摘要：轧机组生产中都设有圆盘剪，对来料带钢进行切边处理，切下来的废边丝有两种处理方式，一是圆盘剪后布置碎边剪，将废边丝碎断，作为废铁处理;二是圆盘剪后布置废边卷取机，将废边丝卷取成废边卷，可用作冷拔丝原料及铁钉的制作材料。从经济角度考虑，国内酸轧机组用户大都选用圆盘剪后布置废边卷取机的机组结构。因此废边卷取机的工作效率会直接影响圆盘剪的切边效率，进而影响整个轧机组的生产效率。
关键词：废边卷取机;塌卷；研究
1废边卷取机的工作原理及现状
1.1废边卷取机工作原理
由圆盘剪剪切下的带钢两侧废边，进入废料收集地坑，待废料收集地坑有一定的存料后，通过人工将废边插入卷轴端部狭缝口中，然后由操作人员操作压辊液压缸将压辊放下，并将主电机启动，使废边卷取机芯轴转动，废边围绕芯轴开始卷取，卷取过程中调整压辊下压，确保卷取中的废球压实，同时启动排线液压缸，使其在排线液压缸的作用下废边来回往复运动，将带钢废边在芯轴上沿径向均匀分布，随着废球直径的不断增大，压辊的下压高度逐渐上升，当压辊摆臂触及设定高度的限位开关，将信号传递给传动电机，使电机停止转动;之后由操作人员将废边卷取机芯轴拔出，通过液压缸控制的推料装置将废球推入废料槽内。
1.2废边卷取机的现状
薄板厂硅钢重卷生产线于2015年初开始投入使用，由于废边卷取机是首次在生产线投入使用，重卷生产线运行初始阶段，废边卷取机故障频发。通过一段时间的观察统计、分析，引起故障原因主要为废边卷取机设备本身存在设计缺陷，直接影响了废边卷取机的连续正常运转。造成废边卷取机故障的原因主要有:①废边卷取机压辊弹跳过大，容易损坏设备;②废边卷取机芯轴挡盘卡废边，影响正常生产节奏;③废边卷取机排线装置无有效润滑，排线铜滑板易磨损。
2塌卷现象统计
目前，冷轧厂酸连轧机组生产0.4mm以下带钢卷取卸卷后或后续堆垛、运输过程中会出现钢卷内径局部下凹，造成塌卷缺陷，如图1所示。这种缺陷严重影响带钢质量，且难以上卷，给下游工序的生产带来较大难度。自投产以来，0.4mm以下厚度带钢全部投用钢套筒，按照2016年产品构成，预计0.4mm以下带钢产量30.20万t，投用的钢套筒数量约为16444个，按照钢套筒单价1837.61元，钢套筒的消耗约3021万元，吨钢成本大大增加。本文介绍了塌卷变形的原因，并通过带钢板形控制和卷取张力控制的优化，以及新型钢套筒试用的措施，有效改善了0.4mm以下厚度带钢塌卷缺陷。
图1 塌卷的实物图片
3塌卷缺陷影响因素
3.1卷取张力的影响
张力控制的目的在于保证正常卷取时，卷取机上的带钢张力恒定在设定值。在实际控制中，卷取机有两种工作状态，即速度控制状态和张力控制状态。在点动和穿带期间，其工作在速度控制状态下；当卷取张力建立后，其工作在张力控制状态；从速度控制状态切换到张力控制状态是在切换逻辑控制下自动进行的；在切换到张力控制状态运行后，卷取机的速度给定略高于精轧机组速度基准给定值。由于轧机组和卷取机之间通过带钢的刚性连接，卷取机的实际速度不可能达到速度给定值，卷取机速度调节器的输出饱和，传动系统转入张力控制。由于速度调节器的输出达到限幅值，张力给定值由张力力矩、摩擦力矩、弯曲力矩、加减速力矩、转动惯量补偿的计算结果等决定。同时，卷筒涨缩，套筒承受的压力近似于卷筒压力，卷筒压力和卷取张力成正比，随着带钢卷径的增大而增大。卷取张力越大，套筒承受的箍紧力越大。在外圈箍紧力的作用下，套筒因屈服发生局部下凹。因此，优化卷取张力，有利于抑制卷取中出现塌卷缺陷。
3.2卷取机内套筒上的影响
生产薄规格产品时，钢卷内圈投用一个钢套筒，一般采用厚2.5～5.0mm的低碳钢板制作。在钢套筒产生压缩变形的情况下，钢卷和套筒会一起产生塌卷缺陷。为避免塌卷的产生，增加套筒壁厚、减小套筒内径将有利于增加管壁的抗压能力，减小塌卷产生的概率。同样壁厚的套筒，套筒直径越小，承受载荷的能力越强。同时，套筒的质量对塌卷的产生也有比较明显的影响，包括套筒的形状、局部缺陷、焊缝强度等。套筒不圆，造成外部受力不均匀。焊缝处不仅强度较低，而且容易产生凸起。因此，需要改善焊接处的质量，进行焊缝光整、打磨，避免套筒焊缝缺陷引起应力集中，导致塌卷。
4应对策略
4.1原料要求
对于塌卷的带钢，要求其受力变形日期与处理日期之间的时间尽可能短，这样在将钢卷轴向旋转90°后，回复速度不至于太快，从而可以有足够的时间将部分钢卷装入心轴。
对于变形较小的钢卷，优先使用专用处理工具;卷重在7t以上的，不可采用旋转涨缩芯轴的处理方法，防止心轴遭破坏;超过12t的钢卷，由于其在线运行时径向跳动过大，为保护心轴，避免使用垫块方式处理塌卷。
4.2处理方式
4.2.1专用工具上卷方法
专用上卷工具如下图2所示，安装在上卷小车上，底部是橡胶鞍座，可对钢卷的宽度方向进行自定位。两侧是内衬橡胶板的挡板，阻止钢卷进一步向两侧松弛且不伤害板面，利用塌卷的重力与挡板的反作用力作为动力，使钢卷内径由椭圆回复圆形。现场可根据卷重的不同，制作多个规格的专用工具，小车通过天车的配合实现快速拆装。此种方式简单易行，上卷时一人操作，一人指挥调整对中，优点是上卷迅速，运行平稳，不会对设备构成隐患，缺点是对严重的塌卷无法进行处理。
4.2.2旋转涨缩心轴方法
此方法适合较严重的塌卷，原理是钢卷在吊运至上卷小车之后，卷芯的椭圆短半径r与长半径Ｒ会在几分钟内完成交替转变。在这段半径交替的时间内，操作小车使心轴进入钢卷的一端约1/3宽处。此时钢卷塌下压住套筒，无法再继续进入，于是涨开心轴，下降小车，将钢卷旋转90°，使椭圆的长短半径再次交替，然后升起小车，缩径，旋转心轴的同时小车继续上卷。如此往复5～10次后，可将钢卷全部运至心轴上，然后起车进行焊接。
图2 专用工具
4.3新型钢套筒的投用
经过工艺参数调整后，0.30mm仍出现严重的塌卷现象。为解决该问题，要求0.25～0.30mm厚度的带钢生产时必须投用钢套筒，0.3mm厚度以下带钢原设计钢套筒壁厚为12.5mm，其强度完全适应卷取需要。通过实验研究和模拟仿真，材质为Q235B、壁厚为3mm的直焊缝钢套筒即能满足相关要求。新型套筒投用后，带钢头部在卷取机芯轴包紧后，手动将卷取单位张力控制在50～55MPa，控制板形后，在正常卷取速度下，卷取时出口张力保持稳定，未发现卷取提速时钢卷与钢套筒发生相对移动。为进一步保证卷形质量，要避免频繁升速、降速操作。卸卷后卷形正常，未出现塌卷、塔形卷等缺陷。
5结语
根据重卷检查机组的设备与工艺特点，结合现场试验与理论研究，对超极限规格带钢的切边及塌卷的处理进行了详细的介绍及工艺优化。在节省大批原料的同时，降低了带钢废品率，同时安全、效率和产品质量得到全面提升，可为企业带来一定的经济效益。
参考文献
［1］彭冲．重卷机组生产技术的优化［J］．轧钢，2013，(5):31～34．
［2］周国盈．带钢精整设备［M］．北京:机械工业出版社，1979．
论文作者:刘志利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/7
标签：套筒论文; 带钢论文; 心轴论文; 上卷论文; 速度论文; 轧机论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第22期论文;