許春園

摘?要：本文綜合考慮目前鑄軋機壓下系統(tǒng)的優(yōu)缺點，設(shè)計出一種新型的鑄軋機同步壓下系統(tǒng)。壓下系統(tǒng)采用電液雙壓下裝置，先雙側(cè)電機驅(qū)動粗調(diào)輥縫，再利用液壓伺服油缸進行同步精確調(diào)整，既能利用粗調(diào)實現(xiàn)快速壓下，又利用精調(diào)滿足控制精度的要求，實現(xiàn)了對鑄軋機輥縫的雙精度調(diào)節(jié)。此壓下系統(tǒng)用一個液壓缸同時轉(zhuǎn)動雙側(cè)的壓下螺母，實現(xiàn)同步微調(diào)輥縫。前后調(diào)節(jié)相對獨立、動作協(xié)調(diào)。壓下螺母采用主副雙螺母結(jié)構(gòu)，在回調(diào)時能實現(xiàn)對螺紋回程間隙的補償，進一步提高輥縫調(diào)節(jié)的精度。通過分析比較，新型鑄軋機壓下系統(tǒng)具有雙精度調(diào)節(jié)、同步性好、操作方便、設(shè)備制造成本低等優(yōu)點，對提高雙輥鑄軋機的工作性能有一定的實際意義。

關(guān)鍵詞：雙精度壓下;互無干涉;同步微調(diào);主副螺母

1 緒論

雙輥薄帶連鑄技術(shù)是一種近終形的新型短流程薄帶鋼生產(chǎn)技術(shù)，具有巨大的技術(shù)和經(jīng)濟潛力，被寄期望為薄板坯連鑄連軋技術(shù)后的下一代生產(chǎn)工藝。

目前，雙輥薄帶連鑄在工業(yè)化生產(chǎn)中還有很多技術(shù)瓶頸有待突破，如鑄軋速度的穩(wěn)定性、產(chǎn)品的表面質(zhì)量、薄帶厚度的均勻性等。在鑄軋生產(chǎn)過程中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)很多。鑄軋力和輥縫調(diào)節(jié)是決定鑄軋過程能否穩(wěn)定進行的兩個關(guān)鍵動態(tài)參數(shù)，其中鑄軋力的變化也是直接影響薄帶內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量的重要因素。控制鑄軋力和輥縫的精確程度，是導(dǎo)致薄帶厚度不均、漏鋼和鑄帶表面質(zhì)量差等問題的直接因素。本文針對上述生產(chǎn)實際問題，深入學(xué)習(xí)雙輥鑄軋關(guān)鍵技術(shù)，對現(xiàn)有的鑄輥輥縫壓下技術(shù)進行廣泛對比、細致研究，設(shè)計出一個鑄軋機同步壓下系統(tǒng)。本新型鑄軋機壓下系統(tǒng)，相比現(xiàn)有的鑄軋機壓下裝置的調(diào)整精度有很大提高，結(jié)構(gòu)相對簡潔，對雙輥鑄軋技術(shù)的發(fā)展具有一定的理論指導(dǎo)意義和實用參考價值。

2 傳統(tǒng)軋機壓下系統(tǒng)

傳統(tǒng)的鑄軋機大多是利用機械彈簧來控制鑄軋力。在實際應(yīng)用過程中，機械彈簧的彈簧系數(shù)是關(guān)系整個鑄軋過程能否穩(wěn)定進行的重要因素。假如壓下裝置的機械彈簧系數(shù)小，在液體鋼水處能平衡鑄軋力，由于已經(jīng)凝固的金屬對鑄軋輥有較大反作用力，會使鋼帶的截面形狀產(chǎn)生很大的誤差。相反，假如壓下裝置的機械彈簧系數(shù)較大，彈簧對鑄軋力的變化反應(yīng)遲鈍、滯后，這樣就會使鑄軋力控制不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致薄帶質(zhì)量差甚至出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象。西方國家的一些薄帶鑄軋機控制輥縫和鑄軋力多采用液壓伺服系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)操作特性良好，鑄軋生產(chǎn)運行穩(wěn)定、工作可靠，但液壓伺服系統(tǒng)相比于機械彈簧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且輥縫是通過左右兩個液壓缸分別壓下，相比機械系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的同步性較差。

目前普通軋機壓下系統(tǒng)多采用雙電動機帶動雙側(cè)壓下螺絲分別壓下。工作過程中，壓下螺母固定不動，壓下螺絲在外力矩作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生軸向位移，與壓下螺絲固定在一起的軸承座也相應(yīng)產(chǎn)生軸向位移，從而達到調(diào)節(jié)軋輥輥縫的目的。這種情況下，軋輥輥縫的調(diào)節(jié)量取決于壓下螺絲的導(dǎo)程，調(diào)整的幅度大小不容易掌握，也不容易得到較高的調(diào)節(jié)精度。另一方面，左右兩個電動機帶動壓下螺絲單獨調(diào)整很難保證同步性，導(dǎo)致軋輥軸線傾斜給帶鋼的斷面形狀造成一定誤差。

3 新型鑄軋機壓下系統(tǒng)的設(shè)計

綜合考慮目前軋機壓下系統(tǒng)的優(yōu)缺點，本文按照既能實現(xiàn)鑄軋輥快速壓下的目的，又能提高輥縫調(diào)節(jié)精度的要求，前期利用Auto CAD軟件設(shè)計出新型鑄軋機壓下系統(tǒng)總體布局方案，再用三維軟件畫出各零件實體模型，并進行虛擬裝配，檢驗干涉并修改，最終設(shè)計出了一種全新的鑄軋機壓下系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有左右輥縫調(diào)節(jié)同步性好、操作方便、可實現(xiàn)雙精度調(diào)節(jié)、設(shè)備易于加工制造等優(yōu)點。

3.1 同步壓下系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理

新型同步壓下系統(tǒng)操作簡單方便、能實現(xiàn)雙精度調(diào)節(jié)、機械結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

輥縫調(diào)節(jié)的第一步是粗調(diào)，利用雙側(cè)同步電機驅(qū)動壓下完成，保證了同步性，并實現(xiàn)快速開啟輥縫。輥縫調(diào)節(jié)的第二步是精調(diào)，由一個液壓缸帶動雙側(cè)壓下螺絲實現(xiàn)左右同步精確調(diào)整，在輥微調(diào)縫和進行小輥縫開澆時主要用精調(diào)。

粗調(diào)調(diào)節(jié)過程和原理：根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格和要求給輥縫設(shè)定一個初始數(shù)值，開啟電動機1，電動機利用蝸輪蝸桿2、3帶動壓下螺絲4轉(zhuǎn)動，此時液壓缸背壓，與活塞桿固定連接的齒條8在背壓作用下作用于扇形齒輪9，固定住壓下螺母6使其保持不動，實現(xiàn)壓下螺絲與壓下螺母的相對轉(zhuǎn)動。壓下螺絲產(chǎn)生軸向位移并推動軸承座10，實現(xiàn)輥縫快速調(diào)整，也就是粗調(diào)。

精調(diào)調(diào)節(jié)過程和原理：當(dāng)輥縫值接近設(shè)定目標(biāo)值時，關(guān)閉電動機，依靠蝸輪蝸桿的自鎖性，實現(xiàn)壓下螺絲的周向固定，啟動液壓缸7，液壓缸的活塞桿推動齒條，齒條帶動與之相嚙合的兩側(cè)扇形齒輪轉(zhuǎn)動，扇形齒輪帶動兩側(cè)壓下螺母同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)微調(diào)輥縫，即精調(diào)。

3.2 主要參數(shù)的選取及結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)

3.2.1 主要參數(shù)的選取

在新型鑄軋機壓下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算中，參數(shù)的選擇首先要滿足工作強度需求，符合機械加工工藝要求，并考慮裝配空間和總體制造成本因素。

新型壓下系統(tǒng)的主要零件及其參數(shù)：

壓下螺絲：選用鋸齒形螺紋，螺距P=3，線數(shù)n=1，外徑D=52;

蝸輪蝸桿：選用有自鎖性的單頭漸開線型蝸桿（ZI）;

蝸桿線數(shù)：Z1=1;

蝸輪齒數(shù)：Z2=62;

標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=mx=mt=2.5mm。

3.2.2 結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)

粗壓下結(jié)構(gòu)：電動機與蝸桿之間采用聯(lián)軸器聯(lián)接;蝸輪通過鍵與壓下螺絲聯(lián)接;壓下螺母安裝在機架上，與機架之間使用推力球軸承，實現(xiàn)螺母的軸向定位。

精調(diào)結(jié)構(gòu)：液壓缸直接固定在鑄軋機機架上，齒條與活塞桿固定連接在一起，齒條帶動的兩個扇形齒輪與兩側(cè)的壓下螺母采用鍵連接。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

（1）新型輥縫調(diào)節(jié)裝置粗調(diào)、精調(diào)時，前后動作沒有干涉、銜接協(xié)調(diào)。本文選用有自鎖性的蝸輪蝸桿傳動，又從結(jié)構(gòu)上保證壓下螺母周向可轉(zhuǎn)、軸向固定，解決了粗、精調(diào)銜接問題，如圖2所示。

（2）左右輥縫同步壓下。用一個液壓缸同時推動左右兩側(cè)齒條，帶動雙側(cè)的壓下螺絲同時轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輥縫的同步微調(diào)。

（3）壓下螺母選用主副雙螺母結(jié)構(gòu)，在螺紋的往返運動中有效消除了螺紋的回程間隙，大大提高了調(diào)整輥縫的精度。

主、副雙螺母和壓下螺絲的螺紋選用鋸齒形牙型。雙螺母中的主螺母發(fā)揮原有螺母的作用，副螺母的螺牙背面與壓下螺絲螺牙的背面緊貼，在螺紋的往復(fù)運動過程中始終確保副螺母與壓下螺絲螺牙接觸面之間無縫隙。在副螺母的支撐作用下，主螺母螺牙與壓下螺絲螺牙接觸面始終緊貼在一起，從而使壓下螺絲達到自平衡，有效消除壓下螺絲回松的缺陷，保證了輥縫調(diào)整的精度，從而提高薄板截面形狀精度。

4 結(jié)論

本文設(shè)計了一種新型的鑄軋機同步壓下系統(tǒng)，可有效克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提高板厚精度。采用先雙側(cè)同步電機驅(qū)動粗壓下，再利用液壓伺服油缸進行同步精確調(diào)整輥縫，雙精度調(diào)節(jié)輥縫，可快捷、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)輥縫達到要求值。既滿足控制精度，又能快速壓下，以實現(xiàn)鑄軋機的穩(wěn)定工作。用可以實現(xiàn)自鎖的蝸桿傳動，采用一個液壓缸推動齒條，同時轉(zhuǎn)動左右兩側(cè)的壓下螺母，實現(xiàn)同步微調(diào)輥縫，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本。

參考文獻：

[1]趙紅陽，胡林，李娜.雙輥薄帶鑄軋技術(shù)的進展及熱點問題評述[J].鞍鋼技術(shù)，2007，（6）：15.

[2]劉允平，薛培忠，吳衛(wèi)平.雙輥薄帶坯連鑄機的設(shè)計特點[J].上海鋼研，1996，（5）：2432.

[3]曹光明，吳迪，張殿華，等.雙輥薄帶鋼鑄軋機在線監(jiān)測及過程模型的建立[J].冶金自動化，2007，31（3）：1518.

[4]邸洪雙，鮑培瑋，苗雨川，王國棟，劉相華.雙輥鑄軋薄帶鋼實驗研究及工藝穩(wěn)定性分析[J].東北大學(xué)學(xué)報，2000，21（3）：274277.

[5]張友明，杜潤生.型鋼精軋機壓下裝置微調(diào)機構(gòu)的設(shè)計[J].機械工程師，2004（10）：7072.

[6]王燕，楊雙成.鋁帶可逆熱軋機電動壓下裝置的設(shè)計與計算[J].有色金屬加工，2003，32（5）：4850.

[7]陳秀敏.軋機壓下螺紋副微尺度理論與實驗[D].燕山大學(xué)博士學(xué)位論文，2005.