热轧带钢卷取机浅议

热轧带钢卷取机设计

摘要:阐述了热扎带钢卷取机的结构特点、工作原理,进行了各个系统的原理设计，及系统中个标准部件的选取、非标准零部件的及设计和相关计算。

关键词：卷取机原理设计卷筒控制液压缸。

Abstract: This paper introduces the hot rolling strip steel coiler structural features, working principle, undertook various system design, and system of standard parts, non-standard parts and components selection and design and related calculation.

Key words: coiler reel control principle design of hydraulic cylinder.

第一章绪论

1.1卷取机简介

在近代轧钢生产中，卷取机的用途是收集超长轧件，将其卷绕成卷以位于生产、运输和贮存。

卷取机是轧钢车间的重要辅助设备，是成卷轧制主轧线中必不可少的设备，在带材和线材生产中均被广泛应用。轧钢生产实践证明．保证卷取机顺利工作对提高轧机的生产率有很重要的意义。

卷取机的类型技其用途可分为热带材卷取机、冷带材卷取机。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，有地上式式、元卷筒式等。由于地下式卷取机具有生产率高，便于卷取宽且厚的带钢俐卷密实等持点，所以现代热连轧生产线上主要采用这种卷取。

1.2地下式卷取机的发展现状

在带钢热轧机上生产厚度为1.2～8mm成卷热轧带钢的工艺。带钢宽度600mm以下称为窄带钢；超过600mm的称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产，生产宽 200mm的带钢。带钢热轧机的技术经济指标优

越，发展很快。在工业发达国家，1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%,70年代已达50%左右。热轧带钢的原料是连铸板坯或初轧板坯，厚度为130～300mm。板坯在加热炉中加热后,送到轧机上轧成厚1.00～25.4mm的带钢，并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢、低合金钢、不锈钢和硅钢等。其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料；或用于制作各种结构件、容器等。

在国外最近的卷取机发展的代表有德国SMS和日本IHI。目前SMS采用的方法是对中导板处的辊道本身具有一定的斜度．从而使带钢进入对中导板区域后，根据前面测宽仪测到的带钢宽度，自然地向由对中导板控制处理器预置位置的液压传动的一侧导板靠拢。同时．在另一侧，带钢未进入导板前，另一侧的导板也由液压传动到比带钢宽度稍宽一些的地方，待带钢进入后，再通过两侧导板前的短行程快速液压缸由伺服阀控制轻靠带钢的边部，保证带钢能够在卷取机与末机架建立张力前带钢准确地对中。当带钢与卷筒之间产生张紧以后，控制侧导板少许放松．同时进行动态跟踪和侧压的压力控制．陵带锕自然卷取并减少侧导板对带锕边部的擦伤和侧导板的磨损。当带钢尾部离开最后机架或夹送辊时，侧导板再次靠上带钢边部．以控制带钢尾部对中地进入卷取机，保证带锕尾部卷取具有良好的状态。在整个控制过程中，对于导板的位置的检测是根据置于导板传动液压缸内部的位移传感器获得的。

IHI对中导板采用的是两侧对称的控制方法．两侧导板都根据前面测宽仪测得的宽度．经控制处理器控制两侧对应的伺服阀控制快速液压缸调整对中导板的开口度和中心位置。当带钢的头部离开层流冷却段．还未进入对中导板时．一个计时器开始工作，两侧导板先移动到比带锕宽度略宽的地方．随着带钢头部的进入前部，短行程快速液压缸分两次靠近带锕。当带钢开始正常卷取时，导板与带钢随动进行动态跟踪并控制最大的刮压压力，使带锕始终保持对中状态。带钢尾部离开最后一架张力辊时．延时将短行程液压缸分段打开再将导板全部打开．这样可以保证带钢尾部不会产生甩尾，取得良好的尾部卷取状况。

在张力辊装配上．目前SMS和IHI都采用了全液压式，为获得准确的张力辊开口度(由于采用液压压紧，除去了原先张力辊压下的气缸．因此不可能象原来那样，在开口度不准确的情况下，还可以靠气体的压缩咬入带钢。

在张力辊架k．SMS和IHI采用了不同的方式。SMS基本保留了原张力辊的机架形式，上张力辊及压下液压缸安装在一‘个摆动支架上，支架的一端与张力

辊机架铰接，另一端通过两侧的液压缸拉紧在定位架上，增加了拉紧液压缸的拉力。而IHI则在机架结构上引进了轧帆机裂的概念，采用…个整体的张力辊牌坊．上张力辊在机架的牌坊中上下运动。以朔机架获得更高的刚度，使上张力辊对带钢的调整更为明显，并得到更好的张力辊辊缝精度，同时可以通过整体换装的方式提高作业率。这两种结构形式目前的使用情况都很好，都基本上获得了预期的效果。相对来讲，IHI的结掏较为笨重庞大，实际淡用效果相差不太大。

助卷辊目前都采用直流电机(根据带钢速度和结构要求可能中lE有减速器)通过万向节与助卷辊相联接，而l讶卷辊则安装在由比倒阔控制的伺服液压缸传动的摆臂上。助卷辊的实际摆动的位．SMS是依释伺服液压缸内部的位移传感器束获得的，而IHI则是依靠助卷辊摆臂铰接处的电融角度传感器来得到的。

对于卷取处于高温状态的带钢，SMS采用了柱塞连杆式卷筒，且卷筒本身不采用通水冷却，卷筒扇形块采用特殊耐热不锈钢来保证其在高温下稳定地工作和相当长的使用寿命(一般正常情况下使用寿命超过100万t．国内曾经达到过150万t)。IHI在卷筒的设计上采用中间通水的水冷结构以降低卷筒的温度。相对来讲，卷筒的结构和加工较为复杂。但这样可以降低对卷筒扇形块材料的要求。

IHI对带钢头尾的跟踪方法基本与SM类似，仅张力辊上的加速度传感器或电机电流信号改为激光探测器，而助卷辊动作位置的检测由液压缸内置位移传感器改为电磁角度传感器。这两种跟踪方法的基本原理和控制思路基本是一致的。

另外，需要补充的是，SMS的卷筒在卷取时先预涨，当卷取1～3圈时，带钢后涨到规定尺寸，然后还有少量的过涨量以迅速获得带钢的卷取张力而IHI 的卷筒在卷取时先预涨，开始卷取后涨足到规定尺寸。实际使用中这两种方式均可满足工艺要求，如希在短时间内迅速建立张力，则采用SMS的方式可能稍好一一些。

无论是SMS还是IHI，现在在热轧带钢卷取机上的技术都是领先的，随着控制技术的发展和新型传感器的运用以及设备工艺的改进，使目前热轧带钢卷取机获得了相当大的进步，基本实现了对卷取带钢卷型的任意控制。但各种技术也有各自的缺陷，相信不久热轧带钢卷取机的技术将更加成熟和稳定。

近年来，在国内还出现了液压传动的卷取机。由于油马达具有较快的调速性能，采用液压传动，对于高速轧制有重要意义。在一些小的单机座不可逆冷轧机上的卷取机，也有采用交流电动机的，此时，在传动装置中采用摩擦片或皮带轮等摩擦传动方法实现调速；这是在扭矩基本不变的情