3500 mm中厚板精轧机冷却导卫装置技术优化

时间：2024-09-03

李开元蔡洪胜李万军陈光生

(1.二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000；2.沙钢集团钢板总厂宽厚板厂，江苏215600)

沙钢3500 mm精轧机原为2005年二重为河南安阳客户自主设计制造的中厚板轧机，整体装机在当时处于国内先进水平，沙钢集团整合河南安阳钢铁公司后将该轧机整体搬迁至沙钢本部，并于2016年正式投产运营。由于设备放置时间过长，加之技术的不断发展，需对部分设备进行升级改造以适应现代化的生产。对冷却导卫装置在使用过程中出现的问题从技术上进行分析，并提出改进建议。

冷却导卫装置是中厚板轧机最重要的辅助设备之一，安装在轧机的入口侧和出口侧，主要作用是在轧制过程中，便于咬钢和抛钢，以及防止发生撞辊和缠辊事故，其装机水平对轧线产量、产品质量都有十分重要的影响。

1 设备使用现状

1.1 冷却导卫装置结构特点

冷却导卫装置主要由导卫板、导卫提升液压缸、工作辊冷却水集管、支承辊冷却水集管、高压水除鳞集管等组成，如图1所示。

高压水除鳞集管、工作辊冷却水集管、支承辊冷却水集管安装在导卫板上，通过导卫提升液压缸悬挂在安装于两片机架内侧的横梁上，与上辊系同时运动。同时在导卫提升液压缸的作用下，导卫板与上工作辊挡水板紧密贴合，对轧件进行导向，防止钻钢事故，保护工作辊和支承辊。

1—下高压水除鳞集管 2—上高压水除鳞集管 3—上工作辊冷却水集管 4—导卫提升液压缸 5—机架 6—横梁 7—硬性升缩管 8—除鳞收水罩 9—上支承辊冷却水集管 10—导卫板 11—机架辊 12—下工作辊冷却水集管 13—下支承辊冷却水集管图1 安阳3500 mm轧机冷却导卫装置Figure 1 Cooling guide device of 3500 mm rolling mill in Anyang Iron & Steel Co., Ltd.

高压水除鳞集管用于清除轧件在轧制过程中形成的二次氧化铁皮，提高成品的表面质量。

冷却水集管安装在导卫内侧，用于对工作辊和支承辊的冷却。对工作辊可设计成分段冷却形式，通过沿辊身长度方向的水量分布调节，实现工作辊辊身热凸度的补偿与控制。

下高压水除鳞集管、工作辊及支承辊冷却水集管均固定布置在机架辊下方。

1.2 设备使用过程中出现的问题

2016年设备投产以后，出现了以下问题：

(1)由于轧件上下表面温差、轧制道次压下率以及上下辊速差等因素影响导致轧件产生严重翘头，咬入的瞬间会对导卫板产生巨大的撞击力，导致提升液压缸系统内泄，而且无相应的警报信号，冷却导卫装置落下，造成轧钢停机事故。

(2)上工作辊、支承辊冷却水集管进水管采用硬性伸缩管连接，调整辊缝时，导卫提升缸会随主平衡缸频繁动作，伸缩管很容易出现卡阻，导致导卫板与上工作辊挡水板脱离。

(3)高压水下除鳞集管安装在远离工作辊的两根机架辊之间，空间狭窄，检修、更换除鳞喷嘴时需拆除最外侧的机架辊，周期长，操作难度大。

(4)固定在入、出口机架上的除鳞收水罩体积小，拦截效果甚微，导致高压除鳞水四处飞溅，散落在精轧机前后工作辊道及前后推床设备上，严重腐蚀设备。

(5)入、出口导板上未设置烟雾抑制除尘水集管，导致轧制过程烟尘四处弥散，污染环境。

2 设备结构改进

2.1 改进后的结构特点

导卫护板提升液压缸悬挂在上支承辊平衡梁上，换辊后通过提升缸单独动作将导卫板与上工作辊挡水板紧密贴合，实现导卫装置与上辊系机械同步升降。同时在液压缸的有杆腔进油管路上增设单向截止阀，换辊后导卫装置复位并自动锁紧，使有杆腔一直处于保压状态，并且在提升缸尾部增设位移传感器，导卫板一旦出现下降立即发出警报信号，提升缸的有杆腔进油，保证导卫装置正常工作。

上辊系冷却水集管、高压水除鳞集管均通过高低压软管分别与供水主管连接，通过导卫提升缸随上辊系同步升降。同时在导卫板上增设烟雾抑制除尘水集管，通过喷嘴将水雾化压制轧制过程中产生的烟尘，改善环境。

下高压水除鳞集管安装在机架外侧的垫板上，喷嘴的拆装极其简单方便。

除鳞收水罩上增设了高压水挡水集管，同时加大了收水罩的体积，有效地提高了对二次除鳞水的拦截效果，防止高压水四处飞溅。

改造后的具体结构如图2所示。

2.2 主要技术参数

2.2.1 导卫提升液压缸

导卫装置安装在平衡梁上，主平衡内力系使导卫板与上工作辊挡水板的紧密贴合。换机架辊时，能独立动作进行机架辊的起吊。根据以往项目的使用情况，由于力能参数设置不合理，导致轧钢过程中导卫板下落，造成轧钢事故现象。因此需对导卫提升液压缸参数(见表1)进行核算。

工作状态导卫装置提升总重量为：

W1=G1K=39000 kg

Dy1=SQR(10W1πP1)=88.08 mm

导卫装置提升总重量(换机架辊状态)为：

W2=(G1+G2)K=78520 kg

Dy2=SQR(10W2πP2)=111.78 mm

根据以上两种状态下的计算结果，并结合液压缸标准配置情况，实际选取导卫提升液压缸，液压缸活塞直径Dy=160 mm，活塞杆直径dy=100 mm。

因此导卫提升液压缸实际可提供提升力为：

工作状态：

T1=nπ(D2y-d2y)P1(4×10)=78414 kg

换机架辊状态：

T2=nπ(D2y-d2y)P2(4×10)=98018 kg

导卫提升液压缸实际过平衡系数为：

工作状态：K1=T1W1=2.01

换机架辊状态：K2=T2W2=1.25

通过以上计算结果可知，导卫提升液压缸规格选择合适。

1—垫板 2—下高压水除鳞集管 3—上高压水除鳞集管 4—上工作辊冷却水集管 5—导卫提升液压缸 6—上支承辊平衡梁 7—软管 8—位移传感器 9—机架 10—供水主管装配 11—液压缸缸座 12—除鳞收水罩 13—挡水集管 14—上支承辊冷却水集管 15—导卫板 16—烟雾抑制除尘水集管 17—下工作辊冷却水集管 18—下除鳞集管支座 19—下支承辊冷却水集管图2 沙钢3500 mm精轧机冷却导卫装置Figure 2 Cooling guide device of 3500 mm finishing rolling mill in Shagang Group

参数数值液压缸数量n导卫装置运动件重量G1机架辊装配重量G2工作压力(轧钢状态)P1工作压力(换机架辊状态)P2过平衡系数K4个30000 kg30400 kg16 MPa20 MPa1.3

表2 主平衡缸技术参数Table 2 Technical parameters of main balance cylinder

2.2.2 主平衡缸

整个上导卫装置安装在上支承辊平衡梁上后，需要重新校核主平衡缸的工作压力。

主平衡缸主要用于平衡上辊系、上导卫、AGC缸及压下螺丝的全部重量，并产生一定的过平衡力，从而消除上支承辊轴承座与AGC缸、AGC缸与压下螺丝下部、压下螺丝与压下螺母之间的间隙，使上辊系升降平稳，并且避免轧钢中出现大的冲击震动。主要技术参数见表2。

根据上表可知，被平衡总重量为：

G=G1+G2+G3+G4+G5=365328 kg

主平衡缸理论平衡力为：

Q1=2πDy2P(4×10)=366435 kg

主平衡缸的过平衡系数为：

K=Q1G=1.0

根据经验，过平衡系数一般取1.2～1.4。因此原主平衡缸工作压力满足不了要求，需重新设定。取K值为1.2，则主平衡缸的工作压力为：