天圆铜业四辊粗中轧机新技术

2011-11-18郭军

重型机械 2011年4期

郭军

(中国重型机械研究院有限公司，陕西西安 710032)

1 前言

中国重型机械研究院设计成套天圆铜业四辊粗中轧机组，在我院原有四辊铜带轧机上采用多项新技术设备，提高机组自动化程度，装机水平国内先进，最终产品质量稳定，成品厚度0.3 mm时厚度公差5 μm，成品率98%，使得用户极大的扩展了产品的市场占有率。

2 用户原料及成品要求

机组主要原料是连铸坯，材料以锡磷青铜，白铜为主，特点是较硬，弹性大，易加工硬化。

来料规格

厚度/mm ≤16

宽度/mm 300～450

卷内径/mm 500～800

卷外径/mm 1000～1600

卷重/t Max 6

成品尺寸

厚度/mm 0.5～5

精度/mm 0.5±0.005 1.0±0.008

板形/I ≤50

层间错层量/mm 1

卷内径/mm 508

卷外径/mm 1000～1900

卷重/t Max 6

3 机组主要技术参数

最大轧制速度/m·min－1360

最大轧制压力/kN 8000

最大轧制力矩/kN·m 120

最大弯辊力(单边)/kN 300

辊系规格/mm Φ330/Φ760×640

轧制速度

小卷筒轧制时/m·min－10～150～360

大卷筒轧制时/m·min－10～220

速度精度

稳态/% ±0.1

加减速时/% ±0.5

开卷机卷筒涨缩范围/mm Φ470～Φ850

开卷速度/m·min－10～120

开卷张力范围/kN 5～50

卷取速度

小卷筒/m·min－10～160～360 m

大卷筒/m·min－10～190

卷取张力范围

小卷筒/kN 5～100

大卷筒/kN 10～100

轧机传动方式工作辊传动

4 机组的生产工艺流程和设备组(图1)

图1 生产工艺流程及设备组成Fig．1 Composition of the production process and equipment

5 机组功能特点及自动化

轧机具有全液压压上，工作辊弯辊系统和分段冷却，压下调偏等板形调整手段。工作辊快速换辊:工作辊换辊时间5 min，支承辊30 min。工作辊及支承辊采用四列短园柱滚子轴承，支承辊轴承采用油雾润滑，并具有轴承温度检测功能。开卷机采用左右双柱头型式，由涨缩缸驱动齿条齿轮实现卷筒涨缩，在开卷支架上配收纸装置及压辊。左右卷取机采用大小卷筒，小卷筒采用四斜楔卷筒。主机及卷取机有准确停车功能。

采用两级计算机控制，具有恒辊缝，恒轧制压力，厚度预监控功能。主轧机，开卷机，左右卷取机采用直流电机传动，全数字直流调速装置。采用PLC可编程控制。具有过载保护，断带保护和紧急停车等安全保护系统。开卷机具有CPC装置及上卷高度自动对中装置。工艺润滑配备精密过滤机。带材除油采用辊式除油和气刀除油。具有工艺过程参数的预设定、工艺过程参数和设备关键参数的检测、显示及故障报警系统。采用二氧化碳自动灭火系统。主轧机具有排烟和油雾净化系统。

6 关键设备技术特点

(1)大涨缩双柱头开卷机为带材开卷时提供带材后张力，设有CPC浮动对中装置保证开卷轧制带材与轧制中心对中，开卷柱头正上方配带油马达传动的可升降压辊帮助开头及防止松带，开卷机还带有由力矩电机驱动的收纸装置将来料垫纸回收利用。

开卷机分为左右柱头，机组来料是无心卷，易松卷，内圈料头易翘曲，开卷卷筒内径调节范围由Φ470～Φ850 mm，变化范围达380 mm，一般棱锥式卷筒结构很难达到这样的涨缩范围，机组采用了齿条轴－齿轮－齿条结构，即由涨缩油缸驱动齿条轴经过齿轮带动装在开卷柱头上可径向移动的四片扇形块上的齿条运动，实现柱头的涨缩，齿轮模数12 mm，操作方便，获得用户认可。

(2)双卷筒大张力卷取机。卷取机设有大卷筒和小卷筒，并且所配减速箱，可根据工作制式进行大小卷筒切换及小卷筒的高低速度切换，大卷筒钳口由液压缸直接控制。小卷筒采用四斜楔结构，小卷筒钳口由两组Φ40 mm钳口缸控制并增加两组叠簧使得钳口复位更加快速灵活，大小卷筒钳口都能够自动准确定位，使得钳口自动定位在喂料位置，带头由此可快速顺利进入钳口。

图2 卷取机工作原理图Fig.2 Winder schematic

卷取机工作原理如图2所示，离合器A、B配合实现5个位置三种速度，一种用于大卷筒，其余为小卷筒的高低速度;四种工作状态:A、B均脱开位，电机空转。A为脱开位，B为投入位，大卷筒工作。A为低速位，B为脱开位，小卷筒低速。A为高速位，B为脱开位，小卷筒高速。机械上由背靠背的两个油缸组合出全伸，全缩，一伸一缩三个动作对应离合器A的三工位控制。

(3)电气传动关键技术。机组来料与成品厚度比为32∶1，张力变化范围更达45倍，采用双电机串联，且进行高低速度切换。电气系统完成如下控制要求①在调试中电机单动时采用速度系统，机组联动时采用张力系统。②穿带喂料过程使用速度控制系统，一旦带材进入轧机，检测到轧制力信号，卷取机自动切换到张力系统。同理，甩尾轧制时，作为开卷用的卷取机一旦钳口松开，电流低于设定值，系统自动切换到速度模式，防止飞车。③铜带轧机在加减速过程中，对张力精度异常敏感，为保证张力动态控制精度具有动态力矩补偿，用于克服机械惯性及摩擦力矩的补偿。补偿控制防止在小张力轧制时机组起停及机组加减速引起断带，提高张力控制精度，进而减少张力波动引起的铜带板形恶化，提高机组生产效率有关键性意义。④在卷径变化中为保证张力恒定，系统设有初始卷径设定及卷径计算功能，对卷径的变化进行智能滤波，确保卷径信号准确，是张力控制精度保证的手段，也直接保证了准确停车功能的实现。⑤铜带轧制断带时有发生，系统设有断带保护装置。断带发生，轧机快速停车，卷取张力快速解除，压辊自动压下，厚控系统控制辊缝自动打开，测厚仪快速退出。

机组张力控制精度稳态时达最大张力值的±1%，加减速时达到±3%，卷取机速度分档合理，多种轧制规程下均能稳定运行，适用并满足带材生产工艺要求。