热卷箱检测装置性能分析与优化改进

2020-05-01杨翠英

设备管理与维修 2020年5期

杨翠英

（四川机电职业技术学院，四川攀枝花 617000）

0 引言

近几年，随着热轧板厂生产产品规格的增多和高附加值、高强度产品的开发，产量不断提高，对产品质量要求日益严格。由于粗轧机设备的精度保障能力不足，带钢经常出现跑偏、镰刀弯或大头大尾等异常板型，对热卷箱的冲击力不断加剧，主要的设备故障表现为定位精度低、冲击振动频繁、辊架变形严重、液压缸漏油、辊子轴承损坏、备件更换周期短等，设备运行成本大幅攀升。

1 热卷箱检测装置性能分析

1.1 热卷箱设备定位精度差原因分析

热卷箱的主要工作是中间坯的卷取和开卷，如何获得良好的卷型主要取决于各装置的定位精度的高低，热卷箱区域主要是在辊架外部安装检测元件（即接近开关）进行定位。设备上机使用一段时间后，辊子的轴径、轴套、铜套及辊架各铰接点均会出现不同程度的磨损，机构构件出现磨损后，辊子及辊架将出现轴向窜动，在生产过程中随着磨损的加剧和负载的冲击，设备的轴向窜动将日趋严重。以热卷箱2AB 装置进行分析（图1），热卷箱2AB 辊装置原来安装的检测设备在辊子及辊架出现轴向窜动后无法实现定位，严重时还将损坏检测元件，在整体结构的设计方面存在很多缺点。

在原有的设计中，整个检测装置的设计理念是为了与生产现场相结合，并未考虑整台设备在使用后的精度会有所下降，设备在高负荷运行后，轴套、销轴、轴孔等地方出现不同程度的磨损，各点的间隙值超过一定值后整台装置的运行精度将明显下降，设备精度下降后整个设备将出现轴向窜动。原有设计的位置检测装置没有考虑设备的轴向窜动，因此当设备向接近开关的反方向窜动时，检测元件无法接收到反馈装置的信号，最终无法实现设备的定位，从而影响正常生产时间，导致废钢和质量事故。

为了避免设备窜动后检测元件检测失败的现象，需要将接近开关与反馈装置的距离调定到最小，但是在生产过程中随着带钢的冲击，2#托辊装置的轴向窜动将越发严重。当设备向接近开关窜动时，检测元件与反馈装置在垂直方向将出现重合，此时，当2AB 辊在液压缸的作用下继续向下运动（如图1），接近开关将被反馈装置从端面切断或撞变形，导致备件损坏，设备维护成本偏高，影响安全生产。

在工作中除了设备的轴向窜动，随着2AB 辊的频繁动作和带钢对设备的冲击大小变化，当辊架铰接点、底座、止口出现不同程度磨损后，整台设备在辊子的径向方向也会出现明显间隙。随着间隙的增大，当带钢与A辊接触时2AB 辊及支架将沿轧制线出口方向产生晃动，如果此时反馈装置与接近开关处于水平位置，反馈装置将随着2AB 辊支架晃动，晃动的反馈装置将会把接近开关挤压变形或损坏，最后导致设备无法定位，增加维护和检修工作量。

2AB 辊安装的位置检测装置因直接与热轧带钢相接触，冲击振动严重、氧化铁皮多、环境温度高，冷却水会变成汽雾状侵蚀设备。高温产生的热辐射将使设备产生热变形、定位精度下降、使用寿命缩短、故障率高，增加设备维护成本。

1.2 检测元件使用寿命低原因分析

热卷箱使用的检测元件受安装位置的影响，现场环境温度高，带钢产生的热辐射将严重影响检测元件的使用寿命和检测精度。在精轧机组、热卷箱、卷取等区域出现废钢时，热卷箱卷取站将有2 个900～1000 ℃的钢卷。钢卷与检测元件距离不超过1 m，受热辐射的影响，检测元件的环境温度在300 ℃以上，较高的温度将导致检测元件热变形损坏。损坏的检测元件如不及时更换将引起设备故障，生产被迫停止。同时，检测元件损坏后也会增加维护人员工作量，增加设备维护费用。

图1 改进前的检测装置

2 热卷箱检测装置改进措施

为保证热卷箱设备的定位精度，提高整台设备的运行精度，减小其对安全生产的影响，结合图纸和现场观察，建议优化改进位置检测装置，优化设计结构，对设备的维护、维修方法进行调整。

2.1 热卷箱结构的优化设计

根据热卷箱的结构、工作原理、工作环境、设备稳定、安全运行等需要，设计一种利用重力定位的检测装置，能适用于环境恶劣、使用频繁、轴向径向窜动严重、振动冲击大的设备。提高检测元件的精确度，有效保证整台设备的定位精度，降低设备的故障时间，提升整台设备的整体运行精度，方便检查、维护和检修。具体改进方案如下。

观察原有检测装置的使用情况，对设备出现窜动时信号反馈装置的运行线路进行分析，发现该装置在运行时的路线并非垂直，而是从起点运行至终点的整个线路是一条S 形。结合原有图纸，分析收集的现场参数，对检测装置的外观、形状、尺寸、材质及硬度进行调整，重新设计能满足现场安装位置、生产工艺，能实现利用重力进行自动调节定位，且具有对检测元件进行双重保护的检测装置（图2）。

图2 改进后的检测装置

检测装置中的信号反馈设备的一端可以加工螺栓孔，在安装时根据生产现场需要设计有供滚轮轴滚动的滑槽，滑槽的设计角度可以根据滚轮大小、质量进行调整，滑道长度由整台设备的轴向窜动间隙所决定。信号反馈装置在设计时一定要考虑横梁端部开口度与滚轮的尺寸，两者的装配间隙可根据现场环境和使用情况进行调整。

新设计的支架宽度尺寸应小于反馈装置中横梁开口槽的宽度尺寸，在整个设计中新支架实现了5 种功能：①在原有支架的基础上增加了滑道，滑道的投用能有效保护检测元件；②增加的滑道能有效减小带钢热辐射与检测元件的接触；③信号反馈装置中的滚轮可以通过滑道进行上下移动；④增加的滑道在支架的结构中实现筋板的效果，从而提高支架的强度；⑤支架滑道与反馈装置中的滑槽、滚轮及销轴组合在一起，共同实现对设备本体窜动间隙的补偿。

2.2 维护方法的改进

新设计的检测装置安装后，设备的轴向、径向窜动问题得以解决，运行轨迹得以控制，通过滚轮减少了维护人员对检测元件调整，减轻作业人员的工作量。滚轮的具体工作：①当设备向支架方向窜动时，支架滑道反推滚轮，保证滚轮沿滑槽向设备方向移动；②当设备向支架的反方向窜动时，支架与反馈装置的间隙增大，为实现检测设备的功能，新设计的滚轮在重力作用下沿滑槽向支架移动，与支架滑道接触从而补偿窜动间隙。

新设计的检测装置虽然设计有滑道，滑道在正常使用过程中能阻挡热辐射对检测元件的影响，但是在处理废钢过程中受高温、长时间热辐射影响，检测元件也极易损坏。因此，结合检测元件的结构及使用特性，在检测元件的上方设计可供检测元件冷却的外冷水管，在冷却水投用后延长检测元件的使用寿命，此方法安全有效、大大减少维修成本、方便快捷、效果显著，真正实现降本增效。改进优化后备件的使用寿命和经济效益见表1。