牛宇， 郭靜

（邯鋼連鑄連軋廠，河北 邯鄲056015）

1 引 言

卷取夾送輥系統(tǒng)是熱軋工藝中的主要設(shè)備之一，該設(shè)備在整個(gè)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它能否正常運(yùn)行將直接影響著熱軋帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。邯鋼CSP生產(chǎn)線自1999 年投產(chǎn)以來(lái)一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，夾送輥系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、異常振動(dòng)、事故堆鋼等問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題我們對(duì)夾送輥系統(tǒng)進(jìn)行了一些探索和優(yōu)化，取得了一定成效。

2 設(shè)備概況

圖1 夾送輥系統(tǒng)布局圖

邯鋼CSP 生產(chǎn)線共安裝有2 套夾送輥，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基本相同，主要由機(jī)架輥1、上夾送輥及搖臂2、夾送輥液壓控制系統(tǒng)3、活門板4、下夾送輥5、機(jī)架6 等部分組成，如圖1 所示。

上夾送輥及搖臂2 通過(guò)兩個(gè)輥縫設(shè)定液壓缸設(shè)定輥縫，下夾送輥5 軸承座通過(guò)兩個(gè)液壓缸鎖緊定位調(diào)整偏心量。

3 夾送輥系統(tǒng)在生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

夾送輥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是保證順利生產(chǎn)的前提，也是保證產(chǎn)品的良好表面質(zhì)量及卷型的前提，其意義非常重大。邯鋼CSP 卷取機(jī)上夾送輥是一個(gè)長(zhǎng)1830mm、直徑為880～900mm 的空心輥?zhàn)?，原始輥型的剖面為矩形；下夾送輥是一個(gè)長(zhǎng)1830mm、直徑為470～500mm 的實(shí)心輥?zhàn)樱驾佇偷钠拭嬉矠榫匦?。上夾送輥兩側(cè)各有一個(gè)液壓缸，通過(guò)液壓缸實(shí)現(xiàn)上下夾送輥的輥縫，即位置控制。過(guò)鋼時(shí)，亦通過(guò)液壓缸保證夾送力，即卷鋼時(shí)可滿足合理的壓力控制及力矩控制，同時(shí)保證速度控制。邯鋼連鑄連軋廠CSP 生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來(lái)，夾送輥系統(tǒng)不斷出現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)常造成堆鋼及停澆事故：

（1）在軋制過(guò)程中，上、下夾送輥轉(zhuǎn)動(dòng)噪音很大、振動(dòng)異常，即壓力控制和位置控制達(dá)不到理論設(shè)計(jì)狀態(tài)，造成軋制很不穩(wěn)定，容易引起設(shè)備事故；

（2）在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)是上夾送輥操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)的控制力偏差大、位置偏差大，使夾送輥系統(tǒng)在卷鋼過(guò)程中不就緒或待鋼時(shí)間延長(zhǎng)，造成堆鋼事故；

（3）在更換新夾送輥或運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定時(shí)，不能正常完成，造成軋鋼等待時(shí)間延長(zhǎng)或停澆事故。夾送輥的更換周期為20～30 天，經(jīng)統(tǒng)計(jì)測(cè)量，見(jiàn)圖2，下機(jī)上夾送輥的輥徑磨損量為1.5～2.5mm，下夾送輥的輥徑磨損量為1～1.5mm。夾送輥的輥身長(zhǎng)1830mm，而卷取機(jī)軋制的帶鋼的寬度基本上都在1250～1500mm 之間，偶爾軋制1600mm、1680mm 寬度的帶鋼。所以，夾送輥在線使用一定時(shí)間時(shí)，夾送輥輥面在帶鋼寬度方向上的磨損加劇，而夾送輥輥面的邊部因?yàn)椴唤佑|鋼帶，沒(méi)有磨損。經(jīng)測(cè)量中部與邊部半徑上相差1～3mm，此時(shí)在軋制薄規(guī)格（2mm 以下）時(shí)，夾送輥已起不到壓緊夾持帶鋼的作用，而且會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的上下夾送輥邊部啃輥現(xiàn)象，造成夾送輥兩側(cè)壓力控制不穩(wěn)定、波動(dòng)較大，直接影響到建立帶鋼卷取張力，因夾送輥系統(tǒng)故障造成的堆鋼事故明顯增多，同時(shí)造成備件費(fèi)用增高；

圖2 下機(jī)夾送輥磨損曲線

（4）卷取機(jī)在卷取SPHC 鋼種、2.0mm 以下厚度、1270mm寬度的帶鋼時(shí)，曾頻繁出現(xiàn)上夾送輥纏鋼的惡性事故，即位置控制和速度控制等控制失靈造成。這嚴(yán)重影響了生產(chǎn)秩序，使得薄規(guī)格的產(chǎn)品不能按時(shí)軋制完成，同時(shí)也大大影響了產(chǎn)量。而且，每一次的夾送輥纏鋼勢(shì)必會(huì)對(duì)上下夾送輥輥面、活門耐磨板、刮水板等機(jī)械設(shè)備造成不同程度的損壞，芯軸上熱卷無(wú)法及時(shí)卸出，極大地影響了芯軸運(yùn)行，降低了設(shè)備的使用壽命，大大增加了生產(chǎn)成本。

（5）夾送輥使用不合理。夾送輥下機(jī)經(jīng)磨削加工后直徑變小，雖在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)范圍內(nèi)，但上機(jī)后出現(xiàn)一些諸如輥面振痕等不正?，F(xiàn)象，影響軋制的順利進(jìn)行。

夾送輥系統(tǒng)存在的以上問(wèn)題一直制約著CSP 生產(chǎn)線的順利生產(chǎn)，同時(shí)也大大增加了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 夾送輥系統(tǒng)的綜合優(yōu)化

目前，受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，同時(shí)為了達(dá)到提高品質(zhì)增加效益的目的，現(xiàn)在邯鋼CSP 生產(chǎn)線軋制品種鋼、薄規(guī)格等產(chǎn)品的數(shù)量逐日增多，為了提升夾送輥系統(tǒng)性能，我們從分析夾送輥控制原理入手，針對(duì)夾送輥系統(tǒng)存在的問(wèn)題，從機(jī)械、電氣、軋制工藝、液壓多方面共同努力，對(duì)夾送輥系統(tǒng)性能進(jìn)行了綜合優(yōu)化，主要表現(xiàn)在以下兩方面：

4.1 位置控制及壓力控制方面

當(dāng)卷取機(jī)就緒后，上下夾送輥輥縫間無(wú)帶鋼時(shí)總是位置控制在起作用，其輥縫可根據(jù)帶鋼數(shù)據(jù)和所選操作方式自動(dòng)設(shè)定，參考值為帶鋼厚度減去一個(gè)特定值，輥縫的實(shí)際值通過(guò)位于兩個(gè)輥縫設(shè)定液壓缸底部的位置傳感器進(jìn)行測(cè)量。帶鋼卷取時(shí)壓力控制投入，一旦帶尾到達(dá)夾送輥，壓力控制就切換回位置控制方式。在切換前很短時(shí)間內(nèi)，要檢測(cè)上夾送輥的實(shí)際位置，并通過(guò)搖臂模型計(jì)算轉(zhuǎn)換成位置參考值，再由位置傳感器進(jìn)行精確定位，這就避免了上夾送輥無(wú)控制移動(dòng)。所以為了保證夾送輥動(dòng)作平穩(wěn)，就需要保證夾送輥的組裝及液壓系統(tǒng)控制精度，主要采用以下方法：

（1）優(yōu)化上下夾送輥組裝、更換方法。在組裝夾送輥前，認(rèn)真檢查輥面、親自測(cè)量輥面的硬度，確保夾送輥輥面質(zhì)量，確保輥面良好的硬度、耐磨性、耐熱性。對(duì)每一套夾送輥建立設(shè)備檔案，跟蹤觀察每一套夾送輥的使用狀況、下機(jī)原因及壽命；

（2）研究、確定小輥徑的補(bǔ)償方法。在上、下夾送輥軸承座處安裝補(bǔ)償墊片來(lái)補(bǔ)償因夾送輥的使用磨損和正常磨削帶來(lái)的輥徑差異。將上下夾送輥的速度值、兩側(cè)的輥縫值、上夾送輥兩側(cè)的壓力值進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，確保上下夾送輥速度控制匹配合理，輥縫值穩(wěn)定合理。并及時(shí)清理夾送輥軸承座安裝接觸面的雜質(zhì)，檢測(cè)消除兩側(cè)軸承座安裝偏差，保證上下夾送輥的輥面間距及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平行度；

（3）通過(guò)科學(xué)計(jì)算優(yōu)化增大上下夾送輥的偏心距，達(dá)到合適的偏心量，使得帶鋼頭部順利進(jìn)入卷取機(jī)，防止帶頭上翹，降低了上夾送輥纏鋼事故；

（4）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，對(duì)活門耐磨板進(jìn)行改造，縮短活門耐磨板寬度，以降低耐磨板與上夾送輥接觸間距，避免因帶頭上翹，帶鋼鉆入上夾送輥與活門板中；

（5）卷取機(jī)上下夾送輥原始輥型的剖面為矩形。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)觀察，PDA 數(shù)據(jù)分析，下機(jī)上下夾送輥磨損情況統(tǒng)計(jì)，將輥型改為梯形：短邊900mm，凸度1.5mm，短邊與斜邊的弧度1.5mm，如圖3 所示。同時(shí)，在電氣方面對(duì)上下夾送輥的輥縫參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)上夾送輥兩側(cè)的壓力參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

改進(jìn)后，大大提高了夾送輥運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證了薄規(guī)格產(chǎn)品的順利軋制，減少了帶卷的壓痕、劃傷，提高了帶卷的表面質(zhì)量；減少了帶卷的錯(cuò)層、塔形、松卷等問(wèn)題，提高了帶卷的卷型質(zhì)量；避免了夾送輥堆鋼、上下夾送輥纏鋼等生產(chǎn)事故的發(fā)生。同時(shí)減少了操作工在線修磨夾送輥次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為生產(chǎn)節(jié)約了時(shí)間；

（6）定期測(cè)量上夾送輥活門間隙，根據(jù)活門耐磨板的磨損、損壞情況，及時(shí)更換活門耐磨板，定期調(diào)整上、下夾送輥與導(dǎo)板的間隙，避免發(fā)生纏鋼、堆鋼事故；

（7）優(yōu)化和改進(jìn)夾送輥輥縫控制系統(tǒng)，確認(rèn)程序控制邏輯與機(jī)械、液壓要求的邏輯是否相符；對(duì)各種參考數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、對(duì)比，優(yōu)化和改進(jìn)夾送輥力控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化可以保證力控穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，修改夾送輥位置控制輥縫參考值，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際合理地減小了輥縫參考值，經(jīng)過(guò)優(yōu)化可以保證位控穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，達(dá)到補(bǔ)償輥徑磨損的目的。

4.2 速度控制和力矩控制方面

因?yàn)樵趭A送輥和卷筒之間的帶鋼建立張力前，夾送輥以超前速度運(yùn)行。當(dāng)帶鋼建立張力后，夾送輥切換到滯后速度。在帶尾離開(kāi)精軋機(jī)的最后一架機(jī)架前，以最后一架機(jī)架為基準(zhǔn)，帶尾離開(kāi)最后一架機(jī)架后，下輥切換到同步運(yùn)行速度，上輥切換到滯后速度。同時(shí)，當(dāng)帶頭通過(guò)夾送輥前的帶材跟蹤系統(tǒng)時(shí)，夾送輥就由速度控制切換為力矩控制。為避免帶卷卷緊時(shí)張力超過(guò)機(jī)架張力，當(dāng)卷取一圈后超前張力開(kāi)始減小，直到卷取張力建立，夾送輥切換到滯后速度，以滯后力矩控制，以承擔(dān)部分卷取張力。當(dāng)帶尾離開(kāi)精軋機(jī)第六機(jī)架時(shí)夾送輥承擔(dān)的張力上升，到帶尾離開(kāi)最后一架機(jī)架后夾送輥承擔(dān)全部卷取張力。之后下夾送輥切換到速度控制，上夾送輥仍是力矩控制，通常以下夾送輥的電流值作為控制限幅值［1］。所以為達(dá)到控制精度，我們采用以下幾種改進(jìn)方法，：

（1）在電氣方面優(yōu)化和改進(jìn)夾送輥帶頭和帶尾的跟蹤控制系統(tǒng)，并及時(shí)消除測(cè)量裝置的干擾因素（如帶尾表面滯留未除凈的冷卻水，影響了帶尾的跟蹤），實(shí)現(xiàn)帶頭和帶尾的精確定位，確保張力的穩(wěn)定建立，以及張力控制和速度控制的順利切換。

（2）對(duì)夾送輥的冷卻水管進(jìn)行了改造，增加了過(guò)濾器，優(yōu)化夾送輥系統(tǒng)冷卻和潤(rùn)滑制度，加大冷卻噴嘴的清理力度，充分保證了上下夾送輥良好的冷卻效果，避免了上夾送輥溫度高而粘鋼及氧化鐵皮的嵌入，降低了纏鋼等事故的發(fā)生，減少了帶鋼表面質(zhì)量損失。

（3）采取臨時(shí)措施，每次標(biāo)定夾送輥在輸入夾送輥輥徑數(shù)據(jù)時(shí)適當(dāng)減小上夾送輥輥徑，以達(dá)到上夾送輥加速的目的，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)夾送輥輥面使用情況進(jìn)行在線修磨；

圖3 夾送輥輥型改造示意圖

（4）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)上下夾送輥的磨損情況的統(tǒng)計(jì)，合理優(yōu)化了夾送輥的更換周期、更換方案，由30 天改為10天。另外，嚴(yán)格控制了夾送輥輥面耐磨性、不粘鋼性，合理配置上下夾送輥的使用，避免了夾送輥由于磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致纏鋼等事故的發(fā)生。

（5）認(rèn)真研究與分析液壓原理圖，確認(rèn)液壓控制邏輯與電氣控制邏輯是否相符及其合理性，研究液壓控制系統(tǒng)各液壓元器件的功能和控制優(yōu)化方法，將各元器件調(diào)試到最佳狀態(tài)，真正做到控制準(zhǔn)確、動(dòng)作靈活，如圖4，經(jīng)改進(jìn)后，夾送輥PDA 壓力控制曲線已趨于平穩(wěn)狀態(tài)。圖4中，上夾送輥在待鋼期間是位置控制，壓力基本為零，在卷取機(jī)卷鋼后轉(zhuǎn)為壓力控制，達(dá)到了設(shè)定壓力值，同時(shí)上夾送輥兩側(cè)壓力控制趨于平行，降低了夾送輥的過(guò)度磨損，并提高了帶鋼卷形質(zhì)量。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)連鑄連軋廠的生產(chǎn)實(shí)踐，夾送輥系統(tǒng)綜合優(yōu)化的實(shí)施是非常成功的。保證了連鑄連軋生產(chǎn)線穩(wěn)定、均衡生產(chǎn)、達(dá)到了品質(zhì)增效的目的。

圖4 夾送輥PDA 曲線

［1］ 楊迎春.熱帶卷取機(jī)夾送輥過(guò)程控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，2009（11）：110-111.