蔣昭陽，劉冠華，許 可，金 玉，薛 強(qiáng)，唐廣鵬，王 帥，鄭英輝，趙建平

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063016）

罩式退火爐具有“鋼靜爐動”的特點(diǎn)，即鋼卷靜置在爐臺后需要進(jìn)行裝內(nèi)罩、裝加熱罩、換冷卻罩等爐體的拆裝緊固操作，在同一爐區(qū)內(nèi)即可完成鋼卷加熱、保溫、冷卻的退火工藝流程。相較而言，連續(xù)退火機(jī)組呈現(xiàn)的是“鋼動爐靜”的特點(diǎn)，即爐體分為加熱段、均熱段、冷卻段、過時效段等區(qū)域，根據(jù)鋼種退火工藝曲線設(shè)定好各區(qū)域爐溫，鋼卷以帶狀形式按工藝設(shè)定速度連續(xù)穿過爐體來實(shí)現(xiàn)退火處理。連續(xù)退火機(jī)組大體分為上料段、清洗段、爐區(qū)段、平整段、下料段等區(qū)域，各區(qū)域由無活套的硬連接或有活套的軟連接進(jìn)行串聯(lián)，為了滿足高表面退火板生產(chǎn)，機(jī)組封閉程度有了很大提升[1-2]。以往的文獻(xiàn)中側(cè)重于對機(jī)組各區(qū)域裝備功能的介紹，以示意圖或直接引用機(jī)組二維CAD圖對機(jī)組裝備進(jìn)行展示，讀者很難了解機(jī)組全貌，即使到現(xiàn)場參觀也只能看清冷硬卷入口和成品卷出口。SolidWorks以其友好的用戶界面、便捷的造型設(shè)計深受設(shè)計師和工程師青睞，其可實(shí)現(xiàn)快速建模并進(jìn)行3D模型演示[3]。本文以國內(nèi)某鋼廠連續(xù)退火機(jī)組為研究對象，基于SolidWorks對機(jī)組布局建模，并對機(jī)組各區(qū)域進(jìn)行介紹，完整展示帶鋼退火工藝流程。

1 布局建模

1.1 建模流程

鑒于裝配體自上而下的設(shè)計理念，以帶鋼行程為基準(zhǔn)進(jìn)行整體布局，沿帶鋼行進(jìn)方向繪制帶鋼截面輪廓草圖，通過拉伸創(chuàng)建帶鋼模型；以帶鋼為裝配基準(zhǔn)，依次插入各輥系模型組成產(chǎn)線裝配體。此建模流程優(yōu)越性在于依據(jù)裝配需求創(chuàng)建所需輥系，省去了創(chuàng)建各輥系裝配定位點(diǎn)操作，且同規(guī)格輥系可重復(fù)裝配使用，裝配體可根據(jù)不同展示需求選擇性添加輥系。

1.2 入口段

入口段（見下頁圖1）配備雙開卷機(jī)，鋼卷在步進(jìn)梁運(yùn)至開卷機(jī)前，由產(chǎn)線傳感器測量鋼卷寬度和直徑，以實(shí)現(xiàn)鋼卷對中功能。在開卷機(jī)開始將帶鋼送入生產(chǎn)線之前，操作者必須決定是接受系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)還是承接上工序原始數(shù)據(jù)，開卷機(jī)具備回卷功能，以應(yīng)對突發(fā)情況。帶鋼由激光焊機(jī)進(jìn)行頭尾焊接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)入機(jī)組，由焊縫處沖孔進(jìn)行帶鋼的跟蹤和定位[4]。

1.3 清洗段

清洗段設(shè)在入口活套前方，以避免活套輥污染結(jié)瘤劃傷帶鋼。清洗段有三個立式工藝槽，第一槽為噴淋堿洗槽，可將熱的堿性溶液垂直噴淋到帶鋼上，分解油層，并將其沖洗掉；第二槽為電解脫脂槽，電解產(chǎn)生的氣泡帶走帶鋼表面油脂，熱堿洗槽和電解脫脂槽都要添加消泡劑；最后為熱水清洗槽，此后帶鋼經(jīng)擠干、烘干后進(jìn)入入口活套[5]。生產(chǎn)中通過測量反射率來檢測帶鋼表面清潔度，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù)，此階段裝配要點(diǎn)是控制好同心約束及輥端面到帶鋼的距離。清洗段模型如下頁圖1所示。

圖1 入口段+清洗段

1.4 入口活套

帶鋼經(jīng)1號測張輥和1號糾偏輥后進(jìn)入雙塔型活套，活套架由絞車驅(qū)動進(jìn)行上下移動來完成帶鋼的充套和放套，充放套過程中的張力變化易使帶鋼出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，活套架底端設(shè)置5組糾偏裝置[6]，經(jīng)3號張力輥后進(jìn)入退火爐，入口活套模型如圖2所示。

圖2 入口活套

1.5 退火爐加熱區(qū)

退火爐入口處配置補(bǔ)償輥和測張輥，爐前補(bǔ)償輥用來補(bǔ)償退火爐冷卻時帶鋼長度縮短的量，當(dāng)生產(chǎn)線運(yùn)行時，輥?zhàn)訉苿拥街付ㄎ恢?。帶鋼?jīng)由雙密封輥進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，預(yù)熱區(qū)能源來自于輻射管排放的廢氣，同時廢氣吹掃具有清潔帶鋼表面作用。加熱區(qū)和均熱區(qū)采用輻射管加熱，輻射管呈交叉排列，加熱區(qū)內(nèi)操作側(cè)和驅(qū)動側(cè)各分為6層，均熱區(qū)兩側(cè)各5層，共計328個輻射管。加熱區(qū)內(nèi)帶鋼呈豎直方向放置，各道次間隔距離相同，豎直方向輻射管間隔相同，可保證帶鋼均勻受熱[7]。利用掃描和抽殼特征對輻射管進(jìn)行建模，由爐輥和帶鋼間距對插入的輻射管進(jìn)行定位，通過線性陣列實(shí)現(xiàn)快速裝配。在加熱區(qū)爐輥處安裝輻射屏，將轉(zhuǎn)向輥與輻射管進(jìn)行隔離，以防止?fàn)t輥超溫，加熱區(qū)模型如圖3所示。

圖3 加熱區(qū)

1.6 退火爐過時效區(qū)

帶鋼經(jīng)緩冷區(qū)和快冷區(qū)進(jìn)入過時效區(qū)，過時效區(qū)采用電加熱管供熱，以維持爐內(nèi)溫度，根據(jù)不同鋼種工藝要求，可調(diào)整過時效區(qū)內(nèi)溫度，終冷后的帶鋼穿過水淬槽后能使溫度降至43℃以下。通往水淬槽的輸送管道裝有兩對密封輥，以保持爐內(nèi)壓力，在密封輥對之間注入氮?dú)?，以進(jìn)一步隔離水淬產(chǎn)生的蒸汽。

退火爐內(nèi)采用凸度輥實(shí)現(xiàn)帶鋼糾偏，同時配有5個單輥糾偏和3對雙輥糾偏。糾偏1為單輥糾偏，在加熱1區(qū)NO.5輥；糾偏2為雙輥糾偏，在加熱1區(qū)NO.17&18；糾偏3為雙輥糾偏，在加熱2區(qū)NO.30&31；糾偏4為單輥糾偏，在均熱段NO.39；糾偏5為單輥糾偏，在快冷段NO.46；糾偏6為單輥糾偏，在過時效段1區(qū)NO.62；糾偏7為單輥糾偏，在過時效段2區(qū)NO.81；糾偏8為雙輥糾偏，在終冷段NO.94&95。過時效區(qū)模型如圖4所示。

圖4 過時效區(qū)

1.7 中間活套

退火后的帶鋼經(jīng)張力輥和糾偏輥后進(jìn)入中間活套（見下頁圖5），中間活套與入口活套的帶鋼充放量一樣，在5號張力輥和6號張力輥之間放置4輥單機(jī)架平整機(jī)。平整機(jī)可用兩種輥徑的工作輥，分別為用于高強(qiáng)鋼的小輥徑（Φ450 mm）和用于軟鋼的大輥徑（Φ650 mm），采用濕光整系統(tǒng)，同時配有擠干輥和烘干機(jī)。在6號張力輥處配備在線粗糙度檢測系統(tǒng)，拉矯機(jī)放置在6號張力輥和7號張力輥之間。

圖5 中間活套

1.8 出口段

機(jī)組出口段主要有出口活套、切邊剪、檢查臺、涂油機(jī)和卷取機(jī)，在出口活套前的7號張力輥處安置自動表面檢測儀，配合立式和臥式人工檢查臺，共同完成對帶鋼表面質(zhì)量的判定，立式檢查臺可以確認(rèn)帶鋼雙面質(zhì)量，臥式檢查臺用于在線打磨和檢測粗糙度。切邊剪設(shè)在6號糾偏輥后，同時配備碎邊剪和廢料傳送帶。帶鋼從上卷到下線卷取前采用CPC控制（中線對齊），卷取機(jī)采用EPC模式控制（邊線對齊），鋼卷下線后由步進(jìn)梁運(yùn)至包裝機(jī)組進(jìn)行包裝入庫。出口段模型如圖6所示。

圖6 出口段

2 應(yīng)用效果

利用SolidWorks完成了各輥系的建模，并構(gòu)建了機(jī)組裝配體，在布局展示方面相較于示意圖更加全面，且比復(fù)雜的二維CAD工程圖更立體直觀。SolidWorks建模擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)需求添加需要展示的機(jī)組部件，在機(jī)組升級改造方面，可利用三維模擬呈現(xiàn)改造后結(jié)構(gòu)，并可檢驗改造部位的干涉情況。SolidWorks建模優(yōu)勢如表1所示。

表1 SolidWorks建模優(yōu)勢

3 結(jié)論

以帶鋼為主線，采用自上而下的裝配思路，極大地簡化了連續(xù)退火機(jī)組建模流程。利用SolidWorks立體呈現(xiàn)了密閉空間內(nèi)連續(xù)退火機(jī)組布局，且SolidWorks三維造型在機(jī)組展示及員工培訓(xùn)方面均優(yōu)于示意圖和二維CAD圖，同時還具備有限元仿真功能，因此，在與產(chǎn)線結(jié)合應(yīng)用方面，該退火工藝還有很大發(fā)展空間。