數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線淺析

張世翰，尹 明，劉振華，時 琪，梁皓杰

（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南250306）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，冷軋薄板（包括鍍鋅板、鍍錫板、硅鋼板、汽車板等）的需求量不斷增加，對板帶質(zhì)量的要求也越來越嚴格，帶材質(zhì)量日益成為影響產(chǎn)品競爭力的首要因素。良好的板形作為衡量板帶質(zhì)量的一個重要標準，不僅是用戶的要求，也是生產(chǎn)者保證后續(xù)工序順利進行的要求。因此，在各工序采取措施來提高質(zhì)量成為板帶生產(chǎn)廠家的當務之急。數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線可有效改善、消除各種板形缺陷，改善薄板帶質(zhì)量，還能完成修邊工作。本文主要討論數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線中拉矯機和圓盤剪的位置先后，從工藝流程上提高帶材的質(zhì)量、生產(chǎn)率，以求經(jīng)濟效益最大化。

1 生產(chǎn)線主要設(shè)備組成

數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線主要由開卷機單元、焊機單元、拉矯機單元（圖1）、前后張力輥、圓盤剪單元（圖2）、涂油機單元、卷取機單元、糾偏單元（CPC 對中裝置、EPC 對邊裝置）、切頭剪（分卷剪）、入口（出口）轉(zhuǎn)向輥、鋼卷稱、廢邊卷取機、檢測平臺、電氣系統(tǒng)及液壓、氣動系統(tǒng)等其他輔助設(shè)備構(gòu)成。

2 生產(chǎn)線功能與特點

數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線能夠有效消除帶材的波浪彎、瓢曲、鐮刀彎等缺陷；在拉矯的同時還能完成對鋼帶的修邊工作，生產(chǎn)率高；在張力水平遠低于材料屈服極限的情況下使帶材產(chǎn)生塑性延伸, 不會斷帶，降低能耗； 適用于幾乎所有的帶材加工作業(yè)線，矯正厚度范圍廣，尤其是厚度0.15mm～1mm 的薄帶效果更好，并且速度高，最快可達1000m/min。

圖1 拉矯機

圖2 圓盤剪

3 拉矯機工作原理

如圖3 所示為拉矯機示意圖，其基本工作原理是：帶材在承受入口張力輥和出口張力輥的拉應力的同時，接受矯直機的彈塑性變形，從而以延伸形式來消除帶材的原始不平直度。拉矯機所需的高張力由前后的張力輥裝置（也稱S 輥）產(chǎn)生，類似張力倍增器的作用，而在卷取時保持低張力。

圖3 拉矯機示意圖

出口端張力輥要比入口端速度快一些，造成速度差，以便產(chǎn)生張力，兩者的速度差要按理論延伸率確定，一般為0.3%～3%，對于鋁帶材可達5%，因為速度差和帶材延伸率成正比，如取入口和出口張力輥的速度為v1和v2，則：

張力輥改變張力可根據(jù)愛德公式計算：

式中：T2—出口側(cè)張力；

T1—入口側(cè)張力；

α—包角；

f—摩擦系數(shù)；

e=2.718。

上式中efα值可以認為是張力放大系數(shù)，且大小取決于摩擦系數(shù)和包角。

4 圓盤剪工作原理

圓盤剪由上下錯位的、垂直的兩片圓形刀片組合而成，調(diào)取一定的間隙及重疊量對通過兩刀片之間的帶鋼進行剪切。帶鋼通過兩刀片之間時，刀片給帶鋼施以一定的剪切力，使帶鋼與刀片接觸區(qū)域產(chǎn)生變形，隨著咬入深度的增加，帶鋼的變形量也隨之增加，當變形量達到一定程度時（一般為帶鋼厚度的1/4～3/4），受壓的部分就從原板上斷裂。下刀片裝在內(nèi)側(cè)主要起支撐作用，上刀片裝在外側(cè)主要起剪切作用。如圖4、5 所示。

圖4 圓盤剪示意圖

圖5 鋼帶變形3 個階段

設(shè)相對切入率為ε，則圓盤剪剪切力計算如下：

式中：h—鋼帶厚度；

σb—鋼帶屈服強度。

5 生產(chǎn)線的分類

數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線根據(jù)拉矯機和圓盤剪的先后順序關(guān)系，可分為兩類。第一類是先對鋼帶修邊然后進行拉矯，第二類是先拉矯然后再對鋼帶修邊。現(xiàn)就這兩種類型拉矯線分析如下。

5.1 先修邊后拉矯

5.1.1 工藝流程

工藝流程如圖6 所示：上料→開卷→轉(zhuǎn)向夾送→切頭→焊接（切焊縫）→修邊（廢邊卷取）→拉矯→質(zhì)檢→涂油→分卷轉(zhuǎn)向→卷取→下料打包→稱重。

5.1.2 主要特點

①圓盤剪對鋼帶的邊部進行剪切以去除鋼帶邊浪、裂紋、撕裂及毛刺等缺陷。從而減少對后續(xù)設(shè)備的張力輥、穩(wěn)定輥及拉彎矯直輥等的磨損；②鋼帶經(jīng)圓盤剪時難免產(chǎn)生細小碎浪，尤其是薄板，可經(jīng)拉矯機消除，能夠獲得更好的板形；③由于鋼帶經(jīng)過拉矯機后產(chǎn)生彈塑性變形，一旦延伸率控制圖7 先拉矯后修邊。

圖6 先修邊后拉矯

圖7 先拉矯后修邊

不好，板寬就不能得到保證；④基于延伸率控制不容易掌握，所以使用人員必須具有豐富的操作經(jīng)驗，對人員要求比較高。

5.2 先拉矯后修邊

5.2.1 工藝流程

工藝流程如圖7 所示：上料→開卷→轉(zhuǎn)向夾送→切頭→焊接（切焊縫）→拉矯→修邊（廢邊卷取)→質(zhì)檢→涂油→分卷轉(zhuǎn)向→卷取→下料打包→稱重。

5.2.2 主要特點

①與先修邊后拉矯相對應，先對鋼帶進行拉矯，板面平整，減少拉矯機之后設(shè)備的磨損，尤其是圓盤剪刀片的磨損，增加刀片的使用周期； ②圓盤剪在后，鋼帶的剪切寬度精度可以得到保證；③對于圓盤剪可能產(chǎn)生的細小碎浪，可能需要重新拉矯。

6 結(jié)語

數(shù)控拉矯修邊重卷生產(chǎn)線在使用過程中，應根據(jù)生產(chǎn)情況的不同而合理選擇不同類型的工藝流程，使生產(chǎn)線最優(yōu)化，以生產(chǎn)出最好的板形。

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