酸洗机组拉矫机参数设定的优化分析

是因为延伸率过大, 造成张 力增大, 影 响设备工
作稳定性, 增大辊子磨损, 造成频繁停 机更换备 件影响产能等。
从破鳞原理分析, 带钢表面的氧化铁皮是在
基体发生延伸或压缩塑性变形情况下发生破裂、
脱落的, 应该与带钢的延伸 率大小有关, 延伸率
越大, 越利于破鳞, 但同时, 氧化铁皮的破裂主要
与氧化铁皮接触的钢板上下表面塑性 变形程度
T ota l N o. 172 D ecem be r 2008
冶金设备 M ETALLURG ICAL EQU IPM ENT
总第 172期 2008年 12月第 6期
酸洗机组拉矫机参数设定的优化分析
张光星
( 宝钢股份有限公司宝钢分公司冷轧厂 上海 200941)
摘要 简述了酸洗机组拉矫 机的工艺以及设备组成, 分析了拉矫机的破鳞 和改善板形 的机理, 并分析了 拉矫机参数的优化原则 。
张力辊组使带钢建立张力, 张力辊组由入口 张力辊 ( 1# 、2# ) 和出口张力辊 ( 3# 、4# ) 组成。张力 辊是由一套复杂的齿轮驱动系统 ( 图 2) 来传动 的, 总共有 13 个 齿轮箱 组成 ( 图 2 中 标示 1 ~ 13) , 其中有 3个行星齿轮箱 ( 图 2中齿轮箱 6、7、 12) 。整个张力辊组由一个主电机传动, 为了使 带钢经过拉矫机产生延伸, 还配备了一台延伸电 机。另外, 为了 均衡各张力辊 的负荷, 保 持张力 辊不均匀磨损后的稳定运行, 该系统还设计了两 台补偿电机, 通过测量辊子之 间的扭距值, 调整 速度差。 3 拉矫机工作原理 3. 1 拉矫机破鳞原理
综上所述, 延伸率参数的设定主要应根据带 钢的板形情况来设定。设来料最大浪形 单元条 参数: 浪高 30mm, 浪距 1000mm, 近似计算最大浪 形单元条处带钢长度 l = 1001. 8mm ( 浪距之间 ), 则改善板形的临界延伸率 = ( 1001. 8- 1000) / 1000= 0. 18% , 若浪高为 100mm, 则近似 临界延 伸率 = 0. 5% 。
有关。
假设带钢在无张力情况下纯弯曲, 带钢厚度
为 h, 弯曲曲率半径为 , 弯曲包角 , 则上表面发
生拉应变, 下表面发生压应变, 应变大小如下。
=(
+ h) (
- ( + h /2) + h/2)
=
2
h +
h
张光星: 酸洗机组拉矫机参数 设定的优化分析
2008年 12月第 6期
拉矫机工作辊直径一般为 80mm 左右, 考虑 插入深度对 带钢 曲率半 径的 影响, 则 大约 在 40mm 到 100mm 之间, 假设带钢厚度 h = 2mm, 则
பைடு நூலகம்
AB STRACT T he techn ics and equipment structure o f the stretcher leveler of pick ling line w ere descr ibed, and the theory of desca ling and strip shape im provem ent we re ana lysed. T he article also ana ly sed the optim ization pr inciple of the stretche r leveler param e ters.
这样, 使原本不一样长的单 元条变成一样长, 即
改善了板形。要改 善板形的临界延伸 率就是最
大浪形单元条开始塑性变形时的延伸率值。
4 工艺参数优化分析
4. 1 延伸率分析 延伸率参数的设定 直接影响拉矫 工艺的完
成。原则上来说, 只要延伸率的设定能够满足带
钢破鳞、改善板 形的需要, 应越小越好。这主要
拉矫机传动系统包括前后的张力辊组、传动 齿轮组合、传动马达等。见图 2(典型的传动系统
作者简介: 张光星, 男, 1973年出生, 1995年毕业于东北大学金 属压力加 工专业, 学 士学位, 宝 钢股份宝 钢分公司 冷轧厂, 工 程 师, 主要从事轧钢工艺技术工作
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的一种 ) 。
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2008年 12月第 6期
应力值超过一定值时, 就会产生板形不良。带钢 中心面在拉矫机内发生塑性变形是改 善板形的
必要条件。带钢在 拉矫机内经过拉伸 和弯曲的 综合作用, 中性面向工作辊 偏移, 当中 心面的拉 应力超过屈服极限时, 中心面发生塑性变 形 [ 2] , 见图 3。
图 2 拉矫机传动系统
弯曲辊插 入深度 与拉 矫机 张力 是 相关 的。 插入深度增大, 相当于带钢在拉矫机内与工作辊 的包角加大, 弯曲程度增加, 相同的张力 可以造 成更大的中性层偏移, 引起延伸率增大。所以在 延伸率一定情况下, 弯曲辊插 入深度越大, 则拉 矫机张力越小, 弯曲辊插入深 度减小, 则 张力增 大。
为 2. 4% ~ 0. 99% ; 带 钢 厚度 h = 4mm, 为 4. 76% ~ 1. 96% 。也就是说, 仅仅通过弯曲就可 以在带钢上下表面产生较大的延伸率, 起到破鳞 的效果。在带钢受拉 的情况下, 中性线下移, 中 心线产生一定的延伸, 则上表 面延伸率增大, 下 表面压缩率减小, 但相对弯曲产生的上下表面延 伸, 影响较小。
4) 破鳞效果主要与带钢表面的弯曲程度 ( 表面塑性变形程度 ) 有关, 即与工作辊辊径、插 入深度有关; 延伸率的变化 对之有一定的 影响, 但影响不大;
5) 相同延伸率情况下, 加大插入深度可以减 小拉矫机张力, 从而降低拉矫机负荷。
参考文献
[ 1]王建 国 等. 拉矫 机 破鳞 原理 的 研究. 上海 金 属, 1999 ( 1)
在实际参数设定过程中, 一般选择延伸率控 制模式, 即保持拉矫机的延 伸率恒定, 弯曲辊插 入深度一般选择 30 ~ 40mm, 拉矫机的张力会根 据带钢的强度、厚度、宽度 的不同而变化。对于 部分软材质钢会出现增大插入深度造 成拉矫机 入口失张现象, 造成划伤等缺陷, 所以, 不同的拉 矫机, 应根据实际生产情况, 根据大插入深度、小 张力工艺制度原则对拉矫机的插入深 度进行优 化调整。 5 结论
关键词 拉矫机 延伸率 插入深度 张力
中图分类号 TG 333. 23
文献标识码 B
Param eters Optim ization of Stretcher Leveler of P ickling L ine
Zhang Guangx ing
( Co ld ro lling plant o f Baoshan Iron & S teel Co. , L td. , Shangha i 200941)
K EYW ORDS S tretcher L eveler E longation Insert depth T ension
1 前言 拉伸矫直机 ( 以下简称拉矫机 ) 是带钢冷轧
酸洗机组上的主要机械设备, 拉矫机的工作本质 是带钢在前后张力作用下通过弯曲辊反复弯曲, 使带钢中性层偏离, 中心层发 生塑性变形, 达到 一定的延伸率, 以达到破鳞加快酸洗速度和改善 带钢板形的作用。拉 矫机主要工艺参数 为延伸 率、插入深度、张力, 这 三个 参数 之间 又是相 关 的。拉矫机参数设定的优劣, 直接影响带钢的酸 洗质量、板形质量、工作辊使用周期、设备稳定性 等。本文主要针对两 弯一矫拉矫机分析 参数优 化的思路。 2 拉矫机工艺设备组成
1) 每条机组的拉矫机的参数, 必须根据实际 生产情况不断调整, 才能取得最佳效果;
2) 拉矫机工艺参数的调整以满足工艺需要, 即保证酸洗效果和板形质量的前提下, 应尽量减 小延伸率, 提高工作辊使用周期;
3) 延伸率设定参数主要根据来料板形以及 出口目测板形情况进行调整, 对于薄规格有小浪 距浪形的带钢, 可以适当加大延伸率;
另外, 根据 上述带钢上下 表面延伸率分 析, 弯曲辊插入深度增大, 相当于带钢在拉矫机内的 弯曲半径减小, 破鳞效果增强。而大张力会造成
设备过载、负荷过大造成打滑、能耗增大等问题。 所以, 一般来说, 拉矫机采用大弯曲辊插入深度、 小张力工艺制度。
矫平辊的作用是改 善带钢在拉矫 机内强烈 弯曲产生的横向翘曲, 矫平辊的插入深度的调整 要与弯曲辊的插入深度匹配。一般来说, 弯曲辊 插入深度越大, 则矫平辊的插入深度也要大。
根据以上原理分析, 不管金属基体发生拉应 力变形还是压应力变形, 均具有破坏表面氧化铁 皮的作用。所以当带钢通过拉矫机的弯曲辊时, 带钢两个表面变形情况不同, 一个表面受到张力 拉伸, 氧化铁皮受拉产生裂纹, 而与弯曲 辊相接 触的另一面受到压缩力的作用, 氧化铁皮会被挤 碎成网状, 有 的不 再附 着于基 体上, 直 至脱 落。 相比之下, 受压缩变形对破鳞的作用更大一些。 3. 2 拉矫机改善板形原理
考虑最大浪形处也要发生少量塑性变形, 以 促进破鳞作用, 设定的延伸率应比临界延伸率大 一些。
综上所述, 从改善板形这一作用来看, 拉矫 机并不需要太大的延伸率, 只有在小浪距浪形情 况下, 才需要大一点的延伸率。延伸率是拉矫机 负荷的主要影响因素, 降低延 伸率设定值, 将大 大降低拉矫机的负荷, 减少工 作辊磨损, 增加工 作辊使用周期。小浪 距浪形主要发生在 薄规格 带钢上, 由于生产薄规格带钢时拉矫机的负荷比 较低, 大一点的延伸率不会对拉矫机的负荷产生 很大影响。 4. 2 插入深度与张力的分析
拉矫机的破鳞原理是 利用带钢基体 与表面 氧化铁皮性能的巨大差异, 采用机械方法反复弯 曲, 基体材料受力后产生一定 的弹塑性变形, 表 面氧化铁皮则由于不具有塑性且破坏强度较低, 同时与基体附着力差, 这样当氧化铁皮不能适应 金属形变变化而引起的内应力大于其破 坏强度 时, 便发生破裂 [ 1 ] 。
拉矫机主要由拉矫机 本体与传动系 统两部 分组成, 其他还有一些辅助系 统, 如稀油 润滑系 统、换辊单元等。
最新的拉矫机本体采用两弯一矫工艺, 即两 套弯曲单元, 一套矫直单元, 见图 1。
图 1 拉矫机本体
弯曲单元采用的工作辊直 径为 70~ 80mm, 矫直单元上矫平辊直径为 250mm, 下矫平辊工作 辊直径也是 70~ 80mm。拉矫机内的辊组可以通 过液压缸进行升降, 上辊组可通过挡块调整压下 距离, 即插入深度, 满足不同厚度规格 产品的需 要, 下辊组液压缸主要是为过焊缝快速打开和合 上辊缝。
[ 2]林彬. 拉 矫机 矫 正板 形缺 陷 的工 艺分 析. 鞍 钢技 术, 2001( 1)
[ 3]尹显东等 . 拉矫弯曲矫直机的应用. 轧钢, 1997( 4) ( 收稿日期: 2008- 07- 25)
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热轧带钢在轧制中的 不均匀延伸以 及轧制 后的冷却过程, 使带钢内部产 生内应力, 当此内
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图 3 拉伸机矫直原理示意图
把带钢沿宽度方向分成若干单元条, 有浪形
的单元条受压应力, 无浪形 的单元条受拉 应力,
但经过拉矫机在宽度方面上叠加拉应力时, 无浪
形的单元条先发生塑性变形, 当有浪形的单元条 的拉应力也达到屈服极限时, 也发生塑性 变形,