山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王遠(yuǎn)

基于四輥可逆冷軋機(jī)的實(shí)訓(xùn)室研發(fā)

山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王遠(yuǎn)

在理實(shí)一體化教學(xué)理念的指導(dǎo)下，提出了300mm單機(jī)架四輥可逆冷軋機(jī)組生產(chǎn)線的研究思路。文中首先介紹了軋鋼生產(chǎn)線的組成，并以四輥可逆冷軋機(jī)為例，對軋鋼生產(chǎn)線的整體布局進(jìn)行了詳細(xì)的描述。為理實(shí)一體化教學(xué)的落實(shí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

理實(shí)一體化；四輥可逆冷軋機(jī)；教學(xué)；工作輥；支撐輥

引言

近年來，隨著鋼鐵產(chǎn)品的多樣化，軋鋼機(jī)械也在專業(yè)人員的研究下向著多元化方向發(fā)展。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)是軋鋼生產(chǎn)，同時(shí)軋鋼也是鋼鐵加工的重要方法之一[1]，鋼鐵的軋制在我國的工業(yè)體系中占有很重要的基礎(chǔ)地位。

目前，軋鋼生產(chǎn)主要是以鋼坯為原料，經(jīng)過各類軋鋼機(jī)械加工生產(chǎn)出不同類型的鋼鐵成品。軋鋼加工分為熱軋加工和冷軋加工。冷軋加工是在常溫下對熱軋鋼進(jìn)行加工，因此從實(shí)訓(xùn)室軋鋼教學(xué)的角度上分析，冷軋生產(chǎn)線的建設(shè)較易實(shí)現(xiàn)。在冷軋板帶鋼生產(chǎn)線上，四輥可逆軋機(jī)是較為經(jīng)典的平行輥軋機(jī)，該工作機(jī)座是由四個(gè)垂直布置的水平軋輥組成，分別為兩個(gè)工作輥和兩個(gè)支撐輥，板帶鋼在軋制過程中僅在兩個(gè)中間的工作輥間進(jìn)行。

軋鋼實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的目的主要是有利于教學(xué)人員對軋鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制的研究，以及軋鋼專業(yè)的學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中通過動(dòng)手操作控制板帶鋼的軋制，進(jìn)行更深層次的研究與學(xué)習(xí)。

1 300mm教學(xué)用單機(jī)架四輥可逆冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)組

300mm教學(xué)用單機(jī)架四輥可逆冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)組主要由軋鋼生產(chǎn)線、液壓控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)三部分組成。

軋鋼生產(chǎn)線是以300mm單機(jī)架四輥可逆冷軋機(jī)為主軋機(jī)，開卷機(jī)、夾送直頭機(jī)、入口液壓剪、左卷取機(jī)、機(jī)前裝置、機(jī)后裝置、夾送輥、圓盤剪、切尾剪、右卷取機(jī)為輔助軋鋼機(jī)械組成的一套板帶鋼冷軋生產(chǎn)線。

液壓系統(tǒng)主要包括伺服液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)液壓系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由傳動(dòng)泵站及3個(gè)傳動(dòng)閥臺組成，用于對機(jī)組中的普通傳動(dòng)油缸的動(dòng)作控制；先進(jìn)的電液比例控制系統(tǒng)，用于對軋機(jī)的液壓壓上油缸及軋線標(biāo)高調(diào)整油缸進(jìn)行高精度的比例伺服控制[2-3]。

電氣控制系統(tǒng)的主傳動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)，西門子（6RA70系列）全數(shù)字控制的晶閘管整流調(diào)速；自動(dòng)化系統(tǒng)選用CPU314－2DP處理器，完成整個(gè)機(jī)組的信息采集及邏輯順序控制。S7-300 PLC通過PROFIBUS-DP網(wǎng)與功能PLC從站（6RA70）以及ET200M形成分布式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組速度主令控制、自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC）、生產(chǎn)過程監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警等功能。

2 機(jī)組工藝流程

可逆軋工藝流程：

第一道次：上卷→開卷機(jī)→夾送矯直機(jī)→液壓剪→機(jī)前裝置→四輥軋機(jī)→機(jī)后裝置→液壓剪→轉(zhuǎn)向輥→右卷取機(jī)→卸卷小車。

第二道次：右卷取機(jī)→轉(zhuǎn)向輥→液壓剪→機(jī)后裝置→四輥軋機(jī)→機(jī)前裝置→→左卷取機(jī)→卸卷小車。

為了便于操作人員正確操作，故將測定好的數(shù)據(jù)列成表（表1），液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力設(shè)定為8～12 MPa，主要用于一般傳動(dòng)。液壓伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力設(shè)定為16～25MPa，主要用于壓上缸向上拖動(dòng)下支撐輥以及彎輥缸對上、下工作輥施加彎輥力。工作輥及支撐輥直徑均為300mm，左卷取機(jī)和右卷卷取的卷筒直徑均為410mm。表中其他數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)上限，操作人員在操作過程中所設(shè)定的數(shù)據(jù)應(yīng)小于或等于該上限。

表1 機(jī)組性能

3 300mm單機(jī)架四輥可逆冷軋機(jī)組主軋機(jī)的設(shè)計(jì)

圖1為300mm單機(jī)架四輥冷軋機(jī)組的主軋機(jī)，機(jī)架為閉式機(jī)架，操作人員在換輥時(shí)需要用到換輥小車進(jìn)行軸向換輥，由于該軋機(jī)為單機(jī)架軋機(jī)，故換輥采用手動(dòng)換輥。兩個(gè)工作輥和兩個(gè)支撐輥垂直布置在機(jī)架上，工作輥為軋鋼生產(chǎn)的主要部件，同時(shí)也是易損件，在工作一段時(shí)間之后需要進(jìn)行換輥維護(hù)。軋機(jī)的平衡裝置采用的是八缸式平衡裝置，工作輥有四個(gè)平衡缸，支撐輥也有四個(gè)平衡缸[4]。壓上裝置采用的是液壓壓上缸，壓上缸位于機(jī)架下橫梁上，壓上缸的液壓系統(tǒng)采用的是液壓伺服系統(tǒng)，傳感器通過對輥縫的閉環(huán)監(jiān)控，將信號反饋到電氣控制系統(tǒng)，再通過液壓伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)壓上缸進(jìn)行工作。

該四輥冷軋機(jī)為可逆冷軋機(jī)，操作人員可以通過電控系統(tǒng)設(shè)置道次，對軋機(jī)軋制板帶鋼的方向進(jìn)行控制。從圖1可以看出，帶鋼可以向右進(jìn)行軋制，同時(shí)也可以向左軋制，軋制線標(biāo)高的調(diào)整行程為15mm[5]。