冷轧薄规格钢卷防夹损技术研究

朱映玉,胡艳艳

(新余钢铁股份有限公司,江西 新余 3380011)

近年来,随着科技的不断发展,受益于汽车面板、家电产品的不断更新迭代,我国冷轧薄板产业发展迅速,市场需求增长空间巨大。产品表面质量是衡量冷轧薄板产品的重要指标,以前生产中高档轿车的门板主要采用高等级表面的冷轧薄板产品。但随着科学技术的进步和人们对生活需求的提高,如今汽车板、家电板等不断延伸到中高档产品市场,需求量也越来越大,从而各行各业对冷轧薄规格产品的表面质量提出更高等级的要求。而冷轧薄规格产品的质量异议及投诉绝大多数都集中在表面缺陷问题[1-4],主要的表面缺陷问题有擦伤、麻点、压痕和夹损等[5-6],其中因钢卷夹损给客户造成的困扰尤为突出。据统计,冷轧薄规格产品生产过程造成的夹损切除高达20%,每年因夹损缺陷切除废品损失约300万元,边部夹损对钢卷产品质量、成材率以及交货期影响很大,已经成为冷轧薄规格产品亟待解决的问题。

1 薄规格钢卷边部夹损现状

由于一些钢卷在退火后尺寸未达到成品要求,存在少量缺陷需要重卷,因此需要行车吊装转库进行重卷。众所周知,冷轧成品卷厚度较薄,部分钢卷在卷取后卷取不齐存在溢出边,在行车吊运钢卷过程中,常出现钢卷溢出边部分与夹钳接触部分发生摩擦,造成溢出边部分明显夹损。

另外,钢卷在吊运过程中,吊运装置材料过硬、夹钳与钢卷之间没有相应的保护装置,经常出现夹钳臂内侧刮伤钢卷边部的现象,轻则钢卷内外圈几卷存在夹损,情况严重时夹损可达十几圈或数十圈,严重影响冷轧产品整卷钢卷的端部质量,见图1。

图1 冷轧薄规格钢卷边部夹损

2 薄规格钢卷边部夹损改进措施

2.1 钢卷溢出边改进

钢卷在带尾最后几圈会存在溢出边,溢出量基本上在25～100 mm,这就造成钢卷在吊运过程中外圈很容易夹损,从而影响产品的外观质量。通过对钢卷溢出边进行跟踪分析,确定产生带钢卷取溢出边的主要原因是卷取辅助设备的安装精度不高[7],卷取机EPC对边系统在甩尾卷取时锁定时间设定不合理。

针对卷取辅助设备的安装精度不高问题,通过对各压辊、转向辊和托辊与芯轴的平行度和水平度进行测量,发现压辊、转向辊等与芯轴的水平度及平行度差距太大,部分达到0.15 mm/m。为确保设备安装精度,对其水平度规定在0.08 mm/m,平行度规定在0.05 mm/m,并对不符合要求的辊子进行调整。

针对EPC对边系统锁定时间设定不合理问题,通过现场跟踪进行优化,1#、2#卷取机甩尾时,在飞剪切断带钢后,带尾运行距离至EPC检测框架1 m时,EPC才开始锁定退出,最后助卷器上的倾斜压辊再投入使用。

对设备精度调整优化以及EPC对边系统锁定时间优化后,卷取机边部齐整,钢卷溢出边得到改善,溢出量稳定控制在10 mm内,避免了溢出边造成的夹损。

2.2 钢卷吊运装置优化改进

2.2.1护块材质的优化

冷轧产品传统吊运装置所采用的夹钳护块通常是一整块硬塑料或硬质橡胶材料,如图2所示。虽然该护块在使用过程中能在夹钳夹紧时对钢卷边部有保护,但当行车起吊后将钢卷抬起,该传统护块就会由于其整体提升而与钢卷边部发生摩擦,易对薄规格冷轧产品边部造成磨损,影响边部质量。

图2 传统的夹钳护块

为解决传统护块对钢卷边部的磨损,对护块材质进行改进,采用软质橡胶类的护块。通过跟踪使用,发现该护块可有效减少与钢卷边部的磨损,但由于材质问题会造成护块磨损过快,使用寿命大幅度降低,这就造成护块更换频次多,无形中提高了成本,达不到预期效果。且护块是整体式,在长时间夹持后,局部磨损大,不能满足不同外径钢卷的吊运。

由于整块护块磨损快且集中,对钢卷夹钳内的护块应继续优化改进[8],如图3所示。将护块材质更换为硬质橡胶,把整块护块分散为多块橡胶板叠加形成,通过多次试验最终确定护块材料由10～15个厚度为0.5～1.5 cm的橡胶板叠加而成,改进后护块可有效减少与钢卷边部的磨损,使用寿命大幅度提高。

图3 改进后的夹钳护块

2.2.2夹钳的优化

护块与钢卷的摩擦力,除了和材质有关,也与夹钳的位置调节机构相关,因此在护块优化改进后,通过优化夹钳的位置调节机构来改善夹损,如图4所示。位置调节机构由电机、滑块、丝杆和弹性部件组成,滑块通过竖直轨道固定在夹钳臂内并上下滑动,滑块通过丝杆与护块相连,护块两端的丝杆上分别套接弹簧并且经弹簧与滑块相连,丝杆靠上端与电机连接,另一端通过轴承与夹钳臂转动相连。在电机的牵引下丝杆转动,并使得滑块在夹钳内壁进行上下移动,因此滑块里的护块也随之滑动至钢卷边部的合适位置。电机带动丝杆转动,使滑块沿着夹钳臂的内壁上下滑动,从而使滑块内的护块上下移动,使护块位于钢卷端面的合适位置。

图4 吊运装置优化改进示意图

护块靠夹钳内侧设置有卡槽,卡槽与部分弹簧相连接,弹簧另一侧与滑块的滑槽相连接,避免了弹簧在压缩过程出现歪斜,弹性塑性效果更好,夹持相对更稳定,与护块连接的弹簧使得护块与钢卷边部为弹性接触,进一步减少了夹钳与钢卷间的刚性接触,减少了护块与钢卷边部的摩擦。

2.3 钢卷吊运流程优化改进

对于钢卷吊运流程,每个行车工都有自己的习惯和经验,这就造成经验好的吊运钢卷边部质量基本无夹损,但经验不足就经常将钢卷夹损,形成两极分化。为减少个体差异,结合各方面因素对吊运钢卷流程进行优化。

为减少夹钳钳脚对钢卷内圈及边部的刚性接触,对下线的钢卷吊运前在内圈加装橡胶护套,进一步减少了夹钳与钢卷内圈及边部的磨损。

吊运时,首先根据吊运钢卷的外径大小,控制夹钳的电机工作,从而带动滑块沿着夹钳内壁上下移动,相应的护块也跟着上下移动,夹钳的钳脚与护块间的距离和钢卷内圈顶部与内外径中点的距离一致,这样护块就处在钢卷内外圈的中心位置,随后将夹钳夹紧,钳脚即可准确位于钢卷的内圈孔内。缓慢操作夹钳电机提升钢卷,吊运到指定库位,钢卷下降过程同样要缓慢控制夹钳电机,确保了夹钳与钢卷端部的平行,待钢卷稳定落在指定库位后,将夹钳打开至最大行程,避免了感觉晃动造成的边部夹损以及钳脚对边部的损伤。在钢卷起吊的过程中,夹钳夹紧后组成护块的橡胶板与钢卷边部的接触为弯曲态,使护块与钢卷边部的摩擦大大减少,夹钳的夹紧效果更好。钢卷起吊与下降时,夹钳与钢卷边部保持平行,进一步减少了夹钳与钢卷边部的摩擦,边部夹损得到有效控制。

3 改进后的效果

通过采用钢卷溢出边优化、护块及夹钳装置改进、吊运流程优化等措施,跟踪钢卷吊运过程。对比后发现,优化改进后钢卷溢出边控制在10 mm以内,吊运过程的夹损明显降低,如图5所示。夹损钢卷比例由改进前的20%降低至5%,明显减少了夹损缺陷的切除,提高了产品成材率,每年可减少切废损失数百万元。

图5 优化吊运后的冷轧钢卷

4 结论

1)通过优化卷取辅助设备的安装精度以及卷取机EPC对边系统在甩尾卷取时的锁定时间,减少了钢卷的溢出边溢出量,将钢卷的溢出量控制在10 mm内,避免了溢出边的夹损。

2)通过优化吊运装置的护块材质形态、夹钳,减小了护块与钢卷边部的摩擦,使护块的使用寿命更长,防止了摩擦造成的钢卷边部的损坏,适用于不同大小的钢卷的夹持,使夹持效果更好。

3)通过优化钢卷吊运流程,内圈加装护套,进一步降低了护块与钢卷边部的摩擦力,大大降低了边部夹损缺陷。

4)采用改进措施后,边部夹损比例由改进前的20%降低至5%,提高了冷轧薄规格产品的成材率,每年可创效数百万元。