高速线材吐丝机甩尾问题探究

高速线材吐丝机甩尾问题探究

魏文华陈莉

摘要：在高速线材生产线上，无论国产吐丝机还是进口吐丝,都不同程度地存在甩尾问题，

本文针对吐丝机甩尾的原因进行分析，尤其透析了吐丝机甩尾问题的症结----吐丝管曲线。即优化吐丝管曲线，从而在根本上解决甩尾问题的发生。

中文关键词：高速线材吐丝机甩尾曲线

Research on Back-end whip question of High-speed laying head

Wei Wenhua Chen Li

(1:SMS Meer Engineering (China) Ltd. Shanghai of China 201108

2:Austria Andritz Metals Shanghai Representative Office

Shanghai of China 200021)

Summary: For wire and rod high speed rolling mill, whatever on the imported or local supplied rolling mill line there is still back-end whip problem. This article analysis the reason of back-end whip problem and especially solves the real question that is optimization laying pipe curve. Therefore it solves the back-end whip problem from the basis.

Key words: High speed wire line；Laying head；Back-end whip；Curve

[正文]

国内各大钢厂自上世纪八十年代开始，陆续引进了很多条国外高速线材生产线。著名的有摩根公司、西马克梅尔公司以及达涅利公司等等。伴随着国外先进线材生产技术的引进，国内也有一些

线材生产设备加工企业迅速崛起，如哈飞和西航。但是，对于技术含量高、制造难度大的减定径

机组、吐丝机和打包机，则更多的采用引进，在实际生产过程中，吐丝机的甩尾问题也是困扰我

们的一个技术难题。

从精轧机组出来的高速线材，经夹送辊喂送，在吐丝机上吐丝成圈落放到控冷辊道上并进一步运

往集卷站。

这条工艺线上吐丝工序中问题较多，其表现形式为吐圈不圆、排列不均，还经常出现甩尾现象。为此而不得不在吐丝机后专设剪尾岗位，由剪尾工将甩乱的一、二十米的尾段线材作为废料剪除。甩尾严重时，甩断的钢头打得四处飞溅，严重地威胁着现场工人的生命安全。因此，吐丝状况必

须改善，甩尾问题必须得到解决。

高速直线运动的线材从吐丝机轴线入口穿入吐丝机，经过高速旋转的吐丝机后变成圈状，缓缓落放到控冷辊道上，线材的这种运动形态的变化，是由二种运动合成而致的结果。要想得到理想的合成运动，完美的吐丝状况，就得从运动合成的机理上进行研究。

一、吐丝机理的研究和分析：

线材的吐丝过程是由以下二种运动合成的。其中：

“相对运动”即线材相对于吐丝管的运动，夹送辊以和终轧机出口相匹配的速度V线，将线材喂入吐丝管的入口，则线材就以此速度在整个吐丝管内高速穿行。尽管线材的形态由直线状随吐丝管变成圈状。但它相对于吐丝管的穿行速度不变，始终是V线。

“牵连运动”弯曲的吐丝管杯固定在吐丝机的可旋转轴上，随吐丝机以ω角速度(吐丝机的运转角速度)高速旋转，使穿行的线材也得到了这一旋转的“牵连运动”。这二种运动的叠加即合称为线材的“绝对运动”----吐圈运动。它既不是高速度穿行运动，也不是高速度旋转运动，而是以圈状的形态向吐丝机轴线前方的吐落运动。我们要追求的就是以正圆的圈状，稳定地缓缓地向前方沿着与吐丝机轴线平行的方向的吐落运动，包括线材尾部也应该基本上呈圈状。

下面将以线材上某任意质点作为研究对象，分析其运动合成的机理。

1、质点在吐丝管内地相对应的状况：

该质点必然随整条线材以V线速度在管内穿行，然而吐丝管是一条由轴线逐渐开始远离轴线作锥状螺旋弯曲的管子。因此该质点在穿行过程中，也作螺旋状的爬升穿行运动，最终到达吐丝管出口F处，已离轴线有R距离（如图1）.

X轴

A

图1 单一质点运动曲线

R就是吐丝成圈的半径。因此若吐丝管是静止的话，该质点所走的运动轨迹就是吐丝管的形状。它在吐丝管中任一位置所处的轴平面必然和下一时刻它运动到吐丝机的另一位置时的轴平面，是不相同的有一夹角的二个轴平面上。若把它定义为相位角的话，该质点在管内运动到不同的r半径时，它的相位角α也是不相同的。这就是质点在吐丝管内的相对运动状况。

2、吐丝管的旋转牵连运动和合成后的绝对运动

当质点在爬升运动过程中（即r逐渐增大时）α同时也在顺时针（或逆时针）相应变化时。

若给吐丝管一个相应的反向旋转牵连运动，则使该质点仅仅沿轴线Χ方向向前，并沿r半径方向爬升，而仍处在上一时刻的轴平面内。若吐丝管始终在做一个匹配的反向旋转运动的话，则该质点就始终在某固定的平面内，向吐丝管出口方向运动。这就是线材某质点的穿行运动虽吐丝管附加上反向旋转的牵连运动后就合成为一个既沿Χ轴线前方又沿半径方向爬升，但恒定在一个轴平面内的曲线运动。若每个质点都在各自的轴平面内运动的话，则旋转的吐丝

管出口完全能得到我们所追求的理想吐丝状态，即质点在离开吐丝管时都以同样的X轴方向上的分速度V吐落在控冷辊道上。（如图2）

X

二、吐：

解决吐丝问题的关键是设计出现理想形状的吐丝管。为此要分三步一次解决三个问题或要满足三个条件：

1、质点轴平面内理想运动的“轨迹条件”

该轨迹至少有三条线组成

①入口处与轴线重合的直线段

②出口处离轴线为R半径的与轴线平行的直线段

③中间爬升到斜线段

即如下图3，线材以V线的速度进入吐丝管，最后在半径R处和轴线平行的方向向前以较小的速度V吐吐出。中间段是线材各质点倾斜爬升运动，速度逐渐减慢。但这样的平面曲线质点在B和C二拐点处会发生冲击。因此应改用二条相互相切的弧线段作为过渡，则应设计成下图4 所示。

X

图3 X轴方向基本轨迹