熱軋板推拉酸洗平整機組設計

董偉明，曹永明，黨全軍

隨著酸洗板的推廣，市場對這類產品的認知及接受程度不斷提高，對于酸洗板產品也開始有了明確或潛在需求，主要集中在汽車行業、摩托車行業、機械制造行業、零配加工行業、鋼家具、五金配件、貨架及各種形狀的沖壓件等。目前熱軋酸洗板市場前景向好，需求量逐年攀升。

國內平整酸洗機組非常少，尤其是厚度8 mm以上的更是寥寥無幾，開發一種新型的厚板推拉酸洗平整機組，在常規推拉酸洗機組中增加四輥平整機，酸洗板尺寸精度高，平整后提高表面粗糙度，消除屈服平臺，增強沖壓性能，并可減少板形不平度偏差，提高鋼材的表面質量，便于焊接、涂油和上漆。

1 機組整體方案設計

該推拉酸洗平整機組是在常溫狀態下，將厚2.0～12.7 mm、寬900～1 530 mm 的熱軋低碳鋼、超低碳鋼等帶鋼經鹽酸酸洗除掉氧化鐵皮，同時平整板材，提高板材表面質量和機械性能，為后續生產線提供優質基板和高強鋼基板（見圖1）。

圖1 熱軋板推拉酸洗平整機組示意圖

1.1 機組主要技術參數

1.2 工藝流程

（1） 鋼卷準備過程

吊車將鋼卷從原料庫吊到入口步進梁，由步進梁運至與機組中心線垂直的入口上料鞍座，再由入口鋼卷車從鞍座上將鋼卷運到準備站的地輥上拆除捆帶，然后地輥旋轉，將帶頭送入切頭剪切除不合格帶頭，廢料被導入廢料收集裝置。

（2） 上卷過程

經準備站處理的鋼卷由上卷車托起運往開卷機，在運動中完成對中，鋼卷裝到開卷機卷筒上后，開卷機活動支承升起，漲縮缸驅動卷筒漲徑，將鋼卷撐住，開卷機壓輥壓下，壓住鋼卷，上卷小車托頭下降，小車返回接卷位置，完成上卷過程。

（3） 開卷過程

入口導向臺刮板升起伸出到工作位置，刮板頭部伸出靠近鋼卷。開卷機卷筒及壓輥轉動將帶頭沿刮板引入夾送輥，電機驅動上夾送輥以穿帶速度轉動，將帶頭送入矯直機。在矯直機后配有帶廢料清除裝置的剪切機用于切斷不同規格和有缺陷的來料。安裝切角機為帶鋼頭部倒角，在切角機后設彎曲裝置彎曲薄帶的頭部，便于穿帶。

（4） 酸洗過程

酸洗共分六段，采用外部加熱循環，由酸泵循環供液，采用石墨換熱器加熱，每個酸洗段的酸液溫度通過自動調整保證酸洗效果。

采用短距離五級逆流串級漂洗系統，在短距離上利用高壓大流量脫鹽水清洗帶鋼表面。通過準確控制最后漂洗段的電導率保證帶鋼清洗質量，同時控制漂洗段的補水量，減少機組脫鹽水的消耗和排放的廢水量。

（5） 切邊平整過程

在酸洗出口段，夾送輥組將帶鋼穿過坑式活套。該活套通過提供帶材存儲能力保證酸洗速度的穩定，避免過酸洗。在活套后設夾送輥組，負責將帶鋼拉出活套，并為牽引輥提供張力，糾偏夾送輥裝置負責調節帶鋼張力，并將帶鋼對中導向至圓盤剪及切邊剪，剪切機后設夾送輥組和檢查臺，檢驗臺后設有張力輥為四輥平整機提供后張力。

采用四輥平整機可以改善帶鋼的表面質量和材料特性。帶鋼張力由入口張力輥和出口卷取機產生。平整機出口側的雙夾送輥組在穿帶過程中提供輔助張力。然后，由靜電涂油機將油均勻地噴涂在表面，由偏轉輥將帶材的頭部喂入卷取機卷筒夾鉗，卷取機配有自動卷邊控制裝置，確保卷取精確。

（6） 卸卷過程

卷取機將帶材卷完后，卷取機壓輥壓下，出口鋼卷小車托架升起托住帶材，卷筒縮徑，壓輥抬起，卸卷小車開出卷取機，將鋼卷運到出口鋼卷運輸機的受卷臺架上，然后返回卷取機卷筒下。鋼卷經打捆、稱重、噴號后，由出口步進梁運出線外，由天車吊走。

1.3 機組裝備水平

（1） 采用在線單機架四輥平整機。

（2） 全液壓壓下，液壓AGC 自動控制。

（3） 機組速度、張力自動調整。

（4） 機組采用全數字交流調速。

（5） 采用干平整，具有恒壓力和恒延伸率兩種控制方式。

（6） 機組具有全程矯直功能。

（7） 采用工作輥正、負彎輥控制技術。

（8） 采用斜楔自動調整軋線標高。

（9） 工作輥快速換輥。

（10） 開卷機設有CPC 裝置。

（11） 卷取機設有EPC 裝置。

（12） 機組出口配有鋼卷自動打捆及稱重裝置、噴號機。

（13） 全線自動化操作，具有斷帶保護、事故報警、工作輥準停等功能，并可以實現故障自動診斷。

2 工藝難點及解決方案

由于來料厚度跨度大，且對產品表面和板形要求高，張力控制和板形控制是其核心，也是難度最大的兩點。

2.1 張力控制

在實際生產中，帶鋼寬度的變化一般不會引起設定張力系數的變化，本文主要考慮帶鋼厚度變化導致的張力系數變化。在入口段、工藝段、剪切段、平整段、出口段，隨著帶鋼厚度變薄，張力系數逐漸變大，但在工藝段張力系數是固定的，這些數值一般不隨帶鋼規格變化而改變。另一方面，帶鋼的材質變化會引起張力系數的變化，原則上材料屈服強度高的張力系數要選大些。

為適應工藝要求，該機組張力分5 段控制，即入口段、工藝段、剪切段、平整段和出口段，主要通過布置夾送輥及張力裝置實現張力的控制（見圖2）。

圖2 機組張力分段圖

（1） 入口段建張

入口段主要提供開卷張力，開卷單位張力系數取a=3～7 N/mm2，根據最大來料規格，設定最大開卷張力為9 t。為取得較大的夾送力，同時提供足夠大的開卷張力，采用雙夾送輥形式。

（2） 工藝段張力

酸洗工藝段分六段酸洗和五級漂洗，工藝段的酸洗槽和漂洗槽前后及每段之間均配備夾送輥，工藝段因酸槽內輥子數量較多，帶鋼經過長距離運行易跑偏，如果帶鋼張力設置不合理，容易在酸槽內發生工藝事故，同時在設置張力時還要考慮因帶鋼寬度、厚度不同引起自身重量的變化；張力系數取a=1～4.5 N/mm2，根據最大成品規格，設定最大張力為2 t。

（3） 剪切段

剪切時張力的設置尤為重要，根據來料不同，在穿帶時作為動力剪，為張力輥提供5.5 t 前張力的拉剪；在圓盤剪的糾偏夾送輥前設置坑式活套用來隔離張力，提高CPC 糾偏效果，避免帶鋼在園盤剪切邊時跑偏，造成剪后兩側廢邊不均勻現象。

（4） 平整段

在線平整機前設置張力輥組，該張力裝置的中間輥可升降，穿帶時升起，然后降下，使中間張力輥包角達到180°，兩側張力輥包角達90°，為平整機和卷取機提供后張力，平整機前張力為16 t，后張力為15 t。

（5） 出口段

出口段卷取張力的設定有嚴格規定，張力過大或過小都會引起卷取缺陷。卷取張力系數采用斜張力控制方法，在初始時用較大張力卷取，隨著卷徑的增大張力系數逐漸減小，之后再以固定張力系數卷取。正常卷取時的張力系數取初始卷取時的80%為佳。

同時，為了防止帶鋼跑偏，卷取機需要較大的單位張力，張力系數取a=10～20 N/mm2，根據最大成品規格，設定最大卷取張力為20 t。

2.2 板形控制

由于產品厚度較大，在機組頭部采用輥式矯直機，帶鋼經過反復彎曲變形，部分氧化鐵皮會從帶鋼表面脫落及產生裂縫；另一方面，經過彎曲變形，帶鋼板形會得到一定改善。根據每個輥子壓下量的不同，采用小變形量矯正方案，使鋼材經過反彎和彈復后，最大原始曲率完全消除。

本機組采用七輥矯直機（見圖3），四根下矯直輥固定，三根上矯直輥由液壓缸控制升降。上矯直輥的壓下量由壓下液壓缸尾部的位移傳感器檢測，在上矯直輥升降機構中設有蝸輪蝸桿限位裝置，由齒輪電機傳動調整擋塊的位置，由編碼器檢測，采用支撐輥大大提高矯直輥的剛度，提升帶鋼矯直質量。

圖3 七輥矯直機示意圖

平整是生產酸洗板的重要工序，既要保證帶鋼板形平直，又要控制帶鋼的表面質量。除了改善帶鋼內部金相組織，消除屈服平臺外，平整機最主要作用就是控制表面粗糙度，改善來料的板形。

平整機是由機架、底板及錨固件、壓下裝置、工作輥系、平衡彎輥缸塊、支承輥平衡、斜楔調整裝置、支承輥系、換輥軌道等組成（見圖4，表1）。

圖4 熱軋板推拉酸洗四輥平整機裝配圖

表1 平整機主要設備參數

平整機控制模式有恒延伸率控制和恒軋制力控制兩種，由于本機組來料厚度大于2 mm，根據經驗，對于1 mm 以上的厚料，靠張力調節延伸率的效果基本為零，且平整機前后張力差較小，僅1 t左右，所以本機組通過AGC 系統調節軋制力來控制延伸率。

3 結 語

該推拉酸洗平整機組工藝方案先進，依托實際項目開發設計，對改善熱軋酸洗板表面質量和提高板形十分有效，完全滿足當前市場的產品要求。