镀锌生产线钝化挤干辊换辊装置改进

赵凡+高陆昆

摘 要：针对连续热镀锌生产线挤干辊换辊困难、影响生产和产品质量这一顽疾，根据生产工艺要求，通过在原设备中增改换辊辊道、导向滑轮及换辊小车等部件，较好地解决了在线换辊困难的问题。

关键词：钝化装置；挤干辊；换辊装置；在线换辊

2004年7月镀锌彩涂工程镀锌生产线正式热负荷试车运行，该生产线引进韩国工艺技术，由韩国浦项制铁设计，重点设备由韩国全套引进，其它设备在国内生产由韩国浦项制铁技术专家监制。镀锌线镀后化学处理段中的重要设备钝化装置，就是由韩方提供全套图纸及技术资料，由山东万顺达彩钢板专用设备制造厂进行转化并负责制造的设备。经过近半年多的生产实践发现，钝化装置中的挤干辊换辊装置无法达到在线换辊的目的：由于热镀锌生产线是一条连续运行的流水线，要确保生产线连续稳定的运行就要求镀锌机组中的每一台设备都处于一个良好的工况，否则生产就无法进行下去，因此在换辊时就必须保证生产线运行状态不变，否则每停机或降速一次，将至少造成10～15吨的废品，停机后要恢复正常生产最快也需8小时左右，所以对挤干辊无法在线换辊的方式必须进行改进，以确保生产线高效稳定的运行。

1 现场情况描述

1.1 结构形式

图1 钝化装置结构图

在镀锌生产线上，钝化装置是控制镀锌商品板产品质量的主要设备之一，它主要是在镀锌板表面均匀涂上一层钝化液，用来防止带钢长期摆放在潮湿的空气中产生“白锈”。钝化装置的主要结构特点（如图1）：主要由钝化液喷淋装置、1#、2#挤干辊、带钢边部吹扫装置及热风烘干系统组成。

由于生产实际需要，2套挤干辊（一供一备）。正常情况下大约在十五天左右（生产产品约5000吨），就要安排更换辊子，把拆卸下来的旧棍上机床进行修磨；由于操作不当、挤干辊胶层质量及镀锌板表面缺陷等原因，挤干辊会产生断轴、胶辊辊面划伤等意外事故，导致换辊周期提前。而辊子一旦有了问题不能再使用时，就必须尽快把旧辊撤下来，换上新辊以作备用。

图2 挤干辊换辊方式（改造前）

1.2 原换辊装置的缺陷（如图2）

连续的镀锌生产工艺要求钝化挤干辊必须实现在线换辊，才能实现经济高效的稳定生产，否则将造成生产线降速、停机，严重影响产品质量，无法控制和降低生产成本。从原来的挤干辊在线换辊装置在实际的使用情况来看，存在以下两方面的不足：（1）原换辊装置难予实现在线换辊。若强行在线更换，生产线处于高速、高张力运行的情况下，在狭窄的辊架空间内，只要行车操作人员与地面检修人员配合不好、保持不住平衡、将在辊子平行移动的过程当中刮伤正在运行中的带钢，严重的将造成断带、全线停机；带钢断时若是弹到工作人员，将造成人员伤亡事故。若降速更换辊子，安全性虽有所增加，但是降速后生产出来的带钢，全是废品，不经济。（2）换辊操作的安全性和经济性差。使用原来的换辊装置更换辊子时，最少需要换辊人员7人（1人指挥行车操作、1人调节手拉葫芦、2人掌好换辊吊具尾部的配重保持平衡、2人负责把吊具头部的套管套进轴头并保持头部的平衡、1人在工作侧监控辊子进出不能刮伤带钢），行车操作人员1人，且行车操作人员必须参与到整个换辊过程中，整体协作配合的难度大。

2 改进方法及换辊操作

针对挤干辊在线换辊装置的设计缺陷及实际使用情况，为解决挤干辊在线换辊的难题，根据我多年设备检修积累的经验，翻阅了钝化装置图纸资料，并参考了光整机挤干辊在线换辊的优点，尽量控制改进后不改变原本的设备结构，采取了以下的改进办法：（如图3）

图3 挤干辊换辊方式（改造后）

2.1 改进方法

（1）加工轴承座 在每个轴承座上加工8个φ14㎜的螺栓孔，用于安装上辊吊滑车。每个轴承座都加工，目的是为了便于日后检修可互换使用。（2）换辊轨道安装 在挤干辊支架上下分别焊接轨道支座，用于安装两对轨道。下轨道用螺栓联接于离设备底座680㎜的位置上，上轨道用螺栓联接于距离下轨道平面830㎜的位置上。（3）在下轨道操作侧的沿伸部分对接一台预先加工制作好的辊子移动车，用螺栓连接，车的四脚设计安装了高度可调丝杆，便于找正与安装于设备本体的轨道间的水平。（4）另外，再加工一套用于上辊更换的吊滑车及两套支承下辊轴承座的换辊小车，车轮内宽与轨道内宽尺寸保持一致，以确保滑轮在轨道上正常移动。

2.2 换辊装置车轮设计计算

2.2.1 车轮直径计算

根据公式：P=1/8（G2+PQ）（式中：P为车轮平均轮压，G2为小车自重，PQ为货重载荷，即辊子重量。）

下辊小车自重294N。查阅CGL钝化装置设备图得知：辊子重量为5635N。

P=1/8（294+5635）=741.125（N）

查《机械设计手册》，φ车轮=16MM。

为了安全可靠，制造方便，取车轮直径D=φ40MM。

2.2.2 车轮强度校核

实践表明，车轮在使用中失效的主要原因是踏面疲劳损坏。车轮的强度计算主要是踏面的疲劳计算。踏面疲劳计算载荷：Pc=（2Pmax+Pmin）/3 （《起重运输机械》P62），式中：最大轮压Pmax=14700（N），最小轮压Pmin=4900（N），所以Pc=1167.7（N），而车轮与轨道线接触时车轮踏面疲劳计算载荷应满足下式：Pc≤C1C2K1LD，（Pc为车轮踏面疲劳计算载荷N，C1为转速系数，查手册C1=1.13。C2运行机构工作级别系数，本案为M6级，查手册C2=0.9。K1为许用线接触应力常数，车轮材料为45，δb=650N/mm2，k1=6.0，L为车轮与轨道有效接触长度，L=30mm。D为车轮直径，D=40mm）

C1C2K1LD=1.13×0.9×6×30×40=7322.4（N）≥1167.7（N）=Pc

即：Pc≤C1C2K1LD，

从上述计算可知，设计图中车轮设计完全能满足使用要求。

2.3 换辊操作

2.3.1 更换下辊的方法

在对下辊进行更换时，先把预先制作好的换辊小车置于两端轴承座下方的导轨上；然后利用设备本身用来调节挤干辊压紧力的联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，直至轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向联轴节与挤干辊接手间的联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来与下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时便可轻松的将辊子沿轨道拉出.用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，下辊即可换好。

2.3.2 更换上辊的方法

由于辊子移动车高度调节范围有限，因此，在对上辊进行更换时必须用到下辊。操作气动阀，使上辊向上移动，脱离正在运行的带钢；在上辊驱动侧的轴承座上安装吊滑车，使上辊驱动侧悬挂于上轨道之上；调节联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，使下辊轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向轴联轴节联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来于下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时上辊与下辊轴承座间有105㎜的距离，用一块150㎜×80㎜×100㎜的垫铁放于上辊操作侧轴承座间的上方；调节千斤顶使下辊升高5㎜让垫铁抵住上辊轴承座底部，拆除气缸头与轴承座的联接螺栓，再降低辊子于轨道上；把放好上辊、下辊的换辊车拉至辊子移动车上，用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，上辊即可换好。当然根据这个方法就可以对两只辊子同时进行更换。

3 改进后的效果

3.1 提高安全

在线换辊时提高了人身及设备的安全性。改进前，用平衡配重换辊，要求行车操作人员操作技术高、配合好，否则换辊时就容易把带钢撞断或是挤压着人，造成人身伤害或生产线停机。

3.2 提高效率

改进前难予实现在线换辊，开线换辊需要5小时、即便停线换一次辊也需要4小时；改进后实现了在线换辊，换一次辊只需45分钟。

3.3 经济效益

改进前平均每月有一次因更换辊子而造成生产线停机或降速，一年至少产生废品约60吨；恢复生产最短需8小时，正常时8小时可生产合格品180吨，一年造成的停机时间将少生产1080吨的合格商品板，经济损失较大。改进后未影响生产。

3.4 节省人力

改进前更换辊子一次，最少需换辊人员7人（1人指挥全局并随时观察辊子从设备中移出情况、1人调节手拉葫芦、2人一左一右掌好换辊吊具尾部的配重保持平衡、2人负责把吊具头部的套管套进轴头并保持头部的平衡、1人在工作侧监控辊子进出避免刮伤带钢），行车操作人员1人，且行车操作人员必须参与到整个换辊过程中。改进后，因为每只辊子的重量只有575KG，而导向滑轮与辊道的摩擦又很小，所以换辊时只需人员2人，行车操作人员1人，便可轻松完成，而且，行车操作人员只需把辊子吊在辊子移动车即可，不必参与到整个换辊过程中来。

3.5 实施简便

整个改造过程共需约20000元人民币，费用不高，简单易行。

4 结语

改进后的钝化挤干辊在线换辊装置，经过近1年的使用，它简单实用，操作安全高效稳定，解决了长期困扰我们的钝化挤干辊无法在线更换难题，轻易的实现了钝化挤干辊在线换辊。

从钝化挤干辊在线换辊装置改进的成功，我们从中得到了以下启示：（1）通过改造可以增强设备的可靠性、降低事故的多发性、提高生产效力、减轻劳动强度。（2）对设备进行技术改造，能有效的降低成本，节约能源，创造更大的经济效益。

参考文献

[1] 昆钢镀锌彩涂板厂《CGL生产线初步设计方案》.

[2] 李九岭著.带钢连续热镀锌（第2版）[M].冶金工业出版社，2001.

作者简介：赵凡（1969.12- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司昆钢板带厂，从事机械专业工作；高陆昆（1969.02- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司技术质量部，从事工艺技术质量管理工作。

即：Pc≤C1C2K1LD，

从上述计算可知，设计图中车轮设计完全能满足使用要求。

2.3 换辊操作

2.3.1 更换下辊的方法

在对下辊进行更换时，先把预先制作好的换辊小车置于两端轴承座下方的导轨上；然后利用设备本身用来调节挤干辊压紧力的联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，直至轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向联轴节与挤干辊接手间的联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来与下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时便可轻松的将辊子沿轨道拉出.用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，下辊即可换好。

2.3.2 更换上辊的方法

由于辊子移动车高度调节范围有限，因此，在对上辊进行更换时必须用到下辊。操作气动阀，使上辊向上移动，脱离正在运行的带钢；在上辊驱动侧的轴承座上安装吊滑车，使上辊驱动侧悬挂于上轨道之上；调节联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，使下辊轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向轴联轴节联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来于下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时上辊与下辊轴承座间有105㎜的距离，用一块150㎜×80㎜×100㎜的垫铁放于上辊操作侧轴承座间的上方；调节千斤顶使下辊升高5㎜让垫铁抵住上辊轴承座底部，拆除气缸头与轴承座的联接螺栓，再降低辊子于轨道上；把放好上辊、下辊的换辊车拉至辊子移动车上，用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，上辊即可换好。当然根据这个方法就可以对两只辊子同时进行更换。

3 改进后的效果

3.1 提高安全

在线换辊时提高了人身及设备的安全性。改进前，用平衡配重换辊，要求行车操作人员操作技术高、配合好，否则换辊时就容易把带钢撞断或是挤压着人，造成人身伤害或生产线停机。

3.2 提高效率

改进前难予实现在线换辊，开线换辊需要5小时、即便停线换一次辊也需要4小时；改进后实现了在线换辊，换一次辊只需45分钟。

3.3 经济效益

改进前平均每月有一次因更换辊子而造成生产线停机或降速，一年至少产生废品约60吨；恢复生产最短需8小时，正常时8小时可生产合格品180吨，一年造成的停机时间将少生产1080吨的合格商品板，经济损失较大。改进后未影响生产。

3.4 节省人力

改进前更换辊子一次，最少需换辊人员7人（1人指挥全局并随时观察辊子从设备中移出情况、1人调节手拉葫芦、2人一左一右掌好换辊吊具尾部的配重保持平衡、2人负责把吊具头部的套管套进轴头并保持头部的平衡、1人在工作侧监控辊子进出避免刮伤带钢），行车操作人员1人，且行车操作人员必须参与到整个换辊过程中。改进后，因为每只辊子的重量只有575KG，而导向滑轮与辊道的摩擦又很小，所以换辊时只需人员2人，行车操作人员1人，便可轻松完成，而且，行车操作人员只需把辊子吊在辊子移动车即可，不必参与到整个换辊过程中来。

3.5 实施简便

整个改造过程共需约20000元人民币，费用不高，简单易行。

4 结语

改进后的钝化挤干辊在线换辊装置，经过近1年的使用，它简单实用，操作安全高效稳定，解决了长期困扰我们的钝化挤干辊无法在线更换难题，轻易的实现了钝化挤干辊在线换辊。

从钝化挤干辊在线换辊装置改进的成功，我们从中得到了以下启示：（1）通过改造可以增强设备的可靠性、降低事故的多发性、提高生产效力、减轻劳动强度。（2）对设备进行技术改造，能有效的降低成本，节约能源，创造更大的经济效益。

参考文献

[1] 昆钢镀锌彩涂板厂《CGL生产线初步设计方案》.

[2] 李九岭著.带钢连续热镀锌（第2版）[M].冶金工业出版社，2001.

作者简介：赵凡（1969.12- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司昆钢板带厂，从事机械专业工作；高陆昆（1969.02- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司技术质量部，从事工艺技术质量管理工作。

即：Pc≤C1C2K1LD，

从上述计算可知，设计图中车轮设计完全能满足使用要求。

2.3 换辊操作

2.3.1 更换下辊的方法

在对下辊进行更换时，先把预先制作好的换辊小车置于两端轴承座下方的导轨上；然后利用设备本身用来调节挤干辊压紧力的联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，直至轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向联轴节与挤干辊接手间的联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来与下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时便可轻松的将辊子沿轨道拉出.用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，下辊即可换好。

2.3.2 更换上辊的方法

由于辊子移动车高度调节范围有限，因此，在对上辊进行更换时必须用到下辊。操作气动阀，使上辊向上移动，脱离正在运行的带钢；在上辊驱动侧的轴承座上安装吊滑车，使上辊驱动侧悬挂于上轨道之上；调节联动螺旋千斤顶降低下辊高度，使辊子脱离正在运行的带钢，使下辊轴承座底部置于换辊小车上；拆除万向轴联轴节联接螺栓及轴承座固定卡板；把辊子移动车推来于下轨道的沿伸部分对接调整辊子移动车上的高度调节螺栓，使两轨保持等高平行，用螺栓固定；此时上辊与下辊轴承座间有105㎜的距离，用一块150㎜×80㎜×100㎜的垫铁放于上辊操作侧轴承座间的上方；调节千斤顶使下辊升高5㎜让垫铁抵住上辊轴承座底部，拆除气缸头与轴承座的联接螺栓，再降低辊子于轨道上；把放好上辊、下辊的换辊车拉至辊子移动车上，用行车吊走旧辊，换来新辊置于辊子移动车上；反向重复上述过程，上辊即可换好。当然根据这个方法就可以对两只辊子同时进行更换。

3 改进后的效果

3.1 提高安全

在线换辊时提高了人身及设备的安全性。改进前，用平衡配重换辊，要求行车操作人员操作技术高、配合好，否则换辊时就容易把带钢撞断或是挤压着人，造成人身伤害或生产线停机。

3.2 提高效率

改进前难予实现在线换辊，开线换辊需要5小时、即便停线换一次辊也需要4小时；改进后实现了在线换辊，换一次辊只需45分钟。

3.3 经济效益

改进前平均每月有一次因更换辊子而造成生产线停机或降速，一年至少产生废品约60吨；恢复生产最短需8小时，正常时8小时可生产合格品180吨，一年造成的停机时间将少生产1080吨的合格商品板，经济损失较大。改进后未影响生产。

3.4 节省人力

改进前更换辊子一次，最少需换辊人员7人（1人指挥全局并随时观察辊子从设备中移出情况、1人调节手拉葫芦、2人一左一右掌好换辊吊具尾部的配重保持平衡、2人负责把吊具头部的套管套进轴头并保持头部的平衡、1人在工作侧监控辊子进出避免刮伤带钢），行车操作人员1人，且行车操作人员必须参与到整个换辊过程中。改进后，因为每只辊子的重量只有575KG，而导向滑轮与辊道的摩擦又很小，所以换辊时只需人员2人，行车操作人员1人，便可轻松完成，而且，行车操作人员只需把辊子吊在辊子移动车即可，不必参与到整个换辊过程中来。

3.5 实施简便

整个改造过程共需约20000元人民币，费用不高，简单易行。

4 结语

改进后的钝化挤干辊在线换辊装置，经过近1年的使用，它简单实用，操作安全高效稳定，解决了长期困扰我们的钝化挤干辊无法在线更换难题，轻易的实现了钝化挤干辊在线换辊。

从钝化挤干辊在线换辊装置改进的成功，我们从中得到了以下启示：（1）通过改造可以增强设备的可靠性、降低事故的多发性、提高生产效力、减轻劳动强度。（2）对设备进行技术改造，能有效的降低成本，节约能源，创造更大的经济效益。

参考文献

[1] 昆钢镀锌彩涂板厂《CGL生产线初步设计方案》.

[2] 李九岭著.带钢连续热镀锌（第2版）[M].冶金工业出版社，2001.

作者简介：赵凡（1969.12- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司昆钢板带厂，从事机械专业工作；高陆昆（1969.02- ），男，武钢集团昆钢股份有限公司安宁公司技术质量部，从事工艺技术质量管理工作。