冷軋拉矯機裝置傳動系統故障分析及改進

石 凱

（河鋼邯鋼邯寶公司冷軋廠，河北 邯鄲 056015）

在冷軋板帶進行酸洗前，為了使帶鋼能夠充分地進行酸洗，并確保酸洗質量，需要對板帶進行拉矯破鱗。拉矯機包括兩彎一平主體結構和2、3號張力輥組，通過電機傳動使2號與3號張力輥之間產生速度差來建立起張力，主體再通過兩次彎曲、一次矯直單元來對帶鋼進行矯直，從而達到對熱軋帶鋼拉矯除銹的目的。

拉矯機的工作原理就是為了使板帶在拉伸、彎曲的聯合作用下發生塑性變形,由此實現板帶除銹平整工藝目的。其中主體壓下率和帶鋼延伸率的獲得是控制精度的關鍵。延伸率的產生主要由2、3號張力輥組的每根輥主傳動控制產生的速度差來實現，而拉矯機主體彎曲部分的壓下嚙合量是控制板帶除銹效果的關鍵參數。而不同材質的帶鋼屈服強度不同，因此需要對應不同的拉矯機工作輥輥徑。為了獲得穩定的延伸率，需要帶鋼在通過整個拉矯機本體時速度均勻、張力穩定，沒有突變、波動過大等現象。因此拉矯機傳動裝置的穩定運行是保證帶鋼平穩拉矯的關鍵因素。

1 拉矯機主體單元

按照板帶軋制方向來看，拉矯機主體結構可分為兩個彎曲單元和一個矯直單元。其中兩個彎曲單元的結構基本相同。每個彎曲單元中都是由2根轉向輥、2根工作輥及4組支撐輥成180°對稱布置組成。其中上轉向輥、上工作輥及支撐輥組安裝在上輥盒中。兩個彎曲液壓缸可帶動上輥盒上下運動。矯直單元中兩根轉向輥安裝在上輥盒中，一根工作輥及兩組支撐輥固定在下部。拉矯機主體單元結構如圖1所示。

圖1 拉矯機主體單元結構圖

拉矯機的彎曲、矯直單元中共有六個壓下液壓缸，每組液壓缸由一個比較閥進行控制。其中拉矯機壓下的壓力通過減壓閥固定設為100 bar。拉矯機彎曲、矯直單元中嚙合量的設定如下圖2所示。

圖2 拉矯機彎曲嚙合調整裝置

從圖2可以看出，拉矯機壓下結構中彎曲嚙合量的調整是依靠帶編碼器的嚙合調整電機來實現的。當需要更小的彎曲嚙合量時，嚙合電機帶動頂塊升起，由于彎曲液壓缸帶動上輥盒壓下時受到頂塊的機械極限位置限制，因此可以得到較小的嚙合量，反之則得到大的嚙合量。

2 拉矯機的模式分析

拉矯機工作有兩種模式：一種為張力模式，一種為延展率模式。生產線在停止狀態下，拉矯機一直保持張力模式，等到生產線開動時，由LCO（線協調）或操作人員手動切換到延展率模式。圖3為2、3號張力輥組傳動電機及減速箱聯軸器的縱向布置圖。

圖3 張力輥組傳動布置

2.1 張力模式

從圖3中可以看出3-1、3-2電機分別為3號張力輥的1號輥和2號輥的主傳動電機，也叫做直動控制電機。2-1、2-2電機分別為2號張力輥的1號輥和2號輥的轉動電機，也叫差速電機。3-1電機與2-2電機之間、3-2電機與2-1電機之間均使用差速聯軸器連接。張力模式下可直接對3-1電機以及3號張力輥按照自己的速度進行速度設定，在這段區域3號張力輥是速度的主動輥，2號張力輥速度是根據3號張力輥的速度進行匹配的。由于3-1、3-2電機轉動輸出軸速度大于2-2、2-1的輸出軸轉速，使得帶鋼在拉矯機主體單元中建立起拉矯張力。在張力模式下，由于四個傳動電機都輸出扭矩，且受板帶中不同板型、材質等干擾因素的影響，極易使同步聯軸器中產生瞬時高張力作用，從而導致聯軸器齒輪被磨平損壞，造成事故停車。

2.2 延展率模式

延展率模式也叫高張力模式。在該模式工作下，2號張力輥電機2-1、2-2不再向2號張力輥提供轉動力矩，而是通過3號張力輥電機3-1、3-2的傳動軸連接起來，再由行星齒輪進行速度配比，此時2號張力輥電機會根據不同的張力需求以及速度的實時變化來實時改變齒輪比。2號張力輥的轉動是靠3號張力輥傳動電機通過減速箱變速實現的差速傳動，這樣能夠保證在2、3號張力輥組之間形成穩定的張力差。這種模式下由于張力完全是靠行星減速箱產生，因此此時減速箱負荷較大，加劇了減速箱的磨損。

3 傳動機構的優化改進

1）針對張力模式下傳動聯軸器易損壞的特點，在生產中應盡量使用延伸率模式，同時制定合理的周期加油計劃，對于易損壞的高速側聯軸器，制定了一年為周期的強制報廢更換制度，以避免工作中出現事故停車。

2）在程序設定上，為了實現拉矯機的穩定運行，避免因拉矯機張力超極限而導致停車現象發生，通過修改控制程序，即確定“兩個張力點——高報警（430kN）和正常張力值（200 kN）”：當張力大于430 kN時產生控制信號,在延伸率工作模式下系統程序控制延展率為上限設定值；當計算張力設定值小于200 kN時，使拉矯機工作在當前延伸率設定值下，這樣就確保了拉矯機張力值穩定在430 kN以下。通過以上改進,實現了酸洗工藝段的正常運行，后期未出現因為拉矯機張力過大而造成的工藝段快停，降低了2號張力輥組減速箱的磨損，保證了生產的穩定運行。

4 結語

在冷軋生產過程中，通過從控制程序上對拉矯機傳動中出現的設備問題進行了優化改進，保證了拉矯機的穩定運行，同時加強了關鍵聯軸器加油和更換的周期管理，實現了冷軋拉矯機裝置的長期穩定運行，從而為產線的高產穩產做出一份貢獻。