趙 清

(中色科技股份有限公司，河南洛陽471039 )

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鋁熱軋機(jī)夾送偏導(dǎo)裝置優(yōu)化設(shè)計探討

趙 清

(中色科技股份有限公司，河南洛陽471039 )

文章介紹了鋁熱軋機(jī)夾送偏導(dǎo)裝置的主要結(jié)構(gòu)組成、工作過程、夾送時受力分析及設(shè)計計算，并針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

夾送偏導(dǎo)裝置；結(jié)構(gòu)；工作過程；受力分析；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

現(xiàn)代熱軋機(jī)組中，無論是單機(jī)架雙卷取還是1+1、1+4熱連軋，夾送偏導(dǎo)裝置都是不可缺少的設(shè)備，通常位于主機(jī)和卷取機(jī)之間，起承接過渡作用。卷取道次時，夾送帶坯頭部進(jìn)入主機(jī)，或夾住帶尾與開卷機(jī)形成張力防止松卷，當(dāng)帶材繞在卷取機(jī)上并形成張力后，夾送輥打開，偏導(dǎo)輥起帶材轉(zhuǎn)向作用。

夾送偏導(dǎo)裝置通常由機(jī)架、上輥壓下缸、夾送輥裝置、偏導(dǎo)輥裝置、清輥器及夾送輥出口輥道等部分組成(圖1)。由于用戶對鋁板帶熱軋產(chǎn)品的板面質(zhì)量、厚度公差等要求越來越高，而夾送偏導(dǎo)裝置直接接觸帶材，其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣直接影響帶材的表面質(zhì)量，常見缺陷包括擦劃傷帶材、厚料裂邊、粘鋁等問題。筆者依據(jù)現(xiàn)場實踐，對夾送偏導(dǎo)裝置做了一系列的優(yōu)化改進(jìn)。

圖1Fig.1

1 偏導(dǎo)輥輥徑、材質(zhì)優(yōu)化

1.1 輥徑優(yōu)化

夾送偏導(dǎo)裝置中，夾送、偏導(dǎo)輥均為空心輥且輥徑相同，通常為Φ300～Φ350mm，根據(jù)現(xiàn)場情況，將上輥輥徑增加至Φ450～Φ500mm。這樣做基于以下幾點：

1)偏導(dǎo)輥為空心輥，通入冷卻水冷卻輥身，冷卻不足會使輥子表面熱裂紋加劇并較易出現(xiàn)粘鋁。輥直徑增大后，輥身內(nèi)部水量增大，提高了換熱效率，增加了輥子的使用壽命；

2)硬鋁合金(如5xxx、8xxx等)，其軋制特點是變形抗力高且脆性大，所以軋制時易產(chǎn)生裂邊問題。輥徑增大，輥子曲率減小，這樣可以在一定程度上改善厚料裂邊深化。同時厚料卷取時，偏導(dǎo)輥在主機(jī)和卷取機(jī)之間壓住帶材形成一定包角，輥子直徑增大后，輥子與帶材的包角增加，增大帶材與輥子之間的摩擦力，減少帶材的擦劃傷；

3)隨著軋制工藝的改進(jìn)，市場對產(chǎn)品規(guī)格要求的提升，建成更多的2800mm甚至3200mm的寬幅軋機(jī)，輥徑增大可以提高輥子的剛性，增加帶材板型控制穩(wěn)定性。

1.2 材質(zhì)優(yōu)化

偏導(dǎo)輥常采用表面鍍鉻以提高硬度，實踐發(fā)現(xiàn)隨著輥子疲勞加劇，鍍鉻層會脫落，需要經(jīng)常磨輥并重新鍍鉻修復(fù)，不便維護(hù)。將輥子的材質(zhì)優(yōu)化為高合金鋼9Cr2Mo，硬度可達(dá)到HS65-70，表面粗糙度達(dá)到Ra0.8，便可減少粘鋁。近年來部分廠家將輥子進(jìn)行噴涂碳化鎢表面處理。碳化鎢是一種高硬度、高紅熱性、高耐磨性的材料，適合熱軋偏導(dǎo)輥要求，但是其成本較高，使用的廠家較少。

2 偏導(dǎo)輥清輥器及板面潤滑吹掃

2.1 清輥器的使用

偏導(dǎo)輥出現(xiàn)粘鋁現(xiàn)象時，需要用清輥器對輥子及時清刷，這樣可以避免粘鋁加劇擦劃傷帶材，并減少偏導(dǎo)輥的磨輥次數(shù)，以提高帶材表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。清刷輥和偏導(dǎo)輥輥面要有一定研磨寬度以保證清刷效果。清刷輥材質(zhì)有鋼絲刷和尼龍刷兩種，常用尼龍刷。清刷輥通過液壓缸和定位裝置使刷毛產(chǎn)生一定的壓縮量(約2～3mm)壓靠在偏導(dǎo)輥上，產(chǎn)生約100N/m的壓靠力；由交流變頻電機(jī)驅(qū)動清輥器旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為800～1000r/min，液壓馬達(dá)通過帶動一根偏心軸使刷輥橫向竄動。清刷輥工作時向其噴射一定量的乳液以冷卻和清洗清刷輥的刷毛。

2.2. 板面潤滑吹掃

在夾送偏導(dǎo)裝置的入口側(cè)增加了乳液潤滑，出口側(cè)增加了吹掃裝置，幫助輥面潤滑，減小輥子與帶材之間的摩擦力，進(jìn)一步防止粘鋁和擦劃傷。

3 夾送偏導(dǎo)裝置的傳動分析

夾送輥的驅(qū)動方式有兩種，下輥交流變頻電機(jī)驅(qū)動，上輥游動；上、下輥單獨驅(qū)動或由一臺電機(jī)和減速器通過分齒箱帶動兩根萬向聯(lián)軸器傳動。

實際生產(chǎn)中，通過分齒箱帶動兩根萬向聯(lián)軸器傳動時，一旦出現(xiàn)斷帶事故，分齒箱的結(jié)構(gòu)會形成封閉力矩，造成萬向接軸斷裂。同時偏導(dǎo)輥游動可減少阻力，防止打滑。 現(xiàn)以下輥驅(qū)動方式為例，做傳動計算分析。

夾送輥夾住帶材向主機(jī)喂料時，其與卷取機(jī)之間形成一個很小的后張力T0，上輥受到上輥油缸給的壓下力P，上夾送輥軸承處的壓力為P+G1，下夾送輥軸承處的壓力為P+G1+G2，軸承處有摩擦力損耗，機(jī)帶材與輥面間的滾動摩擦也會產(chǎn)生損耗，其受力分析見圖2。向前送料，則夾送輥產(chǎn)生的夾送力T夾應(yīng)大于0。

式中，G1、G2——上、下夾送輥的重量，N；

P——施加于輥子上的壓力，N；

μ——輥子與帶材表面的滑動摩擦系數(shù)，對于鋼輥與鋁帶，μ取0.17 ；

d——上、下夾送輥軸承處直徑，mm；

f——上、下夾送輥軸承處摩擦系數(shù)，對于圓柱滾子軸承，f=0.004；

k——帶材與夾送輥輥面的滾動摩擦系數(shù)，對于有色金屬帶材，一般k=1～1.5mm；

D1、D2——夾送輥輥徑，mm。

下輥驅(qū)動力矩：

夾送輥電機(jī)功率：

圖2Fig.2

某廠夾送偏導(dǎo)裝置要求下輥驅(qū)動，壓力加在上輥上，后張T0約為27kN，夾送輥規(guī)格為Φ320mm×1650mm，重約630kg，偏導(dǎo)輥規(guī)格為Φ500mm×1650mm，重約1200kg，其軸承處直徑為Φ180mm，速度1.5m/s。代入公式，

計算得出，P≥148kN；偏導(dǎo)輥壓下缸有兩個缸，所以單個缸承受的壓力為74kN。

夾送輥的驅(qū)動力矩為：

計算得出，M=4757N·m。

考慮到夾送輥夾送時的使用時間較短，故選用交流變頻電機(jī)P電=45kW，可以短時兩倍過載，既滿足使用要求又有效降低了能耗。

4 結(jié)束語

實踐證明，上述對夾送偏導(dǎo)裝置做的優(yōu)化措施，對帶材表面質(zhì)量的提高有積極意義，且減少了偏導(dǎo)輥的維護(hù)頻率，提高了生產(chǎn)效率。

Discussion of Optimized Design of Deflector Pinch Roll Unit for Aluminum Hot Rolling Mill

ZHAO Qing

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper presented the process, mechanical structure, and pinch force analysis as well as design and calculation of deflector pinch roll unit for aluminum hot rolling mill; it proposed structural improvement for the problems existing on site.

deflector pinch roll unit; structure; process; force analysis; structural improvement

2015-03-11

趙清(1981-)，女，工程師，主要從事有色金屬軋機(jī)機(jī)械設(shè)計工作。

TG333.2

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1671-6795(2015)04-0037-03