冷軋薄規格鋼卷防夾損技術研究

朱映玉,胡艷艷

(新余鋼鐵股份有限公司,江西 新余 3380011)

近年來,隨著科技的不斷發展,受益于汽車面板、家電產品的不斷更新迭代,我國冷軋薄板產業發展迅速,市場需求增長空間巨大。產品表面質量是衡量冷軋薄板產品的重要指標,以前生產中高檔轎車的門板主要采用高等級表面的冷軋薄板產品。但隨著科學技術的進步和人們對生活需求的提高,如今汽車板、家電板等不斷延伸到中高檔產品市場,需求量也越來越大,從而各行各業對冷軋薄規格產品的表面質量提出更高等級的要求。而冷軋薄規格產品的質量異議及投訴絕大多數都集中在表面缺陷問題[1-4],主要的表面缺陷問題有擦傷、麻點、壓痕和夾損等[5-6],其中因鋼卷夾損給客戶造成的困擾尤為突出。據統計,冷軋薄規格產品生產過程造成的夾損切除高達20%,每年因夾損缺陷切除廢品損失約300萬元,邊部夾損對鋼卷產品質量、成材率以及交貨期影響很大,已經成為冷軋薄規格產品亟待解決的問題。

1 薄規格鋼卷邊部夾損現狀

由于一些鋼卷在退火后尺寸未達到成品要求,存在少量缺陷需要重卷,因此需要行車吊裝轉庫進行重卷。眾所周知,冷軋成品卷厚度較薄,部分鋼卷在卷取后卷取不齊存在溢出邊,在行車吊運鋼卷過程中,常出現鋼卷溢出邊部分與夾鉗接觸部分發生摩擦,造成溢出邊部分明顯夾損。

另外,鋼卷在吊運過程中,吊運裝置材料過硬、夾鉗與鋼卷之間沒有相應的保護裝置,經常出現夾鉗臂內側刮傷鋼卷邊部的現象,輕則鋼卷內外圈幾卷存在夾損,情況嚴重時夾損可達十幾圈或數十圈,嚴重影響冷軋產品整卷鋼卷的端部質量,見圖1。

圖1 冷軋薄規格鋼卷邊部夾損

2 薄規格鋼卷邊部夾損改進措施

2.1 鋼卷溢出邊改進

鋼卷在帶尾最后幾圈會存在溢出邊,溢出量基本上在25～100 mm,這就造成鋼卷在吊運過程中外圈很容易夾損,從而影響產品的外觀質量。通過對鋼卷溢出邊進行跟蹤分析,確定產生帶鋼卷取溢出邊的主要原因是卷取輔助設備的安裝精度不高[7],卷取機EPC對邊系統在甩尾卷取時鎖定時間設定不合理。

針對卷取輔助設備的安裝精度不高問題,通過對各壓輥、轉向輥和托輥與芯軸的平行度和水平度進行測量,發現壓輥、轉向輥等與芯軸的水平度及平行度差距太大,部分達到0.15 mm/m。為確保設備安裝精度,對其水平度規定在0.08 mm/m,平行度規定在0.05 mm/m,并對不符合要求的輥子進行調整。

針對EPC對邊系統鎖定時間設定不合理問題,通過現場跟蹤進行優化,1#、2#卷取機甩尾時,在飛剪切斷帶鋼后,帶尾運行距離至EPC檢測框架1 m時,EPC才開始鎖定退出,最后助卷器上的傾斜壓輥再投入使用。

對設備精度調整優化以及EPC對邊系統鎖定時間優化后,卷取機邊部齊整,鋼卷溢出邊得到改善,溢出量穩定控制在10 mm內,避免了溢出邊造成的夾損。

2.2 鋼卷吊運裝置優化改進

2.2.1護塊材質的優化

冷軋產品傳統吊運裝置所采用的夾鉗護塊通常是一整塊硬塑料或硬質橡膠材料,如圖2所示。雖然該護塊在使用過程中能在夾鉗夾緊時對鋼卷邊部有保護,但當行車起吊后將鋼卷抬起,該傳統護塊就會由于其整體提升而與鋼卷邊部發生摩擦,易對薄規格冷軋產品邊部造成磨損,影響邊部質量。

圖2 傳統的夾鉗護塊

為解決傳統護塊對鋼卷邊部的磨損,對護塊材質進行改進,采用軟質橡膠類的護塊。通過跟蹤使用,發現該護塊可有效減少與鋼卷邊部的磨損,但由于材質問題會造成護塊磨損過快,使用壽命大幅度降低,這就造成護塊更換頻次多,無形中提高了成本,達不到預期效果。且護塊是整體式,在長時間夾持后,局部磨損大,不能滿足不同外徑鋼卷的吊運。

由于整塊護塊磨損快且集中,對鋼卷夾鉗內的護塊應繼續優化改進[8],如圖3所示。將護塊材質更換為硬質橡膠,把整塊護塊分散為多塊橡膠板疊加形成,通過多次試驗最終確定護塊材料由10～15個厚度為0.5～1.5 cm的橡膠板疊加而成,改進后護塊可有效減少與鋼卷邊部的磨損,使用壽命大幅度提高。

圖3 改進后的夾鉗護塊

2.2.2夾鉗的優化

護塊與鋼卷的摩擦力,除了和材質有關,也與夾鉗的位置調節機構相關,因此在護塊優化改進后,通過優化夾鉗的位置調節機構來改善夾損,如圖4所示。位置調節機構由電機、滑塊、絲桿和彈性部件組成,滑塊通過豎直軌道固定在夾鉗臂內并上下滑動,滑塊通過絲桿與護塊相連,護塊兩端的絲桿上分別套接彈簧并且經彈簧與滑塊相連,絲桿靠上端與電機連接,另一端通過軸承與夾鉗臂轉動相連。在電機的牽引下絲桿轉動,并使得滑塊在夾鉗內壁進行上下移動,因此滑塊里的護塊也隨之滑動至鋼卷邊部的合適位置。電機帶動絲桿轉動,使滑塊沿著夾鉗臂的內壁上下滑動,從而使滑塊內的護塊上下移動,使護塊位于鋼卷端面的合適位置。

圖4 吊運裝置優化改進示意圖

護塊靠夾鉗內側設置有卡槽,卡槽與部分彈簧相連接,彈簧另一側與滑塊的滑槽相連接,避免了彈簧在壓縮過程出現歪斜,彈性塑性效果更好,夾持相對更穩定,與護塊連接的彈簧使得護塊與鋼卷邊部為彈性接觸,進一步減少了夾鉗與鋼卷間的剛性接觸,減少了護塊與鋼卷邊部的摩擦。

2.3 鋼卷吊運流程優化改進

對于鋼卷吊運流程,每個行車工都有自己的習慣和經驗,這就造成經驗好的吊運鋼卷邊部質量基本無夾損,但經驗不足就經常將鋼卷夾損,形成兩極分化。為減少個體差異,結合各方面因素對吊運鋼卷流程進行優化。

為減少夾鉗鉗腳對鋼卷內圈及邊部的剛性接觸,對下線的鋼卷吊運前在內圈加裝橡膠護套,進一步減少了夾鉗與鋼卷內圈及邊部的磨損。

吊運時,首先根據吊運鋼卷的外徑大小,控制夾鉗的電機工作,從而帶動滑塊沿著夾鉗內壁上下移動,相應的護塊也跟著上下移動,夾鉗的鉗腳與護塊間的距離和鋼卷內圈頂部與內外徑中點的距離一致,這樣護塊就處在鋼卷內外圈的中心位置,隨后將夾鉗夾緊,鉗腳即可準確位于鋼卷的內圈孔內。緩慢操作夾鉗電機提升鋼卷,吊運到指定庫位,鋼卷下降過程同樣要緩慢控制夾鉗電機,確保了夾鉗與鋼卷端部的平行,待鋼卷穩定落在指定庫位后,將夾鉗打開至最大行程,避免了感覺晃動造成的邊部夾損以及鉗腳對邊部的損傷。在鋼卷起吊的過程中,夾鉗夾緊后組成護塊的橡膠板與鋼卷邊部的接觸為彎曲態,使護塊與鋼卷邊部的摩擦大大減少,夾鉗的夾緊效果更好。鋼卷起吊與下降時,夾鉗與鋼卷邊部保持平行,進一步減少了夾鉗與鋼卷邊部的摩擦,邊部夾損得到有效控制。

3 改進后的效果

通過采用鋼卷溢出邊優化、護塊及夾鉗裝置改進、吊運流程優化等措施,跟蹤鋼卷吊運過程。對比后發現,優化改進后鋼卷溢出邊控制在10 mm以內,吊運過程的夾損明顯降低,如圖5所示。夾損鋼卷比例由改進前的20%降低至5%,明顯減少了夾損缺陷的切除,提高了產品成材率,每年可減少切廢損失數百萬元。

圖5 優化吊運后的冷軋鋼卷

4 結論

1)通過優化卷取輔助設備的安裝精度以及卷取機EPC對邊系統在甩尾卷取時的鎖定時間,減少了鋼卷的溢出邊溢出量,將鋼卷的溢出量控制在10 mm內,避免了溢出邊的夾損。

2)通過優化吊運裝置的護塊材質形態、夾鉗,減小了護塊與鋼卷邊部的摩擦,使護塊的使用壽命更長,防止了摩擦造成的鋼卷邊部的損壞,適用于不同大小的鋼卷的夾持,使夾持效果更好。

3)通過優化鋼卷吊運流程,內圈加裝護套,進一步降低了護塊與鋼卷邊部的摩擦力,大大降低了邊部夾損缺陷。

4)采用改進措施后,邊部夾損比例由改進前的20%降低至5%,提高了冷軋薄規格產品的成材率,每年可創效數百萬元。