天圓銅業(yè)四輥粗中軋機(jī)新技術(shù)

郭 軍

(中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

中國(guó)重型機(jī)械研究院設(shè)計(jì)成套天圓銅業(yè)四輥粗中軋機(jī)組，在我院原有四輥銅帶軋機(jī)上采用多項(xiàng)新技術(shù)設(shè)備，提高機(jī)組自動(dòng)化程度，裝機(jī)水平國(guó)內(nèi)先進(jìn)，最終產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成品厚度0.3 mm時(shí)厚度公差5 μm，成品率98%，使得用戶極大的擴(kuò)展了產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。

2 用戶原料及成品要求

機(jī)組主要原料是連鑄坯，材料以錫磷青銅，白銅為主，特點(diǎn)是較硬，彈性大，易加工硬化。

來(lái)料規(guī)格

厚度/mm ≤16

寬度/mm 300～450

卷內(nèi)徑/mm 500～800

卷外徑/mm 1000～1600

卷重/t Max 6

成品尺寸

厚度/mm 0.5～5

精度/mm 0.5±0.005 1.0±0.008

板形/I ≤50

層間錯(cuò)層量/mm 1

卷內(nèi)徑/mm 508

卷外徑/mm 1000～1900

卷重/t Max 6

3 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

最大軋制速度/m·min－1360

最大軋制壓力/kN 8000

最大軋制力矩/kN·m 120

最大彎輥力(單邊)/kN 300

輥系規(guī)格/mm Φ330/Φ760×640

軋制速度

小卷筒軋制時(shí)/m·min－10～150～360

大卷筒軋制時(shí)/m·min－10～220

速度精度

穩(wěn)態(tài)/% ±0.1

加減速時(shí)/% ±0.5

開(kāi)卷機(jī)卷筒漲縮范圍/mm Φ470～Φ850

開(kāi)卷速度/m·min－10～120

開(kāi)卷張力范圍/kN 5～50

卷取速度

小卷筒/m·min－10～160～360 m

大卷筒/m·min－10～190

卷取張力范圍

小卷筒/kN 5～100

大卷筒/kN 10～100

軋機(jī)傳動(dòng)方式 工作輥傳動(dòng)

4 機(jī)組的生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備組(圖1)

圖1 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備組成Fig．1 Composition of the production process and equipment

5 機(jī)組功能特點(diǎn)及自動(dòng)化

軋機(jī)具有全液壓壓上，工作輥彎輥系統(tǒng)和分段冷卻，壓下調(diào)偏等板形調(diào)整手段。工作輥快速換輥:工作輥換輥時(shí)間5 min，支承輥30 min。工作輥及支承輥采用四列短園柱滾子軸承，支承輥軸承采用油霧潤(rùn)滑，并具有軸承溫度檢測(cè)功能。開(kāi)卷機(jī)采用左右雙柱頭型式，由漲縮缸驅(qū)動(dòng)齒條齒輪實(shí)現(xiàn)卷筒漲縮，在開(kāi)卷支架上配收紙裝置及壓輥。左右卷取機(jī)采用大小卷筒，小卷筒采用四斜楔卷筒。主機(jī)及卷取機(jī)有準(zhǔn)確停車功能。

采用兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制，具有恒輥縫，恒軋制壓力，厚度預(yù)監(jiān)控功能。主軋機(jī)，開(kāi)卷機(jī)，左右卷取機(jī)采用直流電機(jī)傳動(dòng)，全數(shù)字直流調(diào)速裝置。采用PLC可編程控制。具有過(guò)載保護(hù)，斷帶保護(hù)和緊急停車等安全保護(hù)系統(tǒng)。開(kāi)卷機(jī)具有CPC裝置及上卷高度自動(dòng)對(duì)中裝置。工藝潤(rùn)滑配備精密過(guò)濾機(jī)。帶材除油采用輥式除油和氣刀除油。具有工藝過(guò)程參數(shù)的預(yù)設(shè)定、工藝過(guò)程參數(shù)和設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的檢測(cè)、顯示及故障報(bào)警系統(tǒng)。采用二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng)。主軋機(jī)具有排煙和油霧凈化系統(tǒng)。

6 關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

(1)大漲縮雙柱頭開(kāi)卷機(jī)為帶材開(kāi)卷時(shí)提供帶材后張力，設(shè)有CPC浮動(dòng)對(duì)中裝置保證開(kāi)卷軋制帶材與軋制中心對(duì)中，開(kāi)卷柱頭正上方配帶油馬達(dá)傳動(dòng)的可升降壓輥幫助開(kāi)頭及防止松帶，開(kāi)卷機(jī)還帶有由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的收紙裝置將來(lái)料墊紙回收利用。

開(kāi)卷機(jī)分為左右柱頭，機(jī)組來(lái)料是無(wú)心卷，易松卷，內(nèi)圈料頭易翹曲，開(kāi)卷卷筒內(nèi)徑調(diào)節(jié)范圍由Φ470～Φ850 mm，變化范圍達(dá)380 mm，一般棱錐式卷筒結(jié)構(gòu)很難達(dá)到這樣的漲縮范圍，機(jī)組采用了齒條軸－齒輪－齒條結(jié)構(gòu)，即由漲縮油缸驅(qū)動(dòng)齒條軸經(jīng)過(guò)齒輪帶動(dòng)裝在開(kāi)卷柱頭上可徑向移動(dòng)的四片扇形塊上的齒條運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)柱頭的漲縮，齒輪模數(shù)12 mm，操作方便，獲得用戶認(rèn)可。

(2)雙卷筒大張力卷取機(jī)。卷取機(jī)設(shè)有大卷筒和小卷筒，并且所配減速箱，可根據(jù)工作制式進(jìn)行大小卷筒切換及小卷筒的高低速度切換，大卷筒鉗口由液壓缸直接控制。小卷筒采用四斜楔結(jié)構(gòu)，小卷筒鉗口由兩組Φ40 mm鉗口缸控制并增加兩組疊簧使得鉗口復(fù)位更加快速靈活，大小卷筒鉗口都能夠自動(dòng)準(zhǔn)確定位，使得鉗口自動(dòng)定位在喂料位置，帶頭由此可快速順利進(jìn)入鉗口。

圖2 卷取機(jī)工作原理圖Fig.2 Winder schematic

卷取機(jī)工作原理如圖2所示，離合器A、B配合實(shí)現(xiàn)5個(gè)位置三種速度，一種用于大卷筒，其余為小卷筒的高低速度;四種工作狀態(tài):A、B均脫開(kāi)位，電機(jī)空轉(zhuǎn)。A為脫開(kāi)位，B為投入位，大卷筒工作。A為低速位，B為脫開(kāi)位，小卷筒低速。A為高速位，B為脫開(kāi)位，小卷筒高速。機(jī)械上由背靠背的兩個(gè)油缸組合出全伸，全縮，一伸一縮三個(gè)動(dòng)作對(duì)應(yīng)離合器A的三工位控制。

(3)電氣傳動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)組來(lái)料與成品厚度比為32∶1，張力變化范圍更達(dá)45倍，采用雙電機(jī)串聯(lián)，且進(jìn)行高低速度切換。電氣系統(tǒng)完成如下控制要求①在調(diào)試中電機(jī)單動(dòng)時(shí)采用速度系統(tǒng)，機(jī)組聯(lián)動(dòng)時(shí)采用張力系統(tǒng)。②穿帶喂料過(guò)程使用速度控制系統(tǒng)，一旦帶材進(jìn)入軋機(jī)，檢測(cè)到軋制力信號(hào)，卷取機(jī)自動(dòng)切換到張力系統(tǒng)。同理，甩尾軋制時(shí)，作為開(kāi)卷用的卷取機(jī)一旦鉗口松開(kāi)，電流低于設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)切換到速度模式，防止飛車。③銅帶軋機(jī)在加減速過(guò)程中，對(duì)張力精度異常敏感，為保證張力動(dòng)態(tài)控制精度具有動(dòng)態(tài)力矩補(bǔ)償，用于克服機(jī)械慣性及摩擦力矩的補(bǔ)償。補(bǔ)償控制防止在小張力軋制時(shí)機(jī)組起停及機(jī)組加減速引起斷帶，提高張力控制精度，進(jìn)而減少?gòu)埩Σ▌?dòng)引起的銅帶板形惡化，提高機(jī)組生產(chǎn)效率有關(guān)鍵性意義。④在卷徑變化中為保證張力恒定，系統(tǒng)設(shè)有初始卷徑設(shè)定及卷徑計(jì)算功能，對(duì)卷徑的變化進(jìn)行智能濾波，確保卷徑信號(hào)準(zhǔn)確，是張力控制精度保證的手段，也直接保證了準(zhǔn)確停車功能的實(shí)現(xiàn)。⑤銅帶軋制斷帶時(shí)有發(fā)生，系統(tǒng)設(shè)有斷帶保護(hù)裝置。斷帶發(fā)生，軋機(jī)快速停車，卷取張力快速解除，壓輥?zhàn)詣?dòng)壓下，厚控系統(tǒng)控制輥縫自動(dòng)打開(kāi)，測(cè)厚儀快速退出。

機(jī)組張力控制精度穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)最大張力值的±1%，加減速時(shí)達(dá)到±3%，卷取機(jī)速度分檔合理，多種軋制規(guī)程下均能穩(wěn)定運(yùn)行，適用并滿足帶材生產(chǎn)工藝要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

該機(jī)組投產(chǎn)一年多來(lái)，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，自動(dòng)化水平及操作方便性深得用戶贊揚(yáng)，為用戶帶來(lái)穩(wěn)定可靠的現(xiàn)金流。

［1］ 鄒家祥．軋鋼機(jī)械［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1992．