1880熱軋夾送輥壓力異常原因探究及措施方案

王啟堯，王云恒

（1.寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900；2.鄭州機械研究所有限公司，河南 鄭州 450052）

1 背景概述

卷取夾送輥的作用是在帶鋼尾部離開精軋機時保持卷取張力，并在卷取開始時咬入帶鋼，迫使帶鋼頭部向下彎曲，沿著斜導板方向進入卷筒與助卷輥的縫隙，進行卷取。在實際過程中，夾送輥對帶鋼壓力控制的穩(wěn)定與否直接關乎到卷形質量的好壞。若夾送輥壓力異常，會導致帶鋼跑偏，薄板翻邊起浪，不利于鋼卷卷型的控制。

1．1 1880 卷取夾送輥機械構造簡單概述

1880卷取上、下夾送輥各由1臺電機和萬向軸驅動；上夾送輥直徑為Φ920mm,下輥直徑為Φ520mm，上、下夾送輥中心線不重合，存在一定偏心，上夾送輥中心線往帶鋼軋制出口方向偏移230mm,主要是為改善帶鋼咬入條件，便于卷鋼時帶鋼頭部下彎，順利進入卷筒與助卷輥的縫隙中。如圖1所示，下夾送輥為固定安裝式，而上夾送輥的提升、下降動作由上夾送輥平衡缸（操作側、傳動側各2個，固定安裝于牌坊兩側，力作用于上夾送輥軸承座的擺動架處）與上夾送輥壓下缸（操作側、傳動側各1個，安裝于牌坊頂面）同步執(zhí)行。

圖1 1880 卷取上、下夾送輥裝置的機械構造圖

2 夾送輥壓力異常現(xiàn)象的特征闡述及原因分析

2．1 夾送輥兩側油柱偏差大，穿帶卷鋼過程中存在明顯的壓力波動

理論上，當上夾送輥兩側壓下油缸精度一致，摩擦系數(shù)相同，上軸承座與壓下油缸接觸的墊塊無磨損，兩側襯板摩擦面的阻尼系數(shù)很小（摩擦力忽略），那作用在上夾送輥軸承座處的壓下力與壓下油缸的輸出力是相同的，操作側與傳動側壓下油缸的輸出力相等。但實際生產過程中，有很多情況會影響上、下夾送輥在穿帶及卷鋼過程中對帶鋼壓緊力的作用效果。

主要影響因素有傳動側水汽大對上夾送輥軸承座墊塊的腐蝕、下夾送輥軸承座底部的磨損、上夾送輥軸承座與牌坊框架兩側的間隙是否合理、上夾送輥平衡油缸的狀態(tài)情況（速度是否同步、內部是否拉毛、動作是否有局部卡阻等）、液壓伺服系統(tǒng)控制的壓下油缸的動態(tài)響應、液壓力變化是否連續(xù)等。需要依據(jù)各類異常現(xiàn)象，區(qū)別分析、逐個排查，對癥解決。

圖2 卷取夾送輥輥縫位置、壓力均正常時的圖例

圖3 卷取夾送輥輥縫位置、壓力異常時的假設示意圖

在圖2中，可以看到2臺卷取機夾送輥的兩側輥縫定位數(shù)據(jù)、壓下力偏差都在范圍內，帶鋼卷取控制過程正常，無異常現(xiàn)象。對比圖3數(shù)據(jù)，假定傳動側與操作側的油柱偏差為4.18-2.82=1.36mm，同時卷鋼過程中，操作側夾送輥壓下油缸變化不大，而傳動側壓下油缸的變化幅度較大時，對此異常現(xiàn)象，該如何分析，加以判斷解決呢？

首先，要對夾送輥的液壓回路控制有一定的了解，再設計出一套 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖 （圖4），依據(jù)異常現(xiàn)象特征與流程圖加以對照、判別，從系統(tǒng)角度出發(fā)思考解決問題。

圖4 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖

由圖3數(shù)據(jù)，結合控制程序，該異常現(xiàn)象出現(xiàn)后，雖然操作側與傳動側壓下油缸油柱偏差大，在實際卷鋼過程中，油柱值會發(fā)生一定起伏，兩側壓力也會同步變化，特別是傳動側壓力變化波動范圍較大，且數(shù)值較操作側小。察看ODG曲線，發(fā)現(xiàn)傳動側壓下力變化數(shù)據(jù)呈一定規(guī)律性變動，后與夾送輥的傳動軸轉一圈所對應的周期變化呈現(xiàn)時間節(jié)點上的重合，初步判斷可能是因為輥縫位置的波動造成壓下力被動地跟隨變化。因為在卷鋼過程中，夾送輥采用的是壓力控制方式，即上夾送輥兩側壓下缸同步動作，施加壓力作用于穿帶的帶鋼上，且只要兩缸的輸出合力達到程序設定的壓下力（PT檢測反饋給程序，進行閉環(huán)控制），壓下缸便不會再下壓動作。若因為其他因素，造成PT檢測的合力大于程序設定的值，壓下缸便會減小力的輸出，并在上夾送輥平衡缸的作用下，上夾送輥上抬，油柱減小，而一旦上夾送輥上抬過程中，PT檢測的合力又突然快速變小，小于程序設定的壓力力，壓下缸不得不再次壓下動作，伊而復始，上夾送輥便不停地上抬，壓下，頻繁調節(jié)。但壓下力的頻繁波動不利于夾送輥輥系的穩(wěn)定，會造成帶鋼在穿帶卷鋼過程中出現(xiàn)起浪現(xiàn)象（薄板風險更大），甚至會出現(xiàn)部分鋼卷錯層嚴重，嚴重影響生產節(jié)奏和鋼卷成型質量。

如圖5所示， ∑F=0,F1+F2-N=0；

由圖可知，力臂ef>de,推出 F 1' ' ＞ F2''；對照圖5、圖6、圖7受力分析圖，可知：上下夾送輥水平度良好時，上夾送輥兩側的壓下力F1=F2=N/2（N為穿帶過程中帶鋼作用在上夾送輥上的支承力）；上、下夾送輥水平度不好時，壓力缸輸出的垂直平面內的F1、F2除分解出作用在上夾送輥軸承座的F1'、F2'與 相平衡外，會額外產生兩個F1×sin α×(1/2φD+C)、F2×sin α×(1/2φD+C)傾覆力矩作用在夾送輥上，使上夾送輥依照下夾送輥的水平度偏差產生一個側向傾翻，從而導致夾送輥兩側油柱產生一個明顯的偏差，不利于輥系穩(wěn)定。當帶鋼穿帶卷鋼過程中，會導致跑偏、錯層現(xiàn)象發(fā)生。當出現(xiàn)如圖7所示的情況，往往夾送輥零調時就會出現(xiàn)較大油柱偏差，操作人員會進行人工干預，對輥縫進行適當調平，又會出現(xiàn)如圖8的受力情況。此時，下輥水平傾斜度較高端對應的上夾送輥壓下力較大（F1″>F2″），且上夾送輥與帶鋼上表面接觸面積很小，如此帶鋼表面受力不均，容易造成帶鋼向傳動側跑偏、寬度方向擺動，在壓力作用下，上輥右側部分會依據(jù)壓力變動情況不斷的下壓、上抬，又進一步導致帶鋼起浪現(xiàn)象發(fā)生。由此看出受力圖的分析與圖4參數(shù)反映情況相吻合。為進一步論證推斷有效性，需在1880產線定修的時候，抽出卷取機上、下夾送輥，對下夾送輥底座的水平度進行檢測校正。

圖5 卷取上下夾送輥水平度良好受力分析圖

圖6 卷取上下夾送輥水平度不好受力分析圖

圖7 卷取上下夾送輥水平度不好受力分析圖

2．2 夾送輥壓力異常原因的實際論證及應對措施

圖8 下夾送輥軸承座底座水平度檢測點對照圖

經實際現(xiàn)場檢測，發(fā)現(xiàn)下夾送輥水平度確實不理想，操作側水平度較高，對應先前的油柱偏差值，抽去相應的軸承座底座墊片后，使下夾送輥兩側軸承座底座的水平度趨于一致。該檢測結果與之前的分析判斷相吻合。經處理后，重新零調的夾送輥兩側油柱偏差、壓力偏差等異常現(xiàn)象均消失，且生產過程中夾送輥壓力正常，設備穩(wěn)定（表1）。

表1

3 結語

通過對該卷取機夾送輥壓力異常原因進行系統(tǒng)分析，歸納出各類影響要素，并在此基礎上編制了 卷取夾送輥異常分析判斷流程圖 ，可實現(xiàn)發(fā)生類似情況，快速分析判斷，制定檢修方案，對維護設備、保障生產有很好的指導作用。