上卷取式倾斜铸轧机的设计

2011-07-10冯素霞宋晓亮

制造业自动化 2011年14期

冯素霞，宋晓亮，许卓

（1.涿神有色金属加工设备有限公司，涿州 072750；2.北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

近年来我国的铝加工技术日臻成熟，生产规模、工艺装备、技术和质量水平以及科技开发等步入了一个高层次发展阶段，开始与国际铝加工业接轨。涿神有色金属加工专用设备有限公司（以下简称涿神公司）作为有色金属加工设备制造行业的知名企业，更是致力于新产品的开发和设计，以满足市场和客户的需求，在常规下卷取式铸轧机的基础上成功开发了上卷取式铸轧机。

铸轧机是为冷轧机提供毛料的设备，铸轧的下道工序为冷轧机轧制，目前国产的铸轧机大都采用下卷取方式，而冷轧机多采用上开卷方式。对制作PS板的铝板基最基本的技术要求是表面光滑，无划伤、印痕、气孔、轧制条纹等表观缺陷，厚薄要求一致，组织细密均匀，无偏析、夹渣等。所以冷轧机在PS板基的轧制过程中，希望利用的铸轧板表面质量较好的一面，相对来说铸轧板的上表面因为和辊子接触的较少，所以质量更好。在冷轧机轧制过程中需要通过轧制道次的调整，来保证PS板基版面的质量要求。

2011年3月，涿神公司为山东邹平德利科技板材有限公司交付了四台Φ1013mm×1900mm 倾斜式双驱动铸轧机，该设备的卷取机组采用了上卷取方式。对于生产PS板基的客户来说省去了在冷轧机轧制过程中道次的调整，生产效率得到了提高，从而节省了能源。

1 Φ1013mm×1900mm上卷取式倾斜铸轧机的特点

Φ1013mm×1900mm上卷取式倾斜铸轧机的机架轴线与地面垂直线成15°倾斜配置（垂直中心线与轧机中心线间），使得在轧制过程中对克服金属偏析和减少金属氧化膜处的表面张力方面具有独到之处。兼顾了下铸式和水平式两种方法的长处。

该机列的卷取机组采用上卷取方式，和冷轧机的开卷方式一致，所以下道工序（PS板基）在冷轧机的轧制过程中无需考虑轧制道次的调整，便能保证PS板基版面的质量要求，提高了冷轧机的轧制效率。

2 Φ1013mm×1900mm上卷取式倾斜铸轧机的技术参数

Φ1013mm×1900mm倾斜式连续铸轧机的主要技术参数包括铸轧机适合生产的合金品种、轧辊直径、可生产的产品规格以及铸轧机本身的力能参数、电气参数等，详见表1。

3 Φ1013mm×1900mm倾斜式连续铸轧机的机列组成及设计

本铸轧机共由8个部分组成，分别为：浇铸系统、主机机组、夹送辊装置、液压平动剪、导向辊托板、卷取机组、液压系统、电控系统。

机列组成如图1所示。

3.1 浇铸系统的设计

保温炉流口至铸轧机之间熔铝的输送系统包括以下项目：炉口控流装置、除气和过滤装置、液面控制装置、钛丝进给装置、前箱及其流槽。金属液面由液面控制装置和前箱液面控制装置两级控制，液面控制精度可达到±1mm。

表1 Φ1013mm×1900mm倾斜式连续铸轧机的技术参数

图1 设备机列简图

3.2 主机机组的设计

主机机组由机架装配、轧辊辊系、主传动装置、压上油缸、铸嘴调整装置、辊缝调节装置、导出辊、火焰喷涂运行机构、换辊装置组成。

本铸轧机架正常生产时轴线与地面垂直线成15°倾斜配置，换辊时机架和地面垂直。油缸推动机架沿铰轴倾翻，到达目标位置后机架锁紧油缸把机架锁紧。

轧辊辊系由热装配式铸轧辊、轴承座和轧辊轴承及相应附件组成。铸轧辊由内部带凹槽循环回路的辊芯和外层热装在辊芯上的辊套组成，铸轧辊通过旋转接头与闭式循环冷却水系统连接，金属结晶时的热量和轧制时的热量由冷却水带走。

3.3 夹送辊装置的设计

夹送辊装置安装在主机机组之后，液压平动剪的前面，夹送辊用于在立板和换卷期间带材的穿带及保持张力，该装置为二辊式结构，钢制夹送辊。上辊由液压缸驱动做升降运动，下辊位置可手动调整。

3.4 液压平动剪的设计

液压平动剪用于铸轧带的切头和切尾，该液压剪为机械同步式剪切机，安装在液压缸驱动的滑架上，剪切油缸安装位置处于铸轧板下方。有两条剪切油缸和两条移动油缸，采用齿轮齿条同步机构。剪切时夹送辊夹住铸轧板，液压平动剪边移动边剪切，能够保证剪切平齐。有连续剪切功能。

3.5 导向辊托板的设计

导向辊托板安装在卷取机前，用于铸轧板卷取时插于胀缩卷筒的夹槽，和卷取速度的测速。导向辊为钢制水冷辊，表面镀铬。该托板由液压缸驱动升降，穿带时托板抬起，当胀缩卷筒夹住

铸轧板后，托板落下。

3.6 卷取机组的设计（上卷取方式）

该卷取机组由传动装置、胀缩卷筒、活动支撑、推料装置、胀缩油缸、运卷车、助卷装置组成，简图如图2所示。

卷取机组由一交流变频电机通过一主减速齿轮箱和一辅助行星减速箱传动。可选择使用恒张力控制方式或梯度张力控制方式卷取带材。胀缩卷筒由四块钢制扇形板组成。通过楔块、拉杆和胀缩油缸实现卷筒的胀、缩。卷筒开有夹持槽，用于夹紧带材头部，该夹持槽可预先定位，以便准确夹持铸轧板带。液压缸驱动的活动支撑，用于改善胀缩卷筒及减速箱的受力。该装置设置在卷筒内侧，工作状态下推出支撑卷筒，卸卷时缩回。推料装置安装在卷取齿轮箱的上方，卸卷时推动铸轧卷端面，帮助卸卷。推卷推板安装在钢制的导杆上，导杆安装在青铜衬套内，并由液压缸驱动。运卷车由液压缸驱动升降，液压马达带动车体行走。

图2 卷取机组简图

助卷装置安装在机列的最末端，是上卷取特有的部件，由两个能自由转动的托辊组成。当铸轧卷直径达到产品要求时，液压平动剪动作把铸轧带剪断，由于卷取机卷取方式为上卷取，如果没有助卷装置，剪断的铸轧带在卷取的过程中会甩到卷筒的外侧，比较危险。助卷装置在上卷取过程中起安全保护作用，铸轧带被助卷装置的托辊挡住，不会后翻，解决了卷取过程中的安全问题。托辊在卷取过程中随着铸轧带转动，避免了带材表面的划伤。

3.7 液压系统的设计

液压系统包括泵站、阀站和连接管路。结构紧凑、外观大方，高压系统采用比例阀控制，调压方便、准确可靠。一般动作执行系统采用大泵间歇工作制，节省能源，降低热耗。系统洁净度高，保证了良好的工作环境。

3.8 电控系统的设计

该铸轧机的电控系统由两部分组成，分别为：交流控制系统、PLC控制系统。交流控制系统主要分为普通交流电机控制和交流变频电机控制。PLC控制系统则为整个电控系统的神经枢纽，采用西门子S7-300C系列可编程控制器CPU313C－2DP及采用分布式远程I/0控制ET200M实现轧机的过程控制和逻辑控制。除操作面板上的按钮、主令开关操作控制外，本系统还配置了西门子HMI系列产品MP277真彩色显示触摸屏，此屏不仅可以做操作画面，还可以做动态显示数据、趋势曲线、目标数据设定、报警显示等画面。