平整機除塵設(shè)備的改進與創(chuàng)新

李 林，韓繼紅，毛朝暉

在冷軋板帶材生產(chǎn)過程中，平整機用于消除帶材退火后由于應(yīng)力釋放形成的褶皺，起著改良板型的重要作用。當(dāng)平整機處于干平整工作模式時，帶材表面退火形成的疏松狀氧化層在軋制壓力的擠壓下會形成煙塵四處擴散，對帶鋼表面造成二次污染，嚴重影響帶材的表面質(zhì)量，同時對周邊設(shè)備環(huán)境以及生產(chǎn)人員的健康安全造成危害。因此，提高平整機組的清潔除塵功能是非常重要的。

1 傳統(tǒng)除塵設(shè)備的不足

在以往的平整機組中，主要是通過對軋輥 (主要是支撐輥)的清潔除塵，以達到間接清理帶材表面的目的（見圖1）。

該軋輥清理裝置位于機架間，設(shè)備本體主要由磨頭，伸縮氣缸，橫移氣缸，除塵管路以及支架等組成。當(dāng)進行清理時，伸縮氣缸帶動磨頭裝置壓靠輥面，依靠軋輥的轉(zhuǎn)動帶動磨頭對輥面進行清理。同時，設(shè)備本體在橫移氣缸帶動下沿軋輥軸線方向來回移動，使整個輥面都得到清理。在磨頭尾端設(shè)有除塵管口與車間除塵管路相連，除塵系統(tǒng)開啟，除塵口將擦拭下的粉塵顆粒抽走，實現(xiàn)除塵功能。

圖1 傳統(tǒng)平整機軋輥清理裝置外形圖

由于主運動是由軋輥轉(zhuǎn)動完成，所以稱為被動清輥。該方法存在以下不足之處：

（1）磨頭與軋輥接觸面狹窄

由于磨頭是以靜止?fàn)顟B(tài)壓靠輥面，與輥子接觸為狹窄的線接觸，只有部分磨頭參與輥面清潔工作，表面使用率低。

（2） 灰塵積壓

設(shè)備工作一段時間以后，在軋輥旋入磨頭一側(cè)會形成灰塵積壓，這些灰塵附著在磨頭表面上會形成一道很明顯的“灰線”，很難被順利抽走，最終將對輥面造成二次污染，使除塵效果大打折扣 (見圖2)。

圖2 磨頭灰塵積壓示意圖

（3）影響機組工作速度

由于磨頭是以靜止?fàn)顟B(tài)擦拭輥面，為避免過度磨損而無法承受較大的相對速度，當(dāng)清輥設(shè)備投入工作時，機組需降速，對生產(chǎn)率有很大影響。

2 刷輥及其除塵功用簡介

由于被動清輥除塵設(shè)備與輥面的接觸部分是靜止的，大大約束了設(shè)備除塵效率，若將其改為自主運動機構(gòu)，除塵效果會大幅提高。因此，刷輥在除塵設(shè)備中得到了應(yīng)用。

刷輥主要由輥身，刷毛以及卡板組成（見圖3）。根據(jù)刷毛固定方式不同，可以分為壓片式刷輥，纏繞式刷輥以及內(nèi)焊式螺旋刷輥 (見圖4)。工作時由電機驅(qū)動刷輥旋轉(zhuǎn)，設(shè)備本體將刷輥沿徑向壓靠在輥面上，由刷毛將灰塵刷下。

刷輥的應(yīng)用大大提高了設(shè)備的除塵性能以及應(yīng)用范圍，相對于傳統(tǒng)除塵設(shè)備具備以下優(yōu)點：

圖3 刷輥結(jié)構(gòu)圖

圖4 刷輥外觀圖

（1）刷輥通過自主的旋轉(zhuǎn)運動使整個輥面均勻的投入到清潔工作中，每個部位的刷毛均能夠參與除塵工作，表面使用率達到100%；

（2）刷毛在彈性回彈和輥子轉(zhuǎn)動的作用下，能夠有效地將灰塵帶離被清潔表面，散入周圍空氣中，以便設(shè)備除塵系統(tǒng)能夠及時地將空氣中的灰塵吸走，真正實現(xiàn)清潔、除塵的功用；

（3）刷輥的刷毛可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需要進行設(shè)計布置，刷輥轉(zhuǎn)速可以根據(jù)待清潔面的運動速度進行調(diào)節(jié)以達到最佳的除塵效果。

3 基于刷輥的設(shè)備改進和創(chuàng)新

3.1 支撐輥清理裝置

刷輥出色的清潔除塵功能使其可以廣泛的應(yīng)用于各種除塵設(shè)備，其中，冷軋六輥平整機組中的支撐輥清潔裝置就是較為典型的基于刷輥清潔的除塵設(shè)備（見圖5）。

圖5 支撐輥清潔裝置

支撐輥清理裝置位于機架間，由刷輥，刷輥驅(qū)動電機，支架，螺旋升降機構(gòu)以及除塵腔體組成。當(dāng)支撐輥清理裝置投入工作時，刷輥驅(qū)動電機帶動刷輥旋轉(zhuǎn)，電機驅(qū)動螺旋升降機構(gòu)帶動刷輥靠近支撐輥輥面，當(dāng)刷輥接近支撐輥輥面時，螺旋升降機降速，直至刷輥輥面壓靠支撐輥輥面，并對刷輥單側(cè)形成一定的干涉壓下量時停止運動，刷輥對輥面進行清潔。同時除塵系統(tǒng)開啟，輥刷刷下的灰塵由刷輥后部的除塵腔體吸至機組除塵系統(tǒng)后排出。

實踐證明，支撐輥清潔裝置能夠很好的實現(xiàn)清潔除塵功能，使帶材的表面質(zhì)量和現(xiàn)場工作環(huán)境得到很大改善。

3.2 直接清理帶材設(shè)計方案

支撐輥清潔裝置雖然通過對刷輥的應(yīng)用大大提高了除塵效率，在傳統(tǒng)除塵設(shè)備的基礎(chǔ)上取得了很大進步，但其基本設(shè)計思想仍然是通過對輥子的清潔來間接保證帶材的清潔。以上我們提到過，刷輥可以在很大范圍內(nèi)適應(yīng)不同條件的待清潔表面，那么，可不可以更進一步，將清潔輥面改為直接清潔帶材的表面？答案是肯定的。

清理帶材與清理輥子的顯著不同在于，輥子表面是一封閉的圓柱曲面，可以通過一根刷輥完成清理工作；而清理帶材需要對其上、下兩個表面同時進行清潔，所以至少需要兩根刷輥完成清潔工作，最簡單布置方案為帶鋼上、下表面對稱布置一對刷輥。但是，刷輥的輥面是由多根刷毛的末端組成，而刷毛是有一定彈性的，因而這種刷輥布置形式無法對帶材的位置進行準確的固定，導(dǎo)致刷毛的壓下量很難控制，另一方面，當(dāng)帶材大張力高速運行發(fā)生抖動時，刷輥與帶材變?yōu)殚g歇性接觸，會對除塵效果造成不良影響。因此，我們對其進行改進，引入了具有硬輥面的襯膠輥，采用刷輥，襯膠輥四輥交錯布置。這種布置形式的核心是利用襯膠輥的硬輥面對帶材進行可靠定位，能夠提高帶材在清潔過程中的穩(wěn)定性；同時，襯膠輥還對刷輥起到襯墊作用，這樣，通過調(diào)節(jié)刷輥與襯膠輥的中心距即可準確控制干涉壓下量（見圖6）。

在確定輥子布置形式后，接下來需考慮設(shè)備除塵功能的實現(xiàn)，除塵系統(tǒng)的功用是將刷輥刷下的灰塵及時抽離帶材周圍避免對帶材造成二次污染，所以將吸塵口布置在灰塵甩出方向最為理想（見圖7）。

3.3 帶鋼清潔裝置

刷輥與襯膠輥采用上述四輥交錯的布置形式，兩刷輥為主動輥，各由一臺交流變頻調(diào)速電機通過萬向接軸驅(qū)動，襯膠輥為從動輥，通過帶材表面與輥面的摩擦力轉(zhuǎn)動。上襯膠輥及刷輥由液壓缸帶動升降，下襯膠輥及刷輥由液壓馬達驅(qū)動螺旋升降機構(gòu)帶動升降。上刷輥的干涉壓下量通過導(dǎo)桿和調(diào)整墊片進行調(diào)節(jié)，下刷輥的干涉壓下量可以通過對液壓馬達的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)控實現(xiàn)。每個輥子均有各自的升降缸或液壓馬達，因而均可獨立升降而不受其它輥子的影響。上、下刷輥配有除塵罩。設(shè)備工作時，電機驅(qū)動兩刷輥旋轉(zhuǎn)，下輥上升，上輥下降，在壓靠帶材表面后停止。機組除塵管路的氣動碟閥開啟，除塵系統(tǒng)開始工作，擦拭下的灰塵經(jīng)由除塵罩吸入機組除塵管路后排出（見圖 8）。

圖6 刷輥清理帶材的布置形式

圖7 刷輥清潔除塵示意圖

圖8 帶鋼清潔裝置

從除塵手段看，通過刷輥對帶材上下表面進行清潔除塵是最為直接有效的，但此類設(shè)備目前國內(nèi)尚沒有自主設(shè)計的先例。因此上述設(shè)計是一次創(chuàng)新的嘗試。

4 結(jié)語

刷輥的應(yīng)用提高了除塵效率，增加了除塵手段，但目前國內(nèi)對刷輥除塵機理的研究還不夠深入，對刷輥除塵設(shè)備的設(shè)計尚處于起步階段。今后應(yīng)進一步加強理論及應(yīng)用研究，不斷提高除塵設(shè)備的性能。