重卷機(jī)組生產(chǎn)線設(shè)計(jì)探討

嚴(yán)文超，邰阿媛，柳美玲

（1.馬鞍山學(xué)院智造工程學(xué)院，安徽馬鞍山 243100；2.安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院冶金工程系，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

板帶鋼可以隨意切割分離和拼湊組合，具有通用鋼材之稱。板帶鋼具有巨大的包容和覆蓋能力，并且能夠承受彎曲、沖壓等深度加工，其用途十分廣泛，其中薄板的需求量也越來(lái)越多，在如汽車制造、電器產(chǎn)品[1]、緊密儀表、食品罐頭等產(chǎn)品中廣泛使用。

為了改善薄板帶鋼的平直度、表面質(zhì)量[2]，滿足客戶不同寬度規(guī)格的需求，采用重卷機(jī)組生產(chǎn)線能起到積極作用。重卷機(jī)列主要由開(kāi)卷機(jī)、入口夾送偏導(dǎo)輥、切頭剪、入口展平輥、圓盤(pán)剪、破碎機(jī)、出口展平輥、液壓切尾剪、出口偏導(dǎo)輥及卷取機(jī)等設(shè)備組成。

某鋼軋總廠新增一條重卷機(jī)組生產(chǎn)線[3]，機(jī)組生產(chǎn)線具有拉矯、切邊、表面檢查、涂油、分卷等相關(guān)功能，以達(dá)到改善薄板帶鋼質(zhì)量、滿足客戶要求。

1 確定生產(chǎn)線技術(shù)數(shù)據(jù)

為了設(shè)計(jì)的重卷機(jī)組能夠充分適應(yīng)生產(chǎn)線整體生產(chǎn)節(jié)奏，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解、確定相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。

1.1 產(chǎn)品大綱及產(chǎn)量計(jì)算

該鋼軋總廠每年擬處理帶鋼（機(jī)組入口量）30 萬(wàn)噸，其中汽車外板16 萬(wàn)噸。隨后根據(jù)品種（CQ、DQ、DDQ、EDDQ、SEDDQ、HSS 等）、規(guī)格（厚度、寬度）確定產(chǎn)品大綱，其中年有效工作時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 重卷機(jī)組年有效工作時(shí)間統(tǒng)計(jì) h

對(duì)不同的產(chǎn)品規(guī)格分布和機(jī)組工藝參數(shù)，分別計(jì)算卷重、卷數(shù)、實(shí)際產(chǎn)量、速度、工作時(shí)間、間隙時(shí)間、每卷生產(chǎn)時(shí)間、小時(shí)卷數(shù)、生產(chǎn)時(shí)間（產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)時(shí)間）、小時(shí)產(chǎn)量等，最后校核、調(diào)整不同產(chǎn)品大綱計(jì)算的產(chǎn)量和年度額定工作時(shí)間。

1.2 相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)

根據(jù)生產(chǎn)使用的原料及工藝情況，確定相關(guān)參數(shù)，主要包括：原料抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、產(chǎn)品品種、表面鈍化處理（無(wú)鉻/有鉻）、耐指紋處理、表面涂油；入、出口處鋼卷規(guī)格，如帶鋼厚度、寬度和鋼卷內(nèi)徑、外徑及重量；需拉矯的帶材規(guī)格（帶鋼厚度、寬度、屈服強(qiáng)度、速度）；機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)，如帶鋼運(yùn)行方向及作業(yè)線標(biāo)高、穿帶速度、機(jī)組運(yùn)行速度、正常生產(chǎn)時(shí)的開(kāi)機(jī)及停機(jī)加減速時(shí)間、快速/緊急停機(jī)時(shí)間、切邊寬度、廢邊卷尺寸等。

1.3 張力的計(jì)算和控制

在帶鋼通過(guò)開(kāi)卷機(jī)、拉矯機(jī)、卷取機(jī)單機(jī)設(shè)備時(shí)，必須進(jìn)行張力控制、使板帶具有一定的張力，以確保板帶的平整度指標(biāo)并防止帶鋼跑偏。但張力超過(guò)一定范圍，則有可能會(huì)出現(xiàn)斷帶情況，而張力過(guò)小又易引起帶鋼跑偏而影響產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算及選取，確定的張力及機(jī)組速度如表2 所示。

表2 張力及機(jī)組速度

2 工藝流程

生產(chǎn)汽車外板產(chǎn)品時(shí)，拉矯機(jī)輥系打開(kāi)，不具有拉矯功能。但在生產(chǎn)普通規(guī)格板帶的工況下，帶材厚度為0.40～2.0 mm（最大寬度2000 mm）、2.0～2.5 mm（最大寬度1550 mm）時(shí)拉矯機(jī)可以投入，在帶材厚度1.3 mm 時(shí)拉矯最大延伸率可達(dá)到2%。機(jī)組中的切頭剪和分切剪的剪切能力按厚度2.8 mm 設(shè)計(jì)。

具體工藝流程為：①上卷，重卷檢查機(jī)組的來(lái)料帶卷由吊車運(yùn)到機(jī)組入口的固定鞍座上，再由上卷小車進(jìn)行輸送，上卷過(guò)程中測(cè)徑、測(cè)寬；②開(kāi)卷，機(jī)組采用手自一體的上開(kāi)卷和手動(dòng)下開(kāi)卷工作方式，開(kāi)卷機(jī)將帶卷打開(kāi)、開(kāi)頭機(jī)將帶頭打開(kāi)并開(kāi)始送料、CPC 系統(tǒng)開(kāi)始工作將帶材和機(jī)組中心對(duì)準(zhǔn)；③矯平帶頭、帶尾；④切除廢帶頭，同時(shí)收集廢料；⑤穿帶；⑥焊接帶材的卷與卷頭尾；⑦剪切邊部焊接焊縫并沖剖分孔；⑧矯直帶材，拉矯機(jī)中間擠干并吹掃帶材的表面水分、檢測(cè)出入口張力；⑨檢查帶材上、下表面的質(zhì)量；⑩如果需要剖分，剖分帶材；?剖分后分離；?帶材表面涂油；?分切，將帶材切斷或取樣（收集廢料及取樣料，為了帶材卷齊使用EPC 系統(tǒng)）；?帶材轉(zhuǎn)向或剖分帶材導(dǎo)向；?帶材卷取；?打捆、稱重；?成品鋼卷存放。

3 主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)，對(duì)重卷機(jī)組生產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)線布置（產(chǎn)線自右往左布置）。根據(jù)工藝流程及生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，該套重卷機(jī)組生產(chǎn)線包含如下設(shè)備單機(jī)：鞍座和上卷小車；開(kāi)卷機(jī)，包括下壓輥、軸頭支承；配備了CPC支架的開(kāi)頭機(jī)、五輥矯直機(jī)；切頭剪，包括1#廢料小車、切頭導(dǎo)板；1#夾送輥；焊機(jī)；月牙剪；吸油輥；2#夾送輥；入口張力輥；矯直機(jī)（拉伸彎曲）；擠干輥+風(fēng)干裝置；張力計(jì)輥+出口張力輥；1#轉(zhuǎn)向輥；糾偏輥+糾偏CPC 支架；2#轉(zhuǎn)向輥；圓盤(pán)剖分剪；卷邊機(jī)；圓盤(pán)剪后導(dǎo)板；檢查站（轉(zhuǎn)向輥組及反光鏡）；張力輥；3#夾送輥；靜電涂油機(jī)；分切剪；取樣小車；2#廢料小車；1#出口轉(zhuǎn)向輥及EPC 光電架；卷取軸頭支撐；1#卸卷小車及鞍座；1#卷取機(jī)；卷取下壓輥；1#皮帶助卷器；卷取過(guò)渡平臺(tái)；卷取鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)；2#出口轉(zhuǎn)向輥及EPC 光電架；2#卷取機(jī)；2#卸卷小車及鞍座；2#皮帶助卷器；自動(dòng)打捆機(jī)；轉(zhuǎn)運(yùn)小車；稱重裝置等。

設(shè)計(jì)時(shí)需要詳細(xì)了解該重卷機(jī)組生產(chǎn)線的單機(jī)設(shè)備技術(shù)參數(shù)，本文將以開(kāi)卷機(jī)為例詳細(xì)介紹。

3.1 開(kāi)卷機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

（1）帶卷，外徑為2150 mm（最大）、內(nèi)徑為610 mm，最大卷重45 t。

（2）帶材，寬800～2000 mm，厚0.4～2.5 mm。

（3）開(kāi)卷張力分別為9～30 kN（帶厚0.4～1.3 mm）、30～50 kN（帶厚1.3～2.5 mm），穿帶速度為30 m/min。

（4）最大工作速度360 m/min（帶厚0.4～1.3 mm）、180 m/min（帶厚1.3～2.5 mm）。

（5）卷筒漲縮范圍、橡膠套筒，需要和生產(chǎn)線整體規(guī)格范圍保持一致。

（6）壓輥尺寸為Φ250×800 mm，本體浮動(dòng)范圍為±150 mm。

（7）開(kāi)卷機(jī)主電機(jī)為交流變頻電機(jī)，功率為450 kW。

（8）液壓缸方面，卷筒漲縮液壓缸規(guī)格為Φ250/Φ100×142 mm，本體浮動(dòng)液壓缸規(guī)格為Φ200/Φ110×220 mm，壓輥擺動(dòng)液壓缸規(guī)格為Φ63/Φ45×320 mm，3種液壓缸的數(shù)量為1 個(gè)、工作壓力為14 MPa。

（9）稀油循環(huán)油泵的流量為41.6 L/min，工作壓力為0.63 MPa。

（10）開(kāi)卷下壓輥的主要技術(shù)參數(shù)有壓輥規(guī)格及液壓缸的規(guī)格、數(shù)量、工作壓力，開(kāi)卷軸頭支承主要技術(shù)參數(shù)是液壓缸的規(guī)格、數(shù)量、工作壓力。

3.2 其他設(shè)備

除了開(kāi)卷機(jī)，其他設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3，拉矯機(jī)的總裝圖如圖1 所示。

圖1 拉矯機(jī)總裝圖

表3 其他設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)

4 結(jié)束語(yǔ)

某鋼軋總廠新建的重卷機(jī)組生產(chǎn)線單機(jī)設(shè)備安裝調(diào)試非常順利，經(jīng)過(guò)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，該重卷機(jī)組生產(chǎn)線已完成試車工作；目前已進(jìn)入投產(chǎn)使用階段，并且運(yùn)行良好，有力地保障了帶鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，滿足客戶需求，并且提升了產(chǎn)品的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力。