省操作準(zhǔn)備時間；探測器采用鎧裝式結(jié)構(gòu)，能將傳感部件屏蔽保護(hù)起來，不會受到環(huán)境因素干擾，而且由于探測器以積木式架構(gòu)裝配成一體，易拆易裝，即使在現(xiàn)場穿帶時進(jìn)行安裝也十分方便且無需切斷或移去帶材，從此省卻以往需重新穿帶的麻煩。

2.2 活套中間車

由于此次設(shè)計(jì)活套的長度較長，所以需要根據(jù)帶鋼的懸垂量設(shè)計(jì)活套中間車?；钐字虚g車由托輥、車體、連接裝置等部分組成。

活套中間車的連接裝置由凸輪、連接鉤和定位裝置等部分組成。當(dāng)活套車充套時，各活套中間車依次通過車體上的凸輪與另一個車體讓連接鉤的連接付一同運(yùn)動。當(dāng)中間車到達(dá)限位裝置時，由機(jī)械裝置將凸輪和連接鉤脫開并實(shí)現(xiàn)活套中間車的定位，直到充套結(jié)束。

在中間車設(shè)計(jì)中，針對以往現(xiàn)場出現(xiàn)的托輥損壞問題，對損壞托輥現(xiàn)場勘查研究后，發(fā)現(xiàn)根本原因在于托輥兩端的孔用彈性擋圈承載能力有限，當(dāng)帶鋼對托輥的拉力超過一定值時，擋圈就會斷裂。重新設(shè)計(jì)后，在新結(jié)構(gòu)中每層共設(shè)置2排4個托輥，當(dāng)帶鋼通過托輥時，可以大大地降低托輥彈簧卡環(huán)的受力，保證生產(chǎn)線的順利運(yùn)行。

2.3 活套移動電纜車

由于在活套中設(shè)置了伺服對中系統(tǒng)，所以移動供電成為設(shè)計(jì)時必須考慮的問題。在該活套設(shè)備中采用了移動滑車攜帶并存儲電纜（見圖2），當(dāng)活套車移動時，也帶動滑車在工字鋼軌道上移動，實(shí)現(xiàn)移動供電。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)可以不受信號量的影響，且安裝拆卸都十分方便。

圖2 移動電纜車

2.4 活套卷揚(yáng)機(jī)

活套卷揚(yáng)機(jī)是活套車的驅(qū)動裝置。卷揚(yáng)機(jī)由交流變頻電機(jī)通過齒輪箱傳動卷筒牽引活套車運(yùn)動。設(shè)計(jì)時應(yīng)將活套卷揚(yáng)機(jī)安置在遠(yuǎn)離活套轉(zhuǎn)向滑輪組的位置，這樣可以保證卷揚(yáng)鋼絲繩在繞進(jìn)和繞出卷筒時偏離螺旋繩槽兩側(cè)的角度不大于3°。鋼絲繩卷筒上帶有接近開關(guān)，可以防止鋼絲繩纏繞。

卷揚(yáng)電機(jī)上裝有檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速的增量型編碼器和380 V電磁制動器，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。

2.5 活套鋼絲繩裝置

活套部分有兩個滑輪組，分別用地腳螺栓把在地基上，通過滑輪組使鋼絲繩轉(zhuǎn)向。在鋼絲繩的固定端設(shè)有高性能緩沖器（見圖3），當(dāng)鋼絲繩過張力時，由相關(guān)接近開關(guān)發(fā)出報警信號。

3 活套設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算

3.1 活套電機(jī)轉(zhuǎn)矩確定

活套電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定由多個變量決定，其公式如下：

式中，TM—活套電機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）；TF—張力力矩（N·m）；T1—慣性力矩 （N·m）；TB—帶鋼彎

圖3 鋼絲繩固定裝置

曲力矩 （N·m）；TH—摩擦力矩 （N·m）；

△TF—張力力矩修正值（N·m）。其中：

式中，F(xiàn)—鋼絲繩設(shè)定張力（N）；D—卷筒直徑（mm）；i—速比。

慣性力矩T1主要考慮在充放套過程中卷揚(yáng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)動慣量在加減速過程中產(chǎn)生的力矩，其值和加速度、卷筒轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)。

式中，J0—卷筒轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2）；a—加速度（m/s2）。

TB和帶鋼厚度H的二次方、帶鋼寬度W、帶鋼屈服強(qiáng)度σs成正比。

式中，W—帶鋼寬度（mm）；H—帶鋼厚度 (mm)；σs—帶鋼屈服強(qiáng)度 （N/mm2）。

TH一般視為常量，補(bǔ)償電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2%以下。

活套建張完成后，將計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)矩做為給定值傳送至傳動裝置。

3.2 緩沖器壓縮量選取

鋼絲繩固定端的高性能緩沖器是活套正常運(yùn)行的重要組成部分。應(yīng)根據(jù)鋼絲繩張力選擇高性能緩沖器（見圖4）。在機(jī)組正常工作的情況下，其壓縮量應(yīng)為147 mm。

3.3 活套帶鋼懸垂量分析

活套的中間車數(shù)量是通過帶鋼的懸垂量和帶鋼的材質(zhì)等因素確定的。

圖4 緩沖器力能曲線

式中，H—帶鋼的懸垂量（mm），ρ—帶鋼的密度（kg/mm3）；L—兩托輥之間的距離（mm）；T—帶鋼的張力（N/mm2）

可以看出，帶鋼的懸垂量與帶鋼的密度，兩托輥之間的距離和帶鋼的張力有關(guān)，對于本文的活套設(shè)備，則主要考慮帶鋼的張力和兩托輥之間的距離。帶鋼的張力和帶鋼的材質(zhì)有關(guān)，本文中的帶鋼張力T=7 N/mm2?；钐字虚g車中兩托輥之間的距離L=16 800 mm。帶入公式（5） 中，經(jīng)計(jì)算H=4 mm。滿足帶鋼生產(chǎn)過程中的要求，活套的中間車設(shè)計(jì)合理。

4 結(jié) 語

該50萬噸熱軋不銹鋼退火酸洗線是我公司第一條自主開發(fā)的大型連續(xù)自動化生產(chǎn)線。本文在解決以往生產(chǎn)線中出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出該新型活套設(shè)備。目前，該機(jī)組已經(jīng)投產(chǎn)，糾偏系統(tǒng)工作正常，沒有發(fā)生帶鋼跑偏和托輥損壞等問題。

[1]電氣傳動自動化技術(shù)手冊/天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所編著.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6.

[2]曲克.軋鋼工藝學(xué)【M】.北京.冶金工業(yè)出版社.1991.

[3]崔朋.1420mm冷連軋入口活套控制【J】.一重技術(shù).2011第1期（總139期） .

[4]馬桂敏等.板帶酸洗線臥式螺旋活套的設(shè)計(jì)分析.河北冶金,2007.

[5]孫業(yè)華、王珩.萊鋼1500 mm熱連軋活套控制技術(shù).中國鋼鐵業(yè),2007.