淺談方坯修磨設(shè)備的設(shè)計(jì)

摘 要：在鋼鐵工業(yè)軋鋼生產(chǎn)中，由鑄錠、加熱、初軋開(kāi)坯工序中某些原因會(huì)使鋼坯表面產(chǎn)生裂紋、庇疤、脫碳等缺陷。這些表面缺陷會(huì)在以后的軋制工序中進(jìn)一步延伸擴(kuò)大，使鋼材成材率大大降低，在經(jīng)濟(jì)上造成很大損失，同時(shí)鋼材質(zhì)量也受影響；因此，方坯表面缺陷的去除在軋鋼生產(chǎn)中具有重要意義。

結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造的實(shí)際情況，本文將對(duì)修磨的主要設(shè)備（方坯修磨機(jī)）的設(shè)計(jì)和應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行初步探討。

關(guān)鍵詞：恒線速；砂輪測(cè)徑；浮動(dòng)磨削

一、方坯修磨設(shè)備的原理和特點(diǎn)

采用重負(fù)荷砂輪（歐美鋼鐵廠稱之為“HIGHPRESSUREGRINDINGWHEEL”及高壓砂輪）安裝到由螺旋傘齒輪傳動(dòng)的增速箱輸出軸砂輪夾盤上，增速箱輸入軸采用聯(lián)軸器與交流變頻電機(jī)直聯(lián)，大功率電機(jī)帶動(dòng)砂輪磨削即為重負(fù)荷磨削。

下式就修磨單面坯料時(shí)間做計(jì)算：

方坯修磨機(jī)需修磨四個(gè)表面及四個(gè)角部，修磨次序按：面——角——面——角——面——角——面——角，共需翻身7次，每次翻身夾緊需要7s，角部修磨每次需要修磨三個(gè)道次。也就是說(shuō)全剝皮修磨一支方坯，純修磨時(shí)間需要：4*T+3*（L-L0/V+L0/V1）+7*7

修磨過(guò)程中通過(guò)對(duì)坯料表面不平實(shí)現(xiàn)恒壓力浮動(dòng)修磨（由比例系統(tǒng)控制），恒線速（由電機(jī)變頻系統(tǒng)控制），使磨削深度均勻。采用安裝在壓下油缸的位移傳感器結(jié)合砂輪兩側(cè)的對(duì)射式光電檢測(cè)元件實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪直徑的檢測(cè)，從而來(lái)調(diào)整砂輪擺動(dòng)角度及砂輪線速度的調(diào)整。修磨磨頭的壓力加載系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)加載，主要采用三通比例減壓閥控制，要求極好的跟隨浮動(dòng)性能，此處的控制尤為關(guān)鍵。

二、修磨主要特點(diǎn)如下：

1.變頻控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、通過(guò)砂輪直徑變化檢測(cè)，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證砂輪線速度80m/s，實(shí)現(xiàn)恒線速控制；

2.液壓馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)，從而拉動(dòng)修磨臺(tái)車進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，臺(tái)車運(yùn)行速度60m/min；

3.修磨臺(tái)車上具備翻坯及夾緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)方坯四個(gè)面及四個(gè)角的翻身，并在修磨過(guò)程中始終夾持著坯料。

4.大功率修磨，要求較大的切削深度和進(jìn)給量；

5.核心部件磨頭齒輪箱螺旋傘齒輪傳動(dòng)，適應(yīng)鋼坯全修磨及點(diǎn)修磨。

三、修磨設(shè)備主要部件的設(shè)計(jì)

1.修磨主機(jī)的設(shè)計(jì)

1.1磨頭部分的傳動(dòng)方式變頻電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接磨頭齒輪箱部分，齒輪通過(guò)螺旋傘齒輪副傳遞動(dòng)力，砂輪夾盤和壓蓋安裝在齒輪箱軸端。砂輪使用外徑610-380mm，為滿足砂輪線速度v=80m/S的要求，齒輪箱螺旋傘齒輪副之間的增速比為1.64。

磨頭實(shí)際設(shè)計(jì)采取了以下思路：

選用進(jìn)口砂輪，品牌包括日本NORTIKE、美國(guó)NORTON、奧地利SLIP。性能穩(wěn)定，磨削比大，效率高，綜合成本實(shí)際低于國(guó)產(chǎn)砂輪。

選用17CrNiMo6齒輪鋼加工螺旋傘齒輪，格里森齒型，并經(jīng)過(guò)磨齒加工，齒面滲氮處理，精度等級(jí)7-6-6c。

主電機(jī)軸頭和齒輪箱輸入軸安裝聯(lián)接需調(diào)整同軸度，徑向位移小于0.03，傾斜角度小于0.05/1000。

選用SKF、FAG精密軸承，成對(duì)安裝的角接觸球軸承安裝時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)緊控制軸承游隙，提高軸承旋轉(zhuǎn)精度和承載能力。

零件制作后需動(dòng)平衡處理，等級(jí)按照IS01940標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)達(dá)到G40級(jí)。

1.2磨頭部分機(jī)架設(shè)計(jì)

為覆蓋鋼坯的寬度，“C”型框架機(jī)構(gòu)。

1.3移動(dòng)小車設(shè)計(jì)

為鋼板焊接而成，兩側(cè)設(shè)計(jì)成箱梁型式，單側(cè)箱梁內(nèi)側(cè)設(shè)置2只車輪。

車體上方設(shè)計(jì)帶鉸接孔的連接支座，磨頭底座通過(guò)連接鉸接軸安裝在車體上方，鉸接軸上安裝調(diào)心滾子軸承。

小車一側(cè)設(shè)置導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置一側(cè)為帶連接軸的固定導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)，另一側(cè)采用可調(diào)節(jié)裝置的導(dǎo)向輪裝置。

小車兩側(cè)前端設(shè)置軌道壓緊裝置，軌道壓緊裝置（碟形彈簧調(diào)節(jié)）保證在修磨裝置車輪與軌道的接觸，主要克服由修磨產(chǎn)生的抬升力。

2.修磨臺(tái)車的設(shè)計(jì)

修磨臺(tái)車用于裝載坯料在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提供鋼坯往復(fù)修磨的載體，設(shè)計(jì)考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)，工作速度為60m/min，換向沖擊很大，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高。

臺(tái)車換向根據(jù)激光測(cè)距的信號(hào)和數(shù)據(jù)設(shè)定減速及換向的距離，提前減速及制動(dòng)。

通常根據(jù)鋼坯規(guī)格設(shè)計(jì)臺(tái)車，臺(tái)車動(dòng)力計(jì)算公式件公式（2）

P=Tn/9550η=（G車+G坯）gfDn/2*9550η公式（2）

T——阻力矩，n.m；

n——車輪轉(zhuǎn)速，rpm；

G車——車體重量，kg；

G坯——坯料重量，kg；

g——重量加速度，m/s2；

D——車輪直徑，mm；

f——摩擦阻力系數(shù)；

η——減速機(jī)傳動(dòng)效率；

2.1動(dòng)力部分采用采用力士樂(lè)內(nèi)置式液壓卷?yè)P(yáng)減速機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，直接安裝在絞車的內(nèi)部，解決了修磨臺(tái)車頻繁正反切換時(shí)產(chǎn)生的慣性及沖擊力。

2.2臺(tái)車前、后兩端與鋼絲繩掛接，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)絞車牽引在軌道上來(lái)回運(yùn)行，二條鋼軌為起重機(jī)鋼軌QU80。用比例閥控制進(jìn)行快速切換方向。

2.3夾緊機(jī)構(gòu)：由每組由一支液壓缸作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)坯料的夾緊，夾頭為可以快速更換的形式，夾頭通過(guò)螺栓將其安裝定位在夾緊臂的前端。

2.4翻料機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)為翻板式，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力為液壓缸，實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的翻轉(zhuǎn)。

2.5夾緊裝置：由液壓缸在修磨機(jī)啟動(dòng)前通過(guò)張緊輪將鋼繩張緊，減小臺(tái)車正反切換時(shí)鋼絲繩的彈跳。

2.6坯料開(kāi)始修磨前，檢測(cè)坯料頭尾位置，結(jié)合激光測(cè)距來(lái)控制修磨臺(tái)車運(yùn)行的范圍，修磨坯料時(shí)自動(dòng)根據(jù)坯料頭尾位置信號(hào)準(zhǔn)確換向。

2.7緩沖裝置：安裝在軌道二端軌座上，二端的臺(tái)車限位裝置是臺(tái)車減速停車的安全裝置。

四、部件及配套系統(tǒng)

方坯修磨設(shè)備另外的部件有：上下料臺(tái)架、操作室、防護(hù)罩、出渣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)不在本文一一論述。

五、結(jié)論

方坯修磨設(shè)備涉及多個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在保證修磨質(zhì)量要求的前提下，選擇合理的參數(shù)，滿足除塵和噪音的環(huán)保要求，設(shè)計(jì)考慮保證穩(wěn)定運(yùn)行，可靠性和作業(yè)率高，分發(fā)揮設(shè)備的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]SlipNaxosHPwheel-sanyapresentation2，溫特圖爾磨削技術(shù)有限公司

作者簡(jiǎn)介：

沈琴霞，女，江蘇省江陰市人，漢族，職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專；研究方向：冶金機(jī)械。