熱連軋卷取機(jī)穿帶通道導(dǎo)板及弧形板優(yōu)化設(shè)計(jì)

肖雅文 何奕平

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618013)

多家鋼廠反映在熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)有發(fā)生帶鋼質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，當(dāng)帶鋼通過(guò)夾送輥進(jìn)入卷取機(jī)卷取的過(guò)程中，存在帶鋼表面時(shí)有劃傷和偶發(fā)帶頭折疊，甚至堆鋼的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象造成了成材率和合格率的降低，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率，給鋼廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。常見(jiàn)的卷取結(jié)構(gòu)如圖1所示，帶鋼進(jìn)入夾送輥時(shí)，通過(guò)上夾送輥壓下力，使帶鋼頭部向下彎曲，通過(guò)出口導(dǎo)板進(jìn)入卷取機(jī)卷筒與1、2、3號(hào)助卷輥之間的縫隙，緊繞在卷筒上，待卷3～5圈后，建立穩(wěn)定張力，直至卷取結(jié)束。

1 原因分析

根據(jù)采集帶鋼質(zhì)量問(wèn)題的特征，模擬不同卷取階段帶鋼的運(yùn)行軌跡，發(fā)現(xiàn)以下四個(gè)問(wèn)題：

(1)1號(hào)弧形板尖點(diǎn)位置靠近輥面，與輥面高差不足。

如圖2所示，在卷取機(jī)工作時(shí)，帶鋼到達(dá)1號(hào)助卷輥后，助卷輥快速壓住帶鋼，對(duì)帶鋼頭部進(jìn)行二次彎曲，帶鋼頭部在1號(hào)弧形板的引導(dǎo)下，向2號(hào)助卷輥運(yùn)行，繼續(xù)卷取。

1—1號(hào)助卷輥 2—1號(hào)弧形板

1—1號(hào)弧形板 2—1號(hào)助卷輥

圖3 1號(hào)弧形板與1號(hào)助卷輥間隙放大視圖

Figure 3 Enlarged clearance view of No.1 curved plate and No.1 wrapper roller

如圖3所示，1號(hào)弧形板尖點(diǎn)到1號(hào)助卷輥輥面的切線距離設(shè)計(jì)為b，弧形板厚度為c，此時(shí)弧形板到助卷輥間隙為a。從帶鋼運(yùn)行軌跡和工作原理分析，當(dāng)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)使用一段時(shí)間后，1號(hào)助卷輥會(huì)發(fā)生磨損，使間隙a增大，然而此時(shí)間隙已經(jīng)大于最小帶鋼卷取厚度1.2 mm。若考慮帶鋼有翹頭，帶鋼通過(guò)1號(hào)助卷輥后到達(dá)間隙時(shí)，導(dǎo)致帶鋼鉆進(jìn)間隙的概率增大，可能產(chǎn)生鋼卷帶頭折疊，影響成卷質(zhì)量，甚至發(fā)生帶鋼纏繞助卷輥，導(dǎo)致堆鋼。

(2)卷取機(jī)上導(dǎo)板端部設(shè)計(jì)缺少過(guò)度圓弧。

如圖4所示，卷取機(jī)工作時(shí)，夾送輥出口活門(mén)、出口導(dǎo)板和卷取機(jī)上下導(dǎo)板對(duì)帶鋼共同起導(dǎo)向作用。然而在卷取鋼卷直徑≥2 m時(shí)，模擬帶鋼運(yùn)行時(shí)可能會(huì)與卷取機(jī)上導(dǎo)板的尖點(diǎn)刮蹭，導(dǎo)致帶鋼表面劃傷，刮蹭接觸點(diǎn)見(jiàn)圖中標(biāo)記“X”處。

1—出口活門(mén) 2—卷取機(jī)上導(dǎo)板 3—模擬帶鋼 4—出口導(dǎo)板 5—卷取機(jī)下導(dǎo)板

1—出口活門(mén) 2—模擬帶鋼 3—出料輥

圖5 模擬在出口活門(mén)關(guān)閉時(shí)帶鋼的運(yùn)行軌跡

Figure 5 Simulated strip track of closed outlet valve

1—2號(hào)弧形板

圖6 2號(hào)弧形板

Figure 6 No.2 curved plate

1—1號(hào)弧形板 2—1號(hào)助卷輥

(3)夾送輥出口活門(mén)關(guān)閉時(shí)與出料輥間隔距離大。

當(dāng)帶鋼通過(guò)夾送輥向下一臺(tái)卷取機(jī)運(yùn)送鋼卷時(shí)，出口活門(mén)關(guān)閉本臺(tái)卷取機(jī)通道，引導(dǎo)帶鋼送往下一臺(tái)卷取機(jī)。然而模擬帶鋼運(yùn)行軌跡發(fā)現(xiàn)當(dāng)出口活門(mén)關(guān)閉時(shí)，與出料輥距離δ過(guò)大，導(dǎo)致帶鋼通過(guò)出口活門(mén)后，存在直接撞擊出料輥輥面后彈起的現(xiàn)象，如圖5所示。若考慮此時(shí)為薄帶鋼或超薄帶鋼，則會(huì)出現(xiàn)帶頭上翹，飛飄的現(xiàn)象。

(4)卷取機(jī)2號(hào)弧形板積水。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，卷取機(jī)2號(hào)弧形板存在弧形面冷卻水存積的問(wèn)題，如圖6所示，未排出的積水存積在圖中標(biāo)記的“Y”處。在卷取穿帶過(guò)程中，當(dāng)帶頭通過(guò)2號(hào)弧形板時(shí)，導(dǎo)致積水跟隨帶鋼卷取進(jìn)入帶鋼夾層，冷卻后在帶卷表面形成水印，影響帶鋼表面質(zhì)量。

2 優(yōu)化方案

如圖7所示，根據(jù)之前的分析，本次優(yōu)化將1號(hào)弧形板尖點(diǎn)距離1號(hào)助卷輥切線的距離b適當(dāng)增大，使卷取時(shí)帶鋼頭部與1號(hào)弧形板的接觸點(diǎn)位置下移，遠(yuǎn)離間隙a，同時(shí)使弧形板與助卷輥之間的間隙a減小，使其在1號(hào)助卷輥磨損后仍小于或接近最薄帶鋼厚度；另外，本次優(yōu)化將弧形板厚度c增大，更有利于應(yīng)對(duì)厚規(guī)格帶鋼的沖擊和引導(dǎo)帶鋼通過(guò)，提高了弧形板的使用壽命。

如圖8所示，根據(jù)之前的分析，本次優(yōu)化將卷取機(jī)上導(dǎo)板的尖點(diǎn)倒圓，避免帶鋼運(yùn)行時(shí)與尖點(diǎn)刮蹭，大大降低了帶鋼劃傷的情況和卡阻的概率，提高了鋼卷表面質(zhì)量。

如圖9所示，本次優(yōu)化將夾送輥出口活門(mén)改進(jìn)為活動(dòng)段和固定段兩段式交叉過(guò)渡結(jié)構(gòu)，消除了出口活門(mén)與出料輥間的間隙，更好地為帶鋼導(dǎo)向，確保薄規(guī)格帶鋼頭部持續(xù)有導(dǎo)板支撐，不會(huì)改變運(yùn)行方向，減小帶鋼頭部與出料輥輥面的沖擊，優(yōu)化后，帶鋼頭部通過(guò)時(shí)，飛飄現(xiàn)象得到控制，帶鋼運(yùn)行軌跡幾乎水平。

1—出口活門(mén) 2—卷取機(jī)上導(dǎo)板 3—模擬帶鋼 4—出口導(dǎo)板 5—卷取機(jī)下導(dǎo)板

1—出口活門(mén)活動(dòng)段 2—出口活門(mén)固定段 3—模擬帶鋼 4—出料輥

如圖10所示，根據(jù)之前的分析，本次優(yōu)化將2號(hào)弧形板加工成多個(gè)?30 mm的排水孔，同時(shí)將孔的上表面倒圓R10，避免劃傷帶鋼。優(yōu)化后的2號(hào)弧形板，消除了弧形板冷卻水不能完全排出的現(xiàn)象，避免積水進(jìn)入帶鋼夾層，提高了鋼卷表面質(zhì)量。

1—No.2弧形板

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鋼廠帶鋼質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題分析、研究設(shè)備結(jié)構(gòu)、模擬帶鋼運(yùn)行軌跡以及優(yōu)化方案現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，改進(jìn)后的方案有效提高了鋼卷表面質(zhì)量，明顯降低帶鋼表面劃傷的現(xiàn)象，基本消除帶鋼頭部折疊和帶鋼堆鋼的情況，值得在新建或技改的熱軋項(xiàng)目上推廣應(yīng)用。