上卷取式傾斜鑄軋機的設計

馮素霞，宋曉亮，許 卓

（1.涿神有色金屬加工設備有限公司，涿州 072750；2.北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

近年來我國的鋁加工技術日臻成熟，生產規模、工藝裝備、技術和質量水平以及科技開發等步入了一個高層次發展階段，開始與國際鋁加工業接軌。涿神有色金屬加工專用設備有限公司（以下簡稱涿神公司）作為有色金屬加工設備制造行業的知名企業，更是致力于新產品的開發和設計，以滿足市場和客戶的需求，在常規下卷取式鑄軋機的基礎上成功開發了上卷取式鑄軋機。

鑄軋機是為冷軋機提供毛料的設備，鑄軋的下道工序為冷軋機軋制，目前國產的鑄軋機大都采用下卷取方式，而冷軋機多采用上開卷方式。對制作PS板的鋁板基最基本的技術要求是表面光滑，無劃傷、印痕、氣孔、軋制條紋等表觀缺陷，厚薄要求一致，組織細密均勻，無偏析、夾渣等。所以冷軋機在PS板基的軋制過程中，希望利用的鑄軋板表面質量較好的一面，相對來說鑄軋板的上表面因為和輥子接觸的較少，所以質量更好。在冷軋機軋制過程中需要通過軋制道次的調整，來保證PS板基版面的質量要求。

2011年3月，涿神公司為山東鄒平德利科技板材有限公司交付了四臺Φ1013mm×1900mm 傾斜式雙驅動鑄軋機，該設備的卷取機組采用了上卷取方式。對于生產PS板基的客戶來說省去了在冷軋機軋制過程中道次的調整，生產效率得到了提高，從而節省了能源。

1 Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機的特點

Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機的機架軸線與地面垂直線成15°傾斜配置（垂直中心線與軋機中心線間），使得在軋制過程中對克服金屬偏析和減少金屬氧化膜處的表面張力方面具有獨到之處。兼顧了下鑄式和水平式兩種方法的長處。

該機列的卷取機組采用上卷取方式，和冷軋機的開卷方式一致，所以下道工序（PS板基）在冷軋機的軋制過程中無需考慮軋制道次的調整，便能保證PS板基版面的質量要求，提高了冷軋機的軋制效率。

2 Φ1013mm×1900mm上卷取式傾斜鑄軋機的技術參數

Φ1013mm×1900mm傾斜式連續鑄軋機的主要技術參數包括鑄軋機適合生產的合金品種、軋輥直徑、可生產的產品規格以及鑄軋機本身的力能參數、電氣參數等，詳見表1。

3 Φ1013mm×1900mm傾斜式連續鑄軋機的機列組成及設計

本鑄軋機共由8個部分組成，分別為：澆鑄系統、主機機組、夾送輥裝置、液壓平動剪、導向輥托板、卷取機組、液壓系統、電控系統。

機列組成如圖1所示。

3.1 澆鑄系統的設計

保溫爐流口至鑄軋機之間熔鋁的輸送系統包括以下項目：爐口控流裝置、除氣和過濾裝置、液面控制裝置、鈦絲進給裝置、前箱及其流槽。金屬液面由液面控制裝置和前箱液面控制裝置兩級控制，液面控制精度可達到±1mm。

表1 Φ1013mm×1900mm傾斜式連續鑄軋機的技術參數

圖1 設備機列簡圖

3.2 主機機組的設計

主機機組由機架裝配、軋輥輥系、主傳動裝置、壓上油缸、鑄嘴調整裝置、輥縫調節裝置、導出輥、火焰噴涂運行機構、換輥裝置組成。

本鑄軋機架正常生產時軸線與地面垂直線成15°傾斜配置，換輥時機架和地面垂直。油缸推動機架沿鉸軸傾翻，到達目標位置后機架鎖緊油缸把機架鎖緊。

軋輥輥系由熱裝配式鑄軋輥、軸承座和軋輥軸承及相應附件組成。鑄軋輥由內部帶凹槽循環回路的輥芯和外層熱裝在輥芯上的輥套組成，鑄軋輥通過旋轉接頭與閉式循環冷卻水系統連接，金屬結晶時的熱量和軋制時的熱量由冷卻水帶走。

3.3 夾送輥裝置的設計

夾送輥裝置安裝在主機機組之后，液壓平動剪的前面，夾送輥用于在立板和換卷期間帶材的穿帶及保持張力，該裝置為二輥式結構，鋼制夾送輥。上輥由液壓缸驅動做升降運動，下輥位置可手動調整。

3.4 液壓平動剪的設計

液壓平動剪用于鑄軋帶的切頭和切尾，該液壓剪為機械同步式剪切機，安裝在液壓缸驅動的滑架上，剪切油缸安裝位置處于鑄軋板下方。有兩條剪切油缸和兩條移動油缸，采用齒輪齒條同步機構。剪切時夾送輥夾住鑄軋板，液壓平動剪邊移動邊剪切，能夠保證剪切平齊。有連續剪切功能。

3.5 導向輥托板的設計

導向輥托板安裝在卷取機前，用于鑄軋板卷取時插于脹縮卷筒的夾槽，和卷取速度的測速。導向輥為鋼制水冷輥，表面鍍鉻。該托板由液壓缸驅動升降，穿帶時托板抬起，當脹縮卷筒夾住

鑄軋板后，托板落下。

3.6 卷取機組的設計（上卷取方式）

該卷取機組由傳動裝置、脹縮卷筒、活動支撐、推料裝置、脹縮油缸、運卷車、助卷裝置組成，簡圖如圖2所示。

卷取機組由一交流變頻電機通過一主減速齒輪箱和一輔助行星減速箱傳動。可選擇使用恒張力控制方式或梯度張力控制方式卷取帶材。脹縮卷筒由四塊鋼制扇形板組成。通過楔塊、拉桿和脹縮油缸實現卷筒的脹、縮。卷筒開有夾持槽，用于夾緊帶材頭部，該夾持槽可預先定位，以便準確夾持鑄軋板帶。液壓缸驅動的活動支撐，用于改善脹縮卷筒及減速箱的受力。該裝置設置在卷筒內側，工作狀態下推出支撐卷筒，卸卷時縮回。推料裝置安裝在卷取齒輪箱的上方，卸卷時推動鑄軋卷端面，幫助卸卷。推卷推板安裝在鋼制的導桿上，導桿安裝在青銅襯套內，并由液壓缸驅動。運卷車由液壓缸驅動升降，液壓馬達帶動車體行走。

圖2 卷取機組簡圖

助卷裝置安裝在機列的最末端，是上卷取特有的部件，由兩個能自由轉動的托輥組成。當鑄軋卷直徑達到產品要求時，液壓平動剪動作把鑄軋帶剪斷，由于卷取機卷取方式為上卷取，如果沒有助卷裝置，剪斷的鑄軋帶在卷取的過程中會甩到卷筒的外側，比較危險。助卷裝置在上卷取過程中起安全保護作用，鑄軋帶被助卷裝置的托輥擋住，不會后翻，解決了卷取過程中的安全問題。托輥在卷取過程中隨著鑄軋帶轉動，避免了帶材表面的劃傷。

3.7 液壓系統的設計

液壓系統包括泵站、閥站和連接管路。結構緊湊、外觀大方，高壓系統采用比例閥控制，調壓方便、準確可靠。一般動作執行系統采用大泵間歇工作制，節省能源，降低熱耗。系統潔凈度高，保證了良好的工作環境。

3.8 電控系統的設計

該鑄軋機的電控系統由兩部分組成，分別為：交流控制系統、PLC控制系統。交流控制系統主要分為普通交流電機控制和交流變頻電機控制。PLC控制系統則為整個電控系統的神經樞紐，采用西門子S7-300C系列可編程控制器CPU313C－2DP及采用分布式遠程I/0控制ET200M實現軋機的過程控制和邏輯控制。除操作面板上的按鈕、主令開關操作控制外，本系統還配置了西門子HMI系列產品MP277真彩色顯示觸摸屏，此屏不僅可以做操作畫面，還可以做動態顯示數據、趨勢曲線、目標數據設定、報警顯示等畫面。

4 結束語

涿神公司作為中國鋁及鋁合金鑄軋工藝及裝備的發源地，經過幾代人的努力，鑄軋機的設計、制造水平均都有了長足的改進，其功能更先進、結構更合理。鑄軋機所生產的鑄軋帶也向著寬幅、高性能的方向發展。

[1] YS/T 5-2009, 雙輥式鋁帶連續鑄軋機[S].

[2] 劉勁波.雙輥式鋁帶坯鑄軋機的改進[J].有色金屬加工.2002, 31(1): 21-23.