第10章+卷取机

3. 八棱锥卷取机
近年来冷轧机向高速、重卷、自动化方向发 展，在卷取机结构上也做了较大的改进。首先 为减小卷取机转动惯量，改善启动、调速、制 动性能，趋向于采用电动机直接传动卷筒的方 式。其次，为解决胀开时扇形块间的缝隙对薄 带钢表面质量的影响，卷筒采用四棱锥加镶条 的结构(即八棱锥)，卷筒胀开后能成为一个完 整的圆柱体。
轧机与卷取机在上述各种工作状态下的速度关系如图 12-2（P404页）所示。在准备状态下，带钢的速度不宜 过高，否则既不利于带钢咬入张力辊，也不利于卷上卷 筒。辊道的速度高于轧件速度(即末架轧机速度)，可防 止堆钢。张力辊速度高于轧件速度，便于轧件咬入。卷 筒助卷辊的速度高于(即超前于)张力辊的速度，有利于带 钢卷上卷筒。正常卷取时，由卷筒与轧件之间的速度差 保持张力。卷取机应具有足够的加速能力，尽快达到最 高速度，以发挥最大生产能力。收卷时张力辊速度低于 (即滞后于)卷筒速度以维持收卷张力，降低辊道速度可增 加带钢前进阻力，防止带尾跳动。收卷时应采用较低的 卷取速度，以避免带尾脱离轧机后剧烈甩动，造成事故
待带钢卷上3～5圈后，带钢在卷筒和 轧机之间即能建立稳定的张力。此时上 张力辊放松，传动电机采用“零电流” 控制，助卷辊全部打开(卷厚带钢时，第 一个助卷辊要始终压住带钢)，卷筒和轧 机一起加速至最高速度，进入正常卷取 状态。
带尾即将离开轧机时，卷取机进入收
卷状态。轧机与卷取机同时降速，助卷 辊合拢，压住外层带卷。当带钢脱离末 架轧机时，张力辊压紧，传动电机处于 发电状态，使带钢在张力辊与卷筒之间 建立张力，避免带尾跑偏或钢卷外层松 散。卸卷时助卷辊打开，卸卷小车上升 托住带卷，待卷筒收缩后，可将钢卷移 出。此后卷取机又恢复准备工作状态。
图 12-13 （ P416 页 ） 为 1700 冷 连 轧 八 棱 锥 卷取机，它由卷筒、胀缩缸、机架、齿形联轴 节、底座、卸卷器等组成。卷取机卷筒有Ø610 和Ø450两种规格，采取整机更换的快速更换卷 筒方式。
卷筒由扇形块、镶条、八棱锥芯轴、拉杆、 花键轴等组成。
八棱锥结构卷筒适用于高速连轧机的卷取。 但结构较复杂，加工精度高，弹簧易损坏。
(2)表面质量 冷带钢表面光洁，板形及尺寸精 度要求较高，因此对卷筒几何形状及表面质量 的要求也相应提高。
(3)钢卷的稳定性 冷轧的薄带钢采用大直径卷 筒卷取时，卸卷后带卷的稳定性极差，甚至出 现塌卷现象。因此加工带材厚度范围大的生产 线应能采用几种不同直径的卷筒，小直径卷筒 用于卷取薄带。
(4)纠偏控制 带钢精整线往往要求带钢在运行时严格对 中，使卷取的带卷边缘整齐。为此常采用自动纠偏控制 装置。带钢纠偏装置的工作原理如图12-11（P413页）所 示。卷取机机架1是活动的。调整好以后固定不动的光电 元件4检测带钢边缘，带钢跑偏将使光电元件产生输出信 号，信号放大后经电液伺服控制器5、控制油缸6、随时 调整卷筒位置使带卷边缘保持整齐。纠偏效果与纠偏速 度密切相关。纠偏速度可根据机组速度参考表12-3 （P413页）确定。
实心卷筒在大张力卷取时，带钢对 卷筒会产生很高的径向压力。为防止卷 筒塑性变形，
卷筒材料一般都采用合金锻钢并经 均匀热处理。
2．四棱锥卷取机
为克服实心卷筒卸卷困难的缺点，设计了
四棱锥卷筒。四棱锥卷筒胀径时，由胀缩缸直 接推动棱锥轴，使扇形块产生径向位移。由于 没有中间零件，棱锥轴直径大，强度高，可承 受较大的张力(可达400～600kN)，常用于多辊 可逆式冷轧机的大张力卷取和冷连轧机组的卷 取机。卷筒的棱锥轴有正锥式和倒锥式。图 12-12（P415页）为1180二十辊轧机的正锥式 四棱锥卷取机卷筒，主要由棱锥轴、扇形块、 钳口及胀缩缸等组成，结构比较简单。
第10章 卷取机
10.1 卷取机的用途和类型 10.2 带张力卷筒的卷取机 10.3 线材卷取机
10.1 卷取机的用途和类型
1. 用途 收集超长轧件，将其卷取成卷以便于贮
存和运输。卷取机是轧钢车间的重要辅助 设备，在带材和线材生产中均被广泛应用。 2. 类型 按Hale Waihona Puke Baidu用途可分为：热带材卷取机、冷带材卷 取机、小型线材卷取机等。
2．冷带钢卷取的工艺特点
就工艺目的讲，冷、热带钢的卷取是一致的。但由于 冷带钢生产的特殊性，冷带钢卷取还有以下特点：
(1)张力 冷带钢卷取(尤其在轧制作业线上)突出的特 点是采用较大张力。此外，由于张力直接影响产品质量及 尺寸精度，因此对张力的控制也有很严格的要求。现代大 张力冷带钢卷取机都采用双电枢或多电枢直流电机驱动， 并尽量减小传动系统的转动惯量，提高调速性能，以实现 对张力的严格控制。各种生产线的卷取张应力见表12-2 （P412页）。轧制卷取时，表12-2中应考虑加工硬化因素； 精整卷取薄带时，张应力应取大值。
2．地下式卷取机结构
(1)张力辊 张力辊的作用是在带尾离开 轧机时保持卷取张力并在卷取开始时咬 入带钢，迫使带钢头部向下弯曲，沿导 板方向进入卷筒与助卷辊的缝隙，进行 卷取。张力辊由上、下辊、上辊开闭装 置、辊缝调节装置及张力辊传动装置等 组成(图12-4)（P408页）。
(2)卷筒 卷筒是卷取机的核心部件。它要在张 力下高速度卷取热状态下重达45t的带卷。为此， 要求卷筒内部有冷却与润滑系统；要在较大的 带材压力作用下缩径卸卷；要有足够的强度与 刚度。所有这些都决定了卷筒结构的复杂性。 此外，在大张力情况下，为改善卷筒受力状态， 悬臂端都应设有活动支承。常见的卷筒结构型 式有连杆式、斜面柱塞式和棱锥式。
§10.2.2.2冷带钢卷取机的结构
常见的冷带钢卷取机有实心卷筒式、四棱锥 式、八棱锥式、四斜楔式、弓形块式等结构。表 12-4（P413页）列出了某些规格卷取机的技术性 能。
1．实心卷筒卷取机
实心卷筒卷取机一般为两端支撑，结构简单， 具有高的强度和刚度，用于大张力卷取。其缺点 是卸卷需采用倒卷方法，影响了轧机的生产能力。 为减少卸卷辅助时间，提高作业率，常采用转盘 式双卷筒结构。
现代化热连轧厂的卷取工艺过程可由计算机自动控 制。卷取速度可达30m/s，卷重45t，钢带厚度达25mm。 总结卷取生产的经验，可将卷取工艺对卷取设备性能的 要求概括为以下几个方面：具有较高的咬入和卷取速度； 能处理大吨位的带卷，以提高带钢生产率；能卷取较大 厚度范围的带材，特别是厚带及合金钢带，以扩大品种； 具有较强的速度控制能力，以实现稳定的张力和稳定的 卷取过程；能产生较大的张力并能在较低的温度下卷取， 以改善带材的质量和机械性能(这要求卷取机本身具有 较好的强度和刚度)；所卷带卷边缘整齐，便于贮存运 输；高速卷取时，卷筒有良好的动平衡性能；卷筒可胀 缩，便于卸卷操作。除此之外，卷取机还应具有能适应 高温环境，结构简单，动作可靠，维修方便等特点。
助卷辊直径一般取300～400mm，采用 实心辊可提高强度，但也增加其惯性质 量，对冲击更为敏感。空心辊可减少质 量，提高动力控制性能，但强度有所削 弱。
图12-8（P411页）为液压缸开闭控 制的助卷辊布置方式。
助卷辊控制过程如图12-9（P411页）所示， 它包括压力控制和“跳动”控制两部分。伺服 控制系统如图12-10（P411页）所示。激光探 测器和助卷辊上的加速度计可探测带钢头部的
置等组成。此外，在卷取区域还需配置
一些其它辅助设施，如机上过桥辊道，
事故剪切机，带卷输出运输链，运输车， 翻卷机，打捆机等等。图12-1（P403页） 为1700热连轧地下式卷取机主要设备构 成示意图。
2．地下式卷取机卷取工艺
地下热卷取的作用主要有两点：控制 轧机出口张力和将带材卷取成卷。下面 以图12-1所示的三辊式地下卷取机为例 说明卷取工艺过程。
(3)助卷辊与助卷导板 集体定位控制的助卷辊 (图12-3a、b、c)结构复杂，铰链点多。铰链稍 有磨损就会影响助卷辊的使用性能，目前已不 再采用。单独位置控制的助卷辊一般由支臂、 辊子及其传动系统、助卷导板、驱动气缸和辊 缝控制机构等组成。
在卷取过程中，层叠的带钢(图12-7（P410 页）)通过助卷辊缝时会造成强烈冲击。因此助 卷辊往往是整个卷取机的薄弱环节。
§10.2.1.2 地下式卷取机的分类及其结构
1．地下式卷取机的分类
地下式卷取机型式上的主要差别在于助卷 辊的数目、分布情况、控制方式以及卷筒结构 的不同。习惯上就以上述差别进行分类。按助 卷辊数目，地下卷取机可分为八辊式、四辊式、 三辊式、滑座四辊式、二辊式等；按助卷辊的 移动控制方式，又可分为各助卷辊连杆联接集 体定位控制的和辊单独定位控制两种。按卷筒 结构则可分为连杆胀缩卷筒卷取机和棱锥斜面 柱塞胀缩卷筒卷取机等。地下式卷取机的分类 情况如图12-3（P405页）所示。
此外，卷取速度高(可达40m/s)也是冷卷取 工艺的另一显著特点。
实际上，除高温条件外，几乎所有对热卷 取机的性能要求，对冷卷取机都是适用的。但 考虑到上述工艺特点，冷带钢卷取机还应考虑 以下几个问题：要求有更高的强度、刚度，以 实现大张力卷取；大张力卷筒胀开后，应能成 为一完整圆形，以防止压伤内层带钢；可快速 更换卷筒，以适应多种厚度。
位置；卷筒和张力辊的测速计可测定卷取速度 (带头速度)。这些信息输入计算机进行处理， 然后由计算机通过伺服系统控制助卷辊开闭液
压缸，使层叠的带头即将通过助卷辊时，助卷
辊瞬时“跳起”，让过带头。液压助卷辊可以
有效地消除冲击，同时也使卷取中的头端压痕、 划伤、松卷、塔形等现象大为减少。
§10.2.2 冷带钢卷取机
§10.2.2.1 冷带钢卷取机的类型及工艺特点 1．冷带钢卷取机的分类 目前冷轧带钢的卷取绝大多数采用卷筒式 卷取机，其设备配置较为简单，主要由卷筒及 其传动系统，压紧辊，活动支撑和推卷、卸卷 等装置组成。卷筒及其传动系统构成卷取机的 核心部分，至于是否必须设置其余装置则需根 据工艺要求而定。高生产率的卷取机往往还设 有助卷器。
10.2 带张力卷筒的卷取机
§10.2.1 热带钢卷取机 热带钢卷取机是热连轧机、炉卷轧机
和行星轧机的配套设备，有多种型式： 地上式、地下式、有卷筒式、无卷筒式 等。由于地下式卷取机具有生产率高、 便于卷取宽且厚的带钢、卷取速度快而 钢卷密实等特点，所以现代热连轧生产 线上主要采用地下式卷取机。
§10.2.1.1 地下式卷取机的设备配置及卷取工艺
带钢头部离开精轧机时，卷取机已
处于准备工作状态。此时，上张力辊下 压，助卷辊围抱卷筒。张力辊和助卷辊 在各自的辊缝调整机构控制下，在上、 下张力辊之间、助卷辊与卷筒之间都保 持有与带钢厚度相适应的辊缝。带钢进 入卷取机时，张力辊前导尺正确导向， 借助导板装置，在张力辊和卷筒之间形 成封闭路径，使带钢能顺利地卷上卷筒。
1. 地下式卷取机的布置及设备构成
地下式卷取机布置在热带钢连轧机输出辊 道后面。由于它位于辊道标高之下，所以被称 为地下式卷取机。在整个连轧机组中，卷取机 的工作条件最为恶劣，也是最易出故障的环节 之一。为保持连轧机组的生产节奏，一般依次 布置三台以上的卷取机。二台交替使用，一台 备用检修。
地下式卷取机主要由张力辊(也称夹 送辊)及其前后导尺、导板装置，助卷辊 (也称成型辊)及助卷导板，卷筒及卸卷装
4．四斜楔卷取机
图12-14（P417页）为1420四斜楔卷取机的 卷筒，它由主轴、芯轴、斜楔、扇形块、胀缩 缸等组成。卷筒的胀缩机构是四对斜楔。内层 斜楔由胀缩缸通过芯轴带动做轴向移动，外斜 楔支持扇形块的两翼，带动扇形块径向胀缩。 胀径时外斜楔径向外伸，填补扇形块间隙，斜 楔顶面与扇形块外表面构成一整圆。卷取薄带 不会产生压痕。
冷带钢卷取机按用途可分为大张力卷取机和
精整卷取机两类。大张力卷取机主要用于可逆轧 机、连轧机、单机架轧机及平整机。精整卷取机 则主要用于连续退火、酸洗、涂镀层及纵剪、重 卷等生产机组。按卷筒的结构特点，可分为实心 卷筒卷取机，四棱锥卷筒卷取机，八棱锥卷筒卷 取机及四斜楔和弓形块卷取机等。前三种强度好， 径向刚度大，常用于轧制线做大张力卷取。后二 种结构简单，易于制造，常用于低张力的各种精 整线。此外，大张力卷取机的卷筒从性能上还有 固定刚度卷筒和可控刚度卷筒之分。