尹海元 孫明奎 江東海

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司 北京100176）

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，用戶對(duì)帶鋼表面質(zhì)量要求越來越高，這對(duì)冶金設(shè)備也提出了更高的要求。冷軋機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路已轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮档湍芎牡耐瑫r(shí)，提高冷軋板帶的產(chǎn)量和質(zhì)量。但是，由于薄帶材在高速軋制過程中纏輥現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，機(jī)組反復(fù)停機(jī)重新穿帶將嚴(yán)重降低生產(chǎn)線產(chǎn)能和鋼板的成品率。另外，軋制過程中用于潤滑和冷卻軋輥的乳化液如果清除不凈，附著于板帶表面，也會(huì)大大降低產(chǎn)品的表面質(zhì)量、增加下游工序的成本［1］。因此，研制出功能完備的防纏導(dǎo)板便顯得非常重要。具體要求包括在機(jī)組穿帶時(shí)，能將帶鋼頭部從軋輥處順利導(dǎo)引到軋機(jī)外面，防止穿帶或斷帶時(shí)帶材纏繞工作輥，以及有效清除噴射到帶材表面的乳化液。本文將以已經(jīng)投產(chǎn)的某冷軋廠的防纏導(dǎo)板為例，來分析該設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的幾點(diǎn)問題。

2 函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)

以五機(jī)架六輥冷連軋UCM 軋機(jī)的最后一個(gè)機(jī)架出口的防纏導(dǎo)板為例進(jìn)行說明。出口上防纏導(dǎo)板安裝在固定軋機(jī)機(jī)架內(nèi)側(cè)的滑槽中，由液壓缸帶動(dòng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。作為最后一個(gè)機(jī)架的防纏導(dǎo)板，此時(shí)的成品規(guī)格已經(jīng)非常薄，所以將防纏導(dǎo)板準(zhǔn)確運(yùn)行到工作輥附近，對(duì)防纏效果有很好的提升。同時(shí)準(zhǔn)確到位的防纏導(dǎo)板頭部的兩排空氣吹掃（有的防纏導(dǎo)板是氣刀形成的氣幕）將工作輥表面的乳化液、冷凝作用滴落的乳化液和導(dǎo)板頭部殘留的乳化液隔離至帶材寬度范圍外，直接從機(jī)架兩側(cè)進(jìn)入乳化液收集槽。由此可見，找出工作輥輥徑與上防纏導(dǎo)板液壓缸行程的函數(shù)很重要。

函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)：

按圖1防纏導(dǎo)板結(jié)構(gòu)簡化圖形，推導(dǎo)上防纏導(dǎo)板液壓缸行程與工作輥輥徑之間的函數(shù)關(guān)系。這里以某鋼廠實(shí)際的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)。它采用上工作輥調(diào)零方式，AGC缸壓上，軋線調(diào)整裝置在上。根據(jù)圖1所示的幾何關(guān)系可以得出下面的方程：

式中，R－上工作輥半徑（mm）；

δ－工作狀態(tài)時(shí)防纏導(dǎo)板和輥?zhàn)又g的間隙（mm）；

r－防纏導(dǎo)板鏟頭頭部圓角半徑（mm）；

L－上工作輥輥徑最大狀態(tài)下軋制時(shí)，鏟頭頭部中心到軋機(jī)中心的距離（mm）；

S－軋機(jī)工作狀態(tài)時(shí)上工作輥輥徑變化時(shí)對(duì)應(yīng)的液壓缸的行程的變化（mm）；

H－上工作輥輥徑最大狀態(tài)下軋制時(shí)，鏟頭頭部中心到軋制線的距離（mm）；

θ－液壓缸中心線與軋制線的夾角。

在關(guān)系式中，對(duì)于每個(gè)既定的機(jī)組而言，δ、r、L 、H、θ都是確定的數(shù)值［2］。所以將機(jī)組參數(shù)值帶入，可以求出S與R 之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系。以某冷軋廠五機(jī)架六輥冷連軋UCM 軋機(jī)的最后一個(gè)機(jī)架出口的防纏導(dǎo)板的參數(shù)為例。δ＝9.2mm；r＝2mm；L＝168.3mm；H ＝64.2mm；θ＝32.5°。經(jīng)過求解，可得出：

上工作輥輥徑變化范圍為R＝192.5～217.5mm。

圖1 防纏導(dǎo)板結(jié)構(gòu)簡圖

通過上述函數(shù)關(guān)系式可以推算出輥徑變化范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)不同輥徑時(shí)液壓缸的行程S?？梢缘贸觯?dāng)上工作輥輥徑由217.5mm 變?yōu)?92.5mm 時(shí)，液壓缸行程為27.5mm。通過函數(shù)關(guān)系可以看出，S 與R 的關(guān)系為冪函數(shù)關(guān)系，有些文獻(xiàn)當(dāng)中定義成了一元二次方程的關(guān)系，對(duì)于函數(shù)關(guān)系的求解沒有給出準(zhǔn)確的表達(dá)。注意，此處液壓缸的行程為液壓缸已經(jīng)在走到最大工作輥輥徑狀態(tài)下為了適應(yīng)輥徑的變化而附加的行程。為了精確控制輥徑變化帶來的附加行程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上通常用液壓馬達(dá)來進(jìn)行傳動(dòng)，利用編碼器來進(jìn)行反饋控制液壓馬達(dá)來進(jìn)行精確定位。在某冷軋廠防纏導(dǎo)板的精確調(diào)試當(dāng)中，二級(jí)給出的輥徑變化與液壓馬達(dá)的傳動(dòng)圈數(shù)的關(guān)系定義成了線性關(guān)系。在這里我們可以用具體的數(shù)值來進(jìn)行比較，看看用線性關(guān)系表達(dá)的關(guān)系有多大的誤差。以最大輥徑時(shí)液壓缸的行程為初始零位，定義此時(shí)S1值為0?？梢缘贸鲆簤焊仔谐蘏1與輥徑R1的近似線性關(guān)系為：

式中，S1工作狀態(tài)下輥徑變化范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)不同輥徑時(shí)液壓缸的行程，（mm）；R1上工作輥輥徑（mm）；對(duì)上工作輥輥徑變化的步長值取1mm，則可以得出在輥徑變化范圍內(nèi)（192.5～217.5）對(duì)應(yīng)不同的S 值。將函數(shù)表達(dá)式（2）和（3）不同的S 值繪制成圖形曲線如圖2所示。可以看出其最大的誤差為4mm，最小的誤差為0.01mm。而且從圖中所示的函數(shù)關(guān)系可以看出，用近似的線性關(guān)系（3）來描述液壓缸附加行程和輥徑的關(guān)系的話，誤差會(huì)隨著輥徑的加大而加大。由于最大的誤差值只有4mm 左右，所以對(duì)于工作狀態(tài)時(shí)防纏導(dǎo)板和輥?zhàn)又g的間隙要求比較大的話，表達(dá)式（3）完全可以滿足它的求解要求，如五機(jī)架連軋中前三個(gè)機(jī)架的防纏導(dǎo)板。但是對(duì)于最后一個(gè)機(jī)架出口的防纏導(dǎo)板來說，由于縫隙要求精度較高，所以應(yīng)該用表達(dá)式（2）來進(jìn)行求解。

圖2 液壓缸行程與輥徑表達(dá)式對(duì)比趨勢圖

此冷軋廠選用的液壓馬達(dá)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，防纏導(dǎo)板沿液壓缸中心線行進(jìn)0.5mm。所以液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為：

式中：n－液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)；

S－液壓缸的行程；

通過以上的函數(shù)關(guān)系就可以精確地求解不同輥徑下對(duì)應(yīng)的液壓馬達(dá)的圈數(shù)。這對(duì)于整個(gè)機(jī)組的自動(dòng)控制有著很重要的影響。

3 乳化液的隔絕與清除

防纏導(dǎo)板的另外一個(gè)重要功能是去除殘留滴漏乳化液［3］。為此防纏導(dǎo)板還應(yīng)具有以下的功能和結(jié)構(gòu)。以最后一個(gè)機(jī)架出口的防纏導(dǎo)板為例。

圖3 乳化液吹掃及防護(hù)簡圖

1）相應(yīng)的吹掃及抽吸系統(tǒng)。如圖3所示。共有六道空氣吹掃?？諝獯祾撸ㄒ唬榉览p導(dǎo)板頭部的兩排空氣吹掃，用于與軋輥之間形成氣幕隔絕乳化液；空氣吹掃（二）為帶鋼中部吹掃，用于將帶鋼中部殘留的乳化液吹掃至機(jī)架兩側(cè)；空氣吹掃（三）為帶鋼上下表面邊部吹掃；用于清除有可能從兩邊滲漏到帶鋼兩邊的乳化液，此處為了適應(yīng)帶鋼不同寬度的變化，空氣噴嘴可以隨著導(dǎo)板進(jìn)行寬度方向的調(diào)整；空氣吹掃（四）、（五）為出口帶鋼上下表面吹掃，此處吹掃完畢后的帶鋼就基本上為成品帶鋼了?？諝獯祾撸┯糜诜乐股现虚g輥竄輥時(shí)，入口側(cè)乳化液從橫向移動(dòng)的輥身飛濺到出口側(cè)滴落至帶材表面上。空氣抽吸（一）為帶鋼上部抽吸，用于將帶鋼上表面殘留的乳化液抽吸至廠外；空氣抽吸（二）為帶鋼下部抽吸，用于將帶鋼下部的乳化液抽吸至廠外，為了適應(yīng)帶鋼不同寬度的變化，此處的抽吸也可以隨著導(dǎo)板進(jìn)行寬度方向的調(diào)整。

2）相應(yīng)的乳化液溜板裝置。乳化液溜板（一）將軋輥飛濺滴落的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外；乳化液溜板（二）將殘留的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外，防止乳化液向帶鋼表面回流滴落；殘留的乳化液會(huì)沿著導(dǎo)板的兩邊往導(dǎo)板中心引流，進(jìn)而滴落到帶鋼表面，為此設(shè)置乳化液溜板（三），將這些殘留的乳化液引流到帶鋼寬度范圍外。這些乳化液溜板為帶鋼的上表面隔絕乳化液提供了層層防護(hù)；

3）導(dǎo)板一般都是焊接件，導(dǎo)板上面有很多橫豎交錯(cuò)的鋼板。入口側(cè)軋輥飛濺滴落的乳化液大部分落在導(dǎo)板上面。為了減少滯留在導(dǎo)板的乳化液，需要在導(dǎo)板的上表面開出一系列的引流槽，將滯留在導(dǎo)板上面的乳化液在重力的作用下沿著傾斜導(dǎo)板的引流槽流到導(dǎo)板頭部，再順著導(dǎo)板頭部的溜板引流至帶鋼寬度范圍外；

4）在導(dǎo)板的傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)兩端增加垂直方向的溜板，一方面可以與上面的溜板，導(dǎo)板形成倒U 型的防護(hù)結(jié)構(gòu)，保證帶鋼隔絕乳化液；另一方面可以將上面的乳化液溜板、導(dǎo)板頭部溜板的一小部分沿著下表面逆流回中部的乳化液徹底引流到距離帶鋼下表面較遠(yuǎn)的地方，杜絕下表面回流的乳化液滴落至鋼板表面造成二次污染。

5）經(jīng)過這些層層吹掃，抽吸，防護(hù)措施之后。從最后一個(gè)機(jī)架出來的帶鋼已經(jīng)是清潔干凈的帶鋼。但是在機(jī)架出口到卷曲的地方帶鋼還要運(yùn)行一段距離，一些乳化液的霧氣在出口護(hù)罩平臺(tái)的一些鋼板上冷凝滴落會(huì)造成鋼板的二次污染。所以在出口的這些地方設(shè)置相應(yīng)的乳化液溜板和防護(hù)也很重要。這些需要冷軋廠根據(jù)自己的實(shí)際情況來進(jìn)行完善。

6）空氣噴嘴的質(zhì)量和維護(hù)很重要。可以在空氣噴嘴的兩側(cè)增加保護(hù)板，防止空氣噴嘴在斷帶，堆鋼時(shí)被破壞。損壞的空氣噴嘴要及時(shí)更換，以保證吹掃的質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中保證空氣吹掃范圍的順暢，不要被遮擋。

4 結(jié)語

通過不斷的改進(jìn)和完善，此結(jié)構(gòu)和功能的防纏導(dǎo)板基本上滿足了冷軋廠生產(chǎn)的需求。實(shí)際現(xiàn)場的應(yīng)用也取得了很好的效果。提高了成品鋼卷質(zhì)量，降低了后續(xù)成本，給企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益。

［1］耿曉琳等.防纏導(dǎo)板在冷軋生產(chǎn)中的應(yīng)用和改進(jìn)［J］.一重技術(shù)，2012（6）.22～23.

［2］張康，侯云峰.冷軋機(jī)工作輥防纏導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.一重技術(shù)，2008（1）.9～10.

［3］郭巨，高成章等.新型乳化液吹掃及抽吸設(shè)備的應(yīng)用［J］.一重技術(shù)，2007（6）.17～18.