冷軋連續退火爐密封輥改造

李薊

摘 要：在冷軋高速連續帶鋼處理線上，對帶鋼運行過程中的跑偏控制要求極高，尤其是立式退火爐內，帶鋼由于板型問題、設備安裝精度、輥面磨損等原因，跑偏不可避免，在帶鋼跑偏量比較大的情況下，帶鋼邊緣會與爐襯、噴嘴等發生干涉，使帶鋼邊部與爐內設備都受到損傷，嚴重時甚至會造成爐內斷帶。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設計了退火爐密封輥，分析了冷軋連續退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設計過程當中的注意事項進行了闡述，分別注意事項含有密封輥的擺動執行機構選擇方面，輥面材質、汽缸的額壓力等等。經過實驗結果可以看出，改造之后的密封輥有著比較好的糾偏效果，其能夠在基本原理相同的機組當中進行參考和借鑒。

關鍵詞：冷軋;退火爐;密封輥;改造

在冷軋的高速連續帶鋼的處理過程當紅智能個，對運行帶鋼時候的跑偏問題存在比較高的控制要求，特別在立式的退火爐當中，因為設備安裝的精確度、軸面的磨損情況以及板型等方面的問題，帶鋼將會往往出現跑偏的問題。當帶鋼存在比較大的跑偏量的時候，帶鋼的邊緣往往和噴嘴以及爐襯等出現干涉，進而讓帶鋼的邊緣和爐內的設備受到比較大的損傷。在嚴重的情況下，安靜會讓顱內發生斷帶的問題[1]。所以，為了更好的確保退火爐當中的帶鋼進行平穩的運行，一般情況下往往會在退火爐的出口方面按照一個糾偏的輥。為了解決這個問題，傳統手段為在爐子出口密封輥的下面安裝一個單輥以及雙輥糾偏輥的裝置[2]。由于對帶鋼彈塑性的變形問題進行充分考慮，通常情況下，糾偏輥的直徑往往比較大，在空間比較窄的地方，密封以及糾偏含有兩個設備布置空間，其成本比較高，另外還提升了檢修、操作、維護等方賣弄的困難度。針對這些問題，本文以某鋼廠作為案例，改造和設計了退火爐密封輥，分析了冷軋連續退火爐密封輥糾偏的基本原理和控制手段，另外對設計過程當中的注意事項進行了闡述，分別注意事項含有密封輥的擺動執行機構選擇方面，輥面材質、汽缸的壓力等等。在改造后的設備當中，添加糾偏的擺動機構，將這個密封輥改造為集密封以及糾偏的功能于一體，更好的通過原有的結構，并且設備改造量比較小，經過改造之后，能夠收到比較理想的效果[3]。

1 改造背景及方案

某鋼廠光亮退火機組，原設計帶鋼厚度0.2-2.0mm，帶鋼寬度750-13000mm，爐子段速度80m/min，立式退火爐出口原設置有一套密封輥，密封輥規格Ф150×1500m，用于密封爐內氣氛及夾送帶鋼，自2012年投產以來，當爐子段速度達到50m/min時，在爐子出口經常出現帶鋼跑偏現象，爐子段速度一直上不去，機組產能遠達不到設計要求，為解決這一問題，決定對爐子出口密封輥進行改造。

改造方案：增加一套液壓缸執行機構用于驅動密封輥機架擺動，包括液壓缸及液壓缸支座，相應對原密封輥機架進行改造，增加擺動點A、B處的擺動鉸軸，并設置一套液壓配管;同時增加一套CPC檢測機構用于檢測帶鋼的位置，CPC檢測機構含液壓站、液壓閥臺、電感式檢測器、線性位置傳感器等;原密封輥更改膠層材質，原氣動配管做局部改造，原傳動機構利舊。

2 冷軋連續退火爐密封輥糾偏原理

當帶鋼在中間位置時，帶鋼運動方向與密封輥線速度方向一致，帶鋼中心線與機組中心線重合，帶鋼沒有產生跑偏。當帶鋼往操作側跑偏時，雖然帶鋼運動方向與密封輥線速度方向仍然一致，但帶鋼中心線與機組中心線分離，此時，帶鋼中心偏離機組中心線的距離為S。

在糾偏位置，密封輥在液壓缸的驅動下發生擺動，擺動傾斜角為a，帶鋼運行方向VD和輥子運行線速度方向VG之間產生傾斜角a，因此產生輥子對帶鋼的相對運動VGD，其方向與密封輥的軸線方向平行，從而產生由VGD引起的輥子對帶鋼的動摩擦力F，F=uN，u為帶鋼與輥子的動摩擦系數，N為氣缸壓力。F與VGD方向相同，F分解為水平力F1和垂直力F2，F1即為帶鋼產生橫向運動的動力，使帶鋼沿密封輥軸線產生了與跑偏方向相反的橫向位移，從而使帶鋼回到中間位置。反之亦然。

3 冷軋連續退火爐密封輥的控制方式

氣缸執行機構使密封輥夾緊帶鋼，當帶鋼處于中間位置不跑偏時，密封輥處于水平位置，相應的液壓缸處于“0”位，當CPC檢測器檢測到帶鋼向操作側跑偏時，便發信號給液壓閥臺，液壓閥臺發出指令驅動液壓缸活塞桿縮回，將密封輥機架擺動點B向右上方向擺動，根據糾偏的而基本原理，帶鋼向傳動側發生橫向位移，帶鋼逐漸回復到中間位置，線性位移傳感器反饋數值對糾偏過程進行閉環控制。反之亦然。

4 設計注意事項

在對冷軋連續退火爐密封輥的設計過程當中，執行機構分為液壓式的執行結構以及電動式的執行機構，如表1顯示為液壓式執行結構以及電動式的執行結構的對比。

我們從上表當中能夠看出，電動推桿由于推桿需要在一定行程內頻繁往復運動，因此會導致絲桿局部磨損，磨損后的絲桿不能單獨更換，需將整個電動推桿更換，后續使用費用高。結合現場調研情況，如采用液壓式驅動，無需新增液壓站，借用機組入口液壓站即可，可適當降低費用，綜合考慮，采用液壓式驅動更為可靠耐用。考慮到驅動密封輥力矩較小，且液壓缸啟動時會產生沖擊，液壓缸最終用Φ40缸徑，不帶緩沖、低摩擦密封、啟動壓力低于0.2MPa。

由于這種夾送糾偏的形式是半連續式的，在CPC檢測器檢測到帶鋼跑偏達到一定量時，液壓缸開始動作，每次動作時會對密封輥有一定的沖擊，會造成帶鋼波動，因此輥身最好為襯膠輥，膠層硬度不宜過高，且糾偏過程中帶鋼與輥子之間存在一定的夾角，帶鋼邊部會對輥面產生割傷，易在帶鋼表面產生輥印等缺陷。在本改造設計中密封輥輥面采用乙烯丙烯橡膠（EPDM），輥面硬度：Hs75±5度，其耐熱性好、耐油、耐老化。由于密封輥在氣缸作用下夾緊，為保證密封輥操作側、傳動側壓力均勻，防止兩側壓力不均而導致帶鋼跑偏，在氣動配管的進氣口設置減壓閥，同時在氣缸無桿腔進氣，密封輥壓下回路上，每個氣缸各設置一個減壓閥，用于單獨調節每個氣缸的壓力。

5 結論

經過上述分析我們可以看出，本文針對當前存在的一些問題，改造了冷軋連續退火爐的密封輥，冷軋連續退火爐密封輥的設計可采用夾送糾偏輥的形式，集密封和糾偏功能于一體，該結構簡單、設備投資少、檢修維護量小、糾偏效果明顯，可有效解決爐內帶鋼跑偏問題，保證爐內帶鋼質量。

參考文獻

[1]周國盈.帶鋼精整設備[M].機械工業出版社，2019.

[2]張毅.連續退火機組糾偏措施及應用[J].鋼鐵研究，2019（2）：41-45.

[3]盛解平等.一種新型密封輥氣室密封裝置[P].CN201220304274，2018-01-16.