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冷轧板厂拉矫机传动系统的分析与改进 在连续生产过程中，冷焊带钢通常用于实现其工艺目的，而弹性弯曲弯曲机（以下简称拉压机）通常用于实现其工艺目的。某钢铁公司冷轧板厂酸轧机组及热镀锌机组在其机组的酸洗入口段和热镀锌光整机出口段布置了拉矫机。酸轧机组布置拉矫机的目的使热轧板表面破磷和板形矫直为随后的酸洗、轧制工序做准备。热镀锌机组布置拉矫机的目的是进一步改善板形,并改善平整后带钢的机械性能。从机组的整体设计来说,拉矫机的功能对于保证板带的产品质量起着重要作用。通常拉矫机设计为两弯一矫形式。由于拉矫机承担的重要作用,每卷带钢均要求拉矫机投入使用。 拉矫机的工作原理为使带材在拉伸、弯曲的联合作用下发生弹塑性变形,由此实现工艺目的。其中延伸率的获得精度最关键。延伸率的实现有很多前提,如产生张应力的张紧辊组,以及产生弯应力的小辊径的工作辊组。延伸率稳定的另一个前提是带钢在通过整个拉矫机本体时,希望速度是均匀的,张力也是稳定的,没有突变、波动过大等现象。速度和张力的此种要求通常应该由系统的机电设计来保证。而现役的拉矫机往往由于系统设计上的缺陷、不足,导致速度、张力不能稳定,容易受到干扰。因此采取必要的、有效的措施来防止带钢速度、张力的异常波动,获得允许精度范围内的带钢实际延伸率大小在现场有现实意义。本文写作即在分析酸轧机组拉矫机在实际使用中出现的问题的基础上,对产生问题的根源进行了分析,并对酸轧机组的拉矫机的系统设计给出了一些建议。 1 前后张紧辊组的传动机构设计 如前言所述,酸轧机组的拉矫机通常布置在机组的入口段,主要用于疏松带钢表面氧化层,为随后的表面酸洗创造条件以及改善热轧带钢的板形以利于随后的冷连轧机的轧制。 图1为酸轧机组拉矫机的系统布置图,该拉矫机为两弯一矫架构。使用对象为厚度2.0 mm～4.0 mm的低碳含量的热轧板,为后续工序中的酸洗以及轧制提供表面破磷以及板形改善。前后张紧辊组各由2根大直径的张紧辊组成,张紧辊辊面材质为聚胺酯,表面硬度HSA 90±5,表面粗糙度Ra1.6。该传动机构设计较为简单(见图1),一台主电机和一台延伸率电机,其中延伸率电机通过一套差速机构连接到传动链中,系统通过设计保证了前后张紧辊组间辊子的转速一致,但系统的定速比轮系设计使得辊子间的速度差不可调节。 在实际使用中,该设备出现了以下主要问题: (1)前后张紧辊磨损较大,造成实际延伸率与设定延伸率误差较大,工艺参数出现较大偏差,且张紧辊表面磨损状态各异。下文中的三张照片为该拉矫机在实际使用中出现的缺陷实图。图2为入口第1根辊辊面磨损情况,该辊为聚胺酯辊面,上机使用6个月之后,经下机实测,该辊的半径平均减少量为2 mm左右,辊面粗糙度测量为Ra2以上。图3为入口第2根辊辊面磨损情况,辊面条件以及使用时间一样,经下机实测,该辊的半径平均减少量为3.2 mm,辊面粗糙度很小,辊面很光滑,为Ra0.1左右。 (2)矫直机辊系中,与带钢直接接触的辊子,弯曲辊以及矫平辊磨损异常,使用寿命平均为一周,图4。 (3)机组在升降速时,传动齿轮箱有明显异常振动; 2 酸轧机组拉矫机在张力辊组间出现明显的滑 酸轧机组装备的拉矫机在现场实际使用中出现的主要问题如上分析。矫直工作辊寿命太短,该辊辊面材质为GCr15,即滚动轴承钢。辊面工艺技术要求中,要求表面淬硬层深度为3 mm。实际使用寿命只有一周左右,故障表现为辊子在带钢边部位置磨损剧烈。分析原因主要有两个:一是延伸率设定偏大,通常为3%,导致带钢张力大,带钢与辊之间的接触应力及摩擦力大。二是传动系统设计单薄,带钢经过拉矫机本体时,辊子与带钢之间存在较大的滑动摩擦部分。上述二者的共同作用下,导致辊子使用寿命短。 上述原因只是造成缺陷的直接原因,对该问题深入分析:(1)拉矫机装备在酸轧机组上的主要目的为疏松带钢表面氧化层以及矫正板形,为后工序的酸洗、冷连轧打好基础。因此拉矫机的设计主要要围绕延伸率的获得以及延伸率的精确性展开,延伸率的大小及稳定性是拉矫机的最重要的参数。而该酸轧机组拉矫机由于在张力辊传动链中只布置了两台电机,即主电机和延伸率电机。而延伸率的获得是通过计算最接近拉矫机本体的入口,出口张力辊(即主导辊)的辊子线速度来保证的。速度差的获得完全靠两个电机的速度来控制。没有考虑到前后辊组间的速度差,以及可能的带钢在张力辊上的打滑。因而设计上存在着很大的缺陷。(2)对于拉矫机来说,为了保证延伸率稳定,带钢张力的稳定以及速度的稳定是前提。因此,在系统设计时,必须保证张力稳定和速度的稳定,应该重视前后辊组间的传递扭矩的稳定,即张力辊的力矩分配、匹配问题。基于以上分析:造成酸轧机组拉矫机出现的问题的根源在于系统的设计不合理,辊组间无调速手段,主导辊存在着明显的打滑现象,即入口辊组间存在速度差,同时辊子的力矩分配也不一样。在