軋鋼機械卷取.ppt

1,軋鋼機械,第九章：卷取機（教材第十二章）計劃學時：4學時,2,1熱帶鋼卷取機,卷取機功用：卷取超長軋件（一般指線材、帶材），以便儲存、運輸。,它是熱帶鋼軋機的配套設備，又可再分為地上式與地下式兩種。以地下式的為最常用。一、設備布置與卷取工藝1、地下式卷取機的配置這種類型的卷取機位于工作輥道的下面，所以稱之為地下式的卷取機。特點：工作條件惡劣，處于連續(xù)交替作業(yè)，生產(chǎn)節(jié)奏快。結構：由夾送輥、前后導尺、導板、助卷輥、卷筒組成。具體見F12-1。,3,4,2、卷取工藝控制速度以控制卷取張力。帶鋼卷取。,5,以下簡述卷取工藝過程：1、控制張力必須控制速度：當帶鋼頭部離開軋機以后，輥道的速度必須大于軋制速度，目的是防止堆鋼。而進入夾送輥以后，夾送輥的速度必須大于軋制速度，以建立張力。2、助卷輥的作用：軋件頭部經(jīng)導板進入卷筒與助卷輥之間，卷上2-3圈以后，助卷輥方可松開（厚板除外）。3、卷筒與軋機同步加速，卷取。4、卷取終了，必須使夾送輥速度小于卷筒速度，以維持張力。而且卷取速度應低，以保持穩(wěn)定。一般現(xiàn)代化的卷取機最大卷取速度v=30m/s，卷重：45t，帶鋼厚度達：25mm；全部采用計算機控制，大卷重、高速化以提高生產(chǎn)能力。,6,帶鋼熱連軋機地下式卷取機,7,一、1700三輥式卷取機的結構（地下式）,性能及結構特點見表12-1（p407）卷取速度：8-22m/s，卷重：30t；它由張力輥、卷筒以及助卷輥組成。,1、結構與組成：張力輥：由上下輥組成（D1/D2=2：1，以利咬入。同時上輥偏向前方，以利軋件下彎），用氣缸調(diào)整上輥的開閉；輥縫用千斤頂調(diào)整。張力輥前有風動導尺，其作用是使帶鋼邊緣齊整。張力輥后有導板，使帶鋼能順利進入卷筒。在有多臺卷取機,8,的情況下，上輥抬起，使帶鋼通過它進入下一臺卷取機。2、卷筒：在高壓下能實現(xiàn)脹縮，要有足夠的強度與剛度。要有輔助支承，以增加剛度。一般采用斜楔式的斜面柱塞式，當液壓缸（或復位彈簧）使得錐形心軸左移時，斜面效應使得卷筒張開，反之使卷筒收縮。卷筒的驅動有電機直接驅動及通過減速傳動兩種方式。直接驅動必須妥善解決脹縮缸設置問題。,9,3、助卷輥：一般設有三個助卷輥沿圓周方向120度均布，起到壓緊帶鋼頭幾圈的作用。武鋼1700熱軋卷取機助卷輥采用氣動式的壓緊方案，如圖所示。助卷輥的最大的問題在于由于帶鋼頭部層疊引起的沖擊問題。過大的沖擊往往引起助卷輥的損壞。在實際生產(chǎn)中采用液壓控制的辦法以減少沖擊。,10,2冷帶鋼卷取機,開卷機,卷取機,11,一、冷帶卷取機的類型及工藝特點,1、分類一般為卷筒式，主要由脹縮卷筒及傳動裝置組成，卷筒同時配有皮帶助卷器或鉗口。為改善軋制條件，改善板形，卷取整齊，卷取時必須有一定的張力。按張力的大小，可分為：軋制及平整線上的大張力卷取機及精整線（退火、酸洗、涂層作業(yè)線）上的卷取機。其卷筒大多是棱錐式、弓形塊式。也有用實心卷筒的。2、工藝特點張力：0以可逆式軋機為最高，比張力最大達0.50.8。而精整線為0.050.10最低（比張力定義為張力與相對應材料的屈服極限之比）。幾何形狀：無論張開或縮起，必須為一整圓不能有缺口。,12,穩(wěn)定性：對于大張力薄帶卷取，有產(chǎn)生塌卷的可能，這是不能允許的。糾偏控制：一般采用光電元件伺服閥，進行在線糾偏。如圖所示。,13,二、冷帶卷取機的結構,一般以卷筒的結構進行分類。1、實心卷筒卷取機：其結構最簡單，剛度大，可受大張力；但無法脹縮故無法卸卷。2、四棱錐卷取機：用于20輥1180軋機。它由四個扇形塊、四棱錐（=7045）及脹縮液壓缸組成。液壓油由左端的旋轉接頭進入液壓缸使脹縮液壓缸右移，同時使棱錐軸右移；錐軸上的四個斜面將扇形板沿徑向頂開。而棱錐軸左移則實現(xiàn)卷筒收縮。在卷筒表面安有鉗口，以固定帶鋼頭部。,14,該卷筒剛度大，強度高，并可承受大的張力。缺點：卷筒漲開以后不是一個整圓。,15,2、八棱錐卷取機：,為改善帶鋼卷取的質(zhì)量，使卷筒脹開以后為一整圓，發(fā)展了八棱錐卷取機。其扇形塊錐角：=12045，鑲條錐角：=1604351；增加鑲條的目的在于填充扇形塊間的間隙，使得卷筒無論張開或收縮均為一整圓。,16,其特點如下：在卷筒壓力較大時，由于其錐角較大，故可產(chǎn)生自動縮徑，從而使壓力減小。脹縮楔塊的楔角小于其摩擦角，故在卷取時，脹縮缸不受卷取力影響。除以上類型以外，還有弓形塊式的（張開不是一個整圓），在冷軋原料段中也廣為應用。,17,3卷取機的設計計算,首先根據(jù)工藝要求確定其結構形式，結構參數(shù)，最后進行強度校核。一、卷筒主要參數(shù)確定1、卷筒直徑及筒身長冷帶卷取內(nèi)層帶材不產(chǎn)生塑性變形。熱帶卷取開始幾圈產(chǎn)生一定的塑性變形，以得到密實、整齊的帶卷。由彈塑性理論可以推出：卷筒外徑：D冷Ehmin/s(mm)(12-1)D熱0.2Eh平均/s(mm)(12-2)其中：h平均=(hmax+hmin)/2；s卷取溫度下軋件的屈服極限，其大小見p419。,18,2、卷筒徑向壓力計算,卷筒外徑D不宜過大，也不宜過小，應綜合考慮卷取工藝及材料強度。也可用經(jīng)驗公式，如：D=（150200）hmax筒身長一般大于等于軋輥輥身長。卷筒脹縮量D=1540mm，熱帶取上限。,卷筒徑向壓力直接影響卷筒強度以及脹縮缸的推力；并影響卷取質(zhì)量。它受許多因素的影響：如與張力，帶卷外徑，卷筒剛度，層間滑動及摩擦等因素有關。由于該問題在理論上極具深度，故而難度很大。以下僅介紹這方面的部份研究成果。,19,英格利斯（C.E.Englis）公式：其本假設：將帶卷及卷筒均視作厚壁彈性圓筒，在張力作用下，每層帶卷均受一均布的徑向壓力Pi的作用，而卷筒壓力是所有各層帶卷對卷筒所產(chǎn)生的徑向壓力增量之和。假設帶材與卷筒彈性模量相同，各向同性，在張力恒定、各層無滑動的條件下，卷筒徑向壓力分析為彈性力學的平面軸對稱問題。在卷取第i+1層帶鋼時，由拉密解答及r2處的變形協(xié)調(diào)條件，可解出卷筒徑向壓力增量Pi為：,(12-3),20,而pi=0h/r；0單位張力MPah帶材厚度r第i層帶材半徑，mmr1卷筒當量內(nèi)半徑r2卷筒當量外半徑對弓形塊卷筒：r1=弓形塊最薄處內(nèi)徑；實心卷筒：r1=0；,21,.,對四棱錐卷筒：,A棱錐橫斷面的二分之一邊長的平均值（mm）。令h=dr，以積分代替和式，得出卷筒表面壓力P的公式：,Rc帶卷外徑，mm；而帶卷表面的切應力（12-5）：,（12-4）,22,.,以上公式表明，卷筒壓力及其切向壓力是帶卷及卷筒的尺寸（r1、r2、Rc）以及張力的函數(shù)。卷筒壓力P隨當量內(nèi)半徑r1的增加而減少，隨帶卷外徑Rc增大而增大；切向壓力t隨當量半徑r1的增加而減少，隨Rc增大而增大（負值）。,23,自動縮徑卷筒徑向壓力的計算,由以上分析可以看出，r1=0的實心卷筒，帶卷D越大，則卷筒表面的壓力P越大；這樣使得卸卷困難，并使得卷筒及棱錐容易發(fā)生破壞。為此，新設計的卷筒采用自動縮徑，或稱之為“可控剛度卷筒”；即采用棱錐角等于7度30分到8度的卷筒，使其大于磨擦角而不致自鎖。其原理如下：當帶卷外徑Dc增加時，卷筒壓力隨之增大，而作用在棱錐上的水平力Q也增大。當QQ時，棱錐軸向右移，使卷筒壓力P減小，而Q也隨之下降。隨著帶卷外徑的增加，卷筒壓力P與Q又增加，當其到達其臨界值P0時，又產(chǎn)生縮徑而使其減小。這種當徑向壓力不斷增加縮徑壓力減小壓力增加這一過程稱之為縮徑。,24,縮徑使卷筒徑向壓力減小，一般縮徑量為0.183mm。但過大的縮徑量會使內(nèi)層帶卷切向應力加大，甚至引起塌卷。所以必須正確確定P0的值，保證適量的縮徑。,25,自動縮徑時壓力計算的叢書和公式：,而系數(shù)k：k=c0.15+1/(1.5+(Rc/r2)2)c卷筒剛度系數(shù)；對四棱錐卷筒c與關系見圖12-20。當錐角=14度16度時，推薦c=1.451.6，以此作為平衡力的計算依據(jù)。這是自動縮徑狀態(tài)下的卷筒壓力計算公式，教材還給出了自鎖狀態(tài)下的徑向壓力計算公式。以上公式可用于卷筒的強度校核。,26,脹縮缸平衡力的計算,根據(jù)以上推出的卷筒徑向壓力計算公式，即可對脹縮缸的平衡力進行計算。錐面間的反力：,如圖，帶卷對每一扇形塊的等效壓力：,B帶卷寬；D卷筒外徑。,27,假設卷筒收縮時，扇形塊受力如圖示，由力的平衡條件，可解出法向力N：,2、脹縮缸平衡力計算由圖可以得出：,28,由于在卷取過程中，tgf2，即卷筒不自鎖，這就必須有Q0方可平衡。由上式簡化之，得：,對于不自動縮徑的卷筒tgf2，此時，Q用于卸卷，其方向與圖示相反：,f2一般取0.080.12.一般自鎖角由f確定，當6度時自鎖；而=7.58度時，可實現(xiàn)自動縮徑。而棱錐錐角越大，軸向平衡力越大。,29,二、卷筒傳動設計,1、卷取機的速度控制為適應機組出口速度而調(diào)速時，由于此時帶鋼的張力與帶卷的半徑不變，所以驅動電機的驅動力矩不變應調(diào)電壓。（N=Fv，功率N隨速度而增大）即恒力矩。當卷徑變化而需調(diào)速時，張力應保持不變，此時驅動力矩是變的應調(diào)勵磁。（N不變、即恒功率）2、電機的額定轉速與速比卷取計算轉速：nj=30vmax/Rcmax(r.p.m),30,對電機直接驅動的卷取機：nernj，否則，減速機的速比為：i=ner/nj3、勵磁調(diào)速范圍與最大卷徑比為保持卷取過程中恒張力卷取，必須保持恒功率，這就意味著，其勵磁調(diào)速范圍應滿足以下要求：由于有：vmax=2Rcner/60i=Dnmax/60i；所以：nmax/ner=2Rc/D，D卷筒外徑。,31,4、卷取時電機功率計算,卷取功率一般由卷取張力，塑性彎曲變形，卷取速度，摩擦阻力確定：,（12-13）,k2塑性彎曲及摩擦影響系數(shù)，取k2=1.11.2。T張力，N；v卷取速度，m/s；傳動效率，0.850.9。（Tv）max表示在各種工藝條件下，Tv乘積的最大值。Nj為計算功率。如有兩臺以上卷取機同時交替工作，則：,（12-14）,32,tw、t0為卷取時間及間歇時間；一般有：tw=t0，所以有：Ner=0.7N