卷取机详解

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其特点如下： ——在卷筒压力较大时，由于其锥角较大，故可产 生自动缩径，从而使压力减小。 ——胀缩楔块的楔角小于其摩擦角，故在卷取时， 胀缩缸不受卷取力影响。 除以上类型以外，还有弓形块式的（张开不是一个 整圆），在冷轧原料段中也广为应用。
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§3 卷取机的设计计算
首先根据工艺要求确定其结构形式，结构参数，最后进行强 度校核。 一、卷筒主要参数确定 卷筒主要参数确定 1、卷筒直径及筒身长 卷筒直径及筒身长 冷带卷取——内层带材不产生塑性变形。 热带卷取——开始几圈产生一定的塑性变形，以得到密实、 整齐的带卷。 由弹塑性理论可以推出： 卷筒外径： D冷≥Ehmin/σs (mm) D热≤0.2Eh平均/σs (mm) (12-1) (12-2)
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——胀缩缸平衡力的计算 胀缩缸平衡力的计算 根据以上推出的卷筒径向压力计算公式，即可对胀缩缸的 平衡力进行计算。 锥面间的反力： 锥面间的反力 如图，带卷对每一扇形块 的等效压力：
P = 2 ∫ Br2 p cos θdθ = 2
0
π /4
2
DBp
B——带卷宽；D——卷筒 外径。
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假设卷筒收缩时，扇形块受力如图示，由力的平衡条件， 可解出法向力N：
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3、助卷辊 助卷辊：一般设有三个 助卷辊 助卷辊沿圆周方向120度均 布，起到压紧带钢头几圈的 作用。武钢1700热轧卷取机 助卷辊采用气动式的压紧方 案，如图所示。 助卷辊的最大的问题在于 由于带钢头部层叠引起的冲 击问题。过大的冲击往往引 起助卷辊的损坏。在实际生 产中采用液压控制的办法以 减少冲击。
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——稳定性：对于大张力薄带卷取，有产生塌卷的可能，这 是不能允许的。 ——纠偏控制：一般采用光电元件——伺服阀，进行在线纠 偏。如图所示。
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二、冷带卷取机的结构
一般以卷筒的结构进行分类。 1、实心卷筒卷取机：其结构最简单，刚度大，可受大张力； 但无法胀缩故无法卸卷。 2、四棱锥卷取机： 用于20辊1180轧机。它由四个扇形块、四棱锥（α=7045）及 胀缩液压缸组成。液压油由左端的旋转接头进入液压缸使 胀缩液压缸右移，同时使棱锥轴右移；锥轴上的四个斜面 将扇形板沿径向顶开。而棱锥轴左移则实现卷筒收缩。在 卷筒表面安有钳口，以固定带钢头部。
2
3
2、卷取工艺 ——控制速度以控制卷取张力。 ——带钢卷取。
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以下简述卷取工艺过程： 1、控制张力必须控制速度：当带钢头部离开轧机以后，辊 道的速度必须大于轧制速度，目的是防止堆钢。而进入夹送 辊以后，夹送辊的速度必须大于轧制速度，以建立张力。 2、助卷辊的作用：轧件头部经导板进入卷筒与助卷辊之间， 卷上2-3圈以后，助卷辊方可松开（厚板除外）。 3、卷筒与轧机同步加速，卷取。 4、卷取终了，必须使夹送辊速度小于卷筒速度，以维持张 力。而且卷取速度应低，以保持稳定。 一般现代化的卷取机最大卷取速度v=30m/s，卷重：45t，带 钢厚度达：25mm；全部采用计算机控制，大卷重、高速化 以提高生产能力。
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带钢热连轧机地下式卷取机
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三辊式卷取机的结构（ 一、1700三辊式卷取机的结构（地下式） 三辊式卷取机的结构 地下式） 性能及结构特点——见表12-1（p407） 卷取速度：8-22m/s，卷重：30t；它由张力辊、卷筒以及助 卷辊组成。 1、结构与组成 结构与组成： 结构与组成 张力辊：由上下辊组成 （D1/D2 =2：1，以利咬入。 同时上辊偏向前方，以利轧 轧件 件下弯），用气缸调整上辊 的开闭；辊缝用千斤顶调整。 张力辊前有风动导尺，其作 用是使带钢边缘齐整。张力 辊后有导板，使带钢能顺利 进入卷筒。在有多台卷取机
Q = 2 2 DBp (tan α − f 2 ) N
对于不自动缩径的卷筒tgα<f2，此时，Q用于卸卷，其方向 与图示相反：
Q = 2 2 DBp ( f 2 − tan α ) N
f 2一般取0.08——0.12. 一般自锁角由 f 确定，当α<6度时自锁；而α=7.5—8度时， 可实现自动缩径。而棱锥锥角越大，轴向平衡力越大。
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缩径使卷筒径向压力减小，一般缩径量为 缩径量为0.18—3mm。但 缩径量为 过大的缩径量会使内层带卷切向应力加大，甚至引起塌卷。 所以必须正确确定P0的值，保证适量的缩径 适量的缩径。 适量的缩径
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——自动缩径时压力计算的丛书和公式： 自动缩径时压力计算的丛书和公式： 自动缩径时压力计算的丛书和公式
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该卷筒刚度大，强度高，并可承受大的张力。 缺点：卷筒涨开以后不是一个整圆。
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2、八棱锥卷取机： 为改善带钢卷取的质 量，使卷筒胀开以后 为一整圆，发展了八 棱锥卷取机。 其扇形块锥角： α=12045，镶条锥角： α=1604351；增加镶条 的目的在于填充扇形 块间的间隙，使得卷 筒无论张开或收缩均 为一整圆。
N = P /[ 1 − f 22 cos α + 2 f 2 sin α ]
2、胀缩缸平衡力计算 、 由图可以得出： ：
(
)
4 P (tБайду номын сангаасn α − f 2 ) Q= N 2 1 − f 2 + 2 f 2 tan α
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由于在卷取过程中，tgα>f2，即卷筒不自锁，这就必须有 Q>0方可平衡。由上式简化之，得：
∆ pi
(r = (r
2 2 2
− r12 r 2 . pi MPa 2 2 − r1 r2
) )
(12-3)
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而pi=σ0h/r； σ0——单位张力MPa h——带材厚度 r——第i层带材半径，mm r1——卷筒当量内半径 r2——卷筒当量外半径 对弓形块卷筒：r1=弓形块最薄处内径；实心卷筒：r1=0；
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二、卷筒传动设计 1、卷取机的速度控制 卷取机的速度控制 为适应机组出口速度而调速时，由于此时带钢的张力与带 卷的半径不变，所以驱动电机的驱动力矩不变——应调电压。 （N=Fv，功率N随速度而增大）即恒力矩。 当卷径变化而需调速时，张力应保持不变，此时驱动力矩 是变的——应调励磁。（N不变、即恒功率） 2、电机的额定转速与速比 、 卷取计算转速：nj=30vmax/πRcmax (r.p.m)
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对电机直接驱动的卷取机：ner≥ nj，否则，减速机的速比 为：i=ner/nj 3、励磁调速范围与最大卷径比 为保持卷取过程中恒张力卷取，必须保持恒功率，这 就意味着，其励磁调速范围应满足以下要求： 由于有：vmax =2πRcner/60i= πDnmax/60i； 所以：nmax/ner=2Rc/D，D——卷筒外径。
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4、卷取时电机功率计算 卷取时电机功率计算 卷取功率一般由卷取张力，塑性弯曲变形，卷取速度，摩擦 阻力确定：
N er ≥ N j = k 2 (Tv ) max kW 1000η
（12-13）
kσ 0 p= fπ 1+ 1
2
Rc ln MPa r2
而系数k：k=c[0.15+1/(1.5+(Rc/r2)2)] c——卷筒刚度系数；对四棱锥卷筒c与关系见图12-20。 当锥角=14度——16度时，推荐c=1.45—1.6，以此作为平衡 力的计算依据。 这是自动缩径状态下的卷筒压力计算公式，教材还给出 了自锁状态下的径向压力计算公式。以上公式可用于卷筒 的强度校核。
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§2 冷带钢卷取机
开卷机
卷取机
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一、冷带卷取机的类型及工艺特点
1、分类 一般为卷筒式，主要由胀缩卷筒及传动装置组成，卷筒同 时配有皮带助卷器或钳口。 为改善轧制条件，改善板形，卷取整齐，卷取时必须有一 定的张力。按张力的大小，可分为：轧制及平整线上的大张 力卷取机及精整线（退火、酸洗、涂层作业线）上的卷取机。 其卷筒大多是棱锥式、弓形块式。也有用实心卷筒的。 2、工艺特点 ——张力：σ0以可逆式轧机为最高，比张力最大达0.5~0.8。 而精整线为0.05~0.10最低（比张力定义为张力与相对应材料 的屈服极限之比）。 ——几何形状：无论张开或缩起，必须为一整圆不能有缺口。
σ0
Rc——带卷外径，mm；而带卷表面的切应力（12-5）：
−σ0 στ = 2
r12 Rc2 − r12 2 − 1 + 2 ln 2 r r − r 2 MPa 2 2 1
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.
以上公式表明，卷筒压力及其切向压力是带卷及卷筒的尺寸 （r1、r2、Rc）以及张力的函数。 卷筒压力P随当量内半径r1的增加而减少，随带卷外径Rc增 大而增大； 切向压力σt随当量半径r1的增加而减少，随Rc增大而增大（负 值）。
轧钢 机械
第九章：卷取机（教材第十二章） 计划学时：4学时
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卷取机功用：卷取超长轧件（一般指线材、带材），以便 卷取机功用 储存、运输。
§1 热带钢卷取机
它是热带钢轧机的配套设备，又可再分为地上式与地下式 两种。以地下式的为最常用。 一、设备布置与卷取工艺 设备布置与卷取工艺 1、地下式卷取机的配置 这种类型的卷取机位于工作辊道的下面，所以称之为地下式 的卷取机。 特点：工作条件恶劣，处于连续交替作业，生产节奏快。 结构：由夹送辊、前后导尺、导板、助卷辊、卷筒组成。具 体见F12-1。
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对四棱锥卷筒：
r22 A2 r1 = 2 + A2
r A2 = ln 2 2 A A——棱锥横断面的二分之一边长的平均值（mm）。
令h = dr ，以积分代替和式，得出卷筒表面压力P的公式：
p = ∑ ∆ pi = ∫
Rc
r2
r12 Rc2 − r12 1 − 2 ln 2 dpi = r r − r 2 MPa （12-4） 2 2 2 1
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的情况下，上辊抬起，使带钢通过它进入下一台卷取机。 2、卷筒 卷筒： 卷筒 在高压下能实现胀缩，要有足够的强度与刚度。要有辅助支承， 以增加刚度。一般采用斜楔式的斜面柱塞式，当液压缸（或复 位弹簧）使得锥形心轴左移时，斜面效应使得卷筒张开，反之 使卷筒收缩。 卷筒的驱动有电机直接驱动及通过减速传动两种方式。直接驱 动必须妥善解决胀缩缸设置问题。