2050热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态分析及改进
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212 带钢处于非理想咬入状态
带钢处于非理想咬入状态, 说明夹紧力不足, 在反力的作用下, 上夹送辊往上移动, 辊缝增加, 夹紧力的力臂也在增加, 相应的夹紧力使带钢产 生的弯曲力矩也在增加。 当这个力矩增加到等于 带钢的弹塑性弯曲变形力矩时, 就达到了一个稳 定的非理想咬入状态, 此时带钢的受力分析如图 2 所示。 图 1 带钢处于理想咬入状态时的受力分析
2 带钢的咬入状态分析
夹送辊咬入带钢状态的好坏是卷取成功与否 的关键。 带钢被咬入时, 夹送辊主要是克服带钢的
带钢处于理想咬入状态时, 其受力分析如图
廖永锋 硕士 邮编 200941
1 所示。
http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
由前面的分析可知, 带钢咬入时的变形曲率 1 Θ越接近于理想变形曲率 1 Θ 0 , 则咬入状态越 好, 因此, 可以用带钢的相对变形曲率来衡量夹送 辊咬入带钢状态的好坏, 即: 1 Θ 相对变形曲率 ( Β) = ×100% 1 Θ 0 2050 热轧卷取机设计能力为: 规格 b × h = 1900 mm ×19 mm 的 X 70 级管线钢, 而目前只生 产到了 X 65 级管线钢, 它在经过夹送辊时的弹塑 性弯曲变形力矩为: 2 ( 1- k ) 2 bh 2 bh ] ΡS = 0197× ΡS M W = [ 13 4 4 式中: K ——塑性渗透率, 根据热带钢在夹送辊上 的弹塑性弯曲变形程度, 一般 K = 015～ 017, 在此取 K = 017; ΡS ——卷取温度下带钢的热态屈服强度 卷取时, 带钢头部的最低温度为 500℃, 此时 2 X 65 级管线钢的热态屈服强度约为 365 N mm ( 实验数据) , 则规格为 b×h = 1 900 mm ×19 mm 时的弹塑性弯曲变形力矩的大小为:
211 带钢处于理想咬入状态
目前, 国内外市场对管线钢的需求量越来越 大, 为了适应市场的发展, 宝钢热轧厂必须具备大 批量生产管线钢的能力。 然而以往的生产实践表 明, 在生产高强度、 高韧性的厚管线钢时往往表现 为卷取机前夹送辊的夹紧力不足, 致使带钢头部 的预弯曲不充分, 因而不能顺利地进入卷取机, 造 成卷形不良, 甚至卷废。 通过对夹送辊咬入带钢状 态的分析, 并采取有效措施加以改进, 提高夹送辊 的夹紧力, 改善了带钢的咬入状态, 防止卷废, 提 高了生产效率。
3
则 气 缸 直 径 为: D =
654185 mm
2 (F - G )
Π p
=
另外, 夹送辊的夹紧力是依靠两个气缸的推 力和上夹送辊的重力来产生的, 其最大夹紧力计 算如下: 2 Π D F = 2×F Q + G = 2× p + G = 371 67215 N 4 式中: F Q ——单个气缸的推力; G ——上夹送辊的 重 力 66 87512 N ; D —— 气 缸 的 直 径 420 mm ; ～ 111M Pa p ——气缸压力 0 于是, 根据 ( 1) 式便可得咬入时夹紧力使带钢 产生的弯曲力矩为: = 27 931 604155 N ・ M F = F ( r + h 2) tg Η mm
R ——上夹送辊半径 450mm ; r —— 下夹送辊半径 250mm ; e ——
上下夹送辊偏移量 200mm ; Η —— 上下夹送辊偏移角; h —— 带钢 厚度 112～ 2514mm ; Θ 0 —— 带钢理想变形曲率半径; F —— 夹送 辊的夹紧力; T ——带钢张力; N 1 , N 2 ——上下夹送辊的实际夹紧 力; c ——N 1 的力臂; F 1 , F 2 ——上下夹送辊与带钢之间的静摩擦 力; d —— F 1 的力臂
12 宝 钢 技 术 1998 年第 6 期 图 1 中: Θ , d= Θ 0 = r + h 2, c = Θ 0 sin Η 0 (1), Η = a rcsin [ e (R + r+ h ) ] co sΗ 其中: M W ——带钢的弹塑性弯曲变形力矩 此时带钢的变形曲率为理想变形曲率: 1 1 = …………………………… ( 3) Θ r+ h 2 0
= N 1Θ 0 sin Η
则比值 K =
01028
M M
f F
ຫໍສະໝຸດ Baidu
<
) u ( 1- co sΗ sin Η
= 01029～
由此可知, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩 远小于夹紧力产生的弯曲力矩, 可以忽略不计。 则 外力使带钢产生的弯曲力矩就等于夹紧力产生的 弯曲力矩, 即: = F ( r + h 2) tg Η … ( 1) M = M F = N 1Θ 0 sin Η 那么带钢咬入时所需要的夹紧力为:
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= ……… ( 2) ( r+ h 2) tg Η ( r + h 2) tg Η
M
MW
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廖永锋 2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态分析及改进
F=
假设带钢处于理想咬入状态, 则偏移角和理 想曲率分别为: = a rcsin [ e (R + r + h ) ]= 161151° Η Θ 0
1 = 1
r+ h 2
= 807 84816 N ( r+ h 2) tg Η
2 Π D p+ G 4
MW
再根据夹紧力 F = 2×
= 31854×10 -
F=
同理可得, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩 与夹紧力使带钢产生的弯曲力矩的比值为: ) M f u ( 1- co sΑ < K= MF sin Α ) u ( 1- co sΑ 由于 是 Α 角的增函数, 且 Α 角小 sin Α 于带钢处于理想咬入状态下的 Η角, 则比值 K < 01029 同样, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩可以 忽略不计。 则夹紧力使带钢产生的弯曲力矩就等 于带钢的弹塑性弯曲变形力矩, 即 = F co sΑ [ e- (R + h 2) sin Α] M F = N 1Θ sin Α = M W ……………………………… ( 4) 此时带钢的变形曲率为:
ABSTRACT T h is p ap er ana lyzes the cond it ion of co iler ’ s p inch ro ll b it ing st rip steel of 2050mm ho t st rip m ill, and po in t s ou t tha t there a re tw o k ind s of cond it ion s in p inch ro ll b it 2 ing st rip steel, and tha t it is scien t ific to eva lua te the b it ing cond it ion by m ean s of rela t ive de2 . T he increa se in p inch fo rce w ill sign ifican t ly im p rove the st rip fo rm ed cu rvity of st rip steel steel’ s b it ing cond it ion and ra ise the ra te of co iling success, bu t have very lit t le influence on the m o to r. Key W ords Co iler P inch ro ller P inch fo rce B it ing cond it ion
3 改进措施
4
ΡS = 60 710 724 N ・ mm
根据分析和现场实际情况, 采取了加大气缸 直径来提高夹送辊的夹紧力, 从而改善了带钢的 咬入状态。 其夹紧力和气缸直径的确定如下: 根据 ( 2 ) 式可知, 夹送辊咬入规格为 b ×h = 1 900 mm × 19 mm 的 X 65 级管线钢, 并处于理 想咬入状态所需要的夹紧力为:
1 前言
弹塑性弯曲变形力矩, 使带钢产生向下弯的弹塑 性弯曲变形, 以引导带钢通过导向板顺利地进入 卷取机。 但由于带钢品种规格的不同, 其弹塑性弯 曲变形力矩也不同, 则所需要的夹紧力就不同。 当 夹送辊的最大夹紧力大于或等于最大卷取能力所 对应的带钢在咬入时所需要的夹紧力时, 说明卷 取能力范围内的各种带钢在咬入时都将处于良好 的咬入状态, 在此定义为理想咬入状态。 但是, 在 原设计中, 夹紧力是根据最大卷取张力下带钢与 夹送辊之间不产生打滑来设计的, 而这个夹紧力 往往都小于高强度、 高韧性的厚带钢在咬入时所 需要的夹紧力。 因此, 当夹送辊的最大夹紧力小于 带钢咬入时所需要的夹紧力时, 带钢将处于非理 想咬入状态。
Cond ition Ana lys is and I m provem en t of Co iler ’ s P inch Roll B iting Str ip Steel of 2050 Hot Str ip M ill
L ia o Yongf eng
( Equ ipm en t D epartm en t)
1 = ………………… ( 5) Θ e sin Α - (R + h 2) 213 带钢的实际咬入状态 1
13
解 得 Α 角为 41642° , 代入 ( 5 ) 式得变形曲率 为:
1 = = 41971×10 - 4 Θ e sin Α - (R + h 2) 则此时带钢的相对变形曲率为: 1 Θ ×100% = 12190% Β= 1 Θ 0 由此可见, 此时夹送辊的夹紧力远远不足, 带 钢的咬入状态极差, 几乎没有产生弯曲变形, 带钢 1
由于带钢厚度变化时上下夹送辊的偏移量 e 变化很小, 可忽略不计。所以, 当带钢厚度 h = 112 ～ 2514 mm 时, 相应的偏移角 Η = 16157 ～ 1610° 。 另外, 生产实践表明上下夹送辊与带钢之间 的静摩擦力近似相等, 其大小取决于夹送辊速度 超前时所形成的带钢张力 T , 而且都小于滑动摩 擦力 uN 1 ( u 为上、 下夹送辊与带钢的滑动摩擦因 数, 一般为 012 ～ 013, 取 u = 012) , 否则, 将产生打 滑, 不满足生产。 于是, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩为: ≈ F 1 ( d - h 2) M f = F 1d - F 2h 2
) < uN 1 Θ 0 ( 1- co sΗ
图 2 带钢处于非理想咬入状态时的受力分析
——上夹送辊实际夹紧力的偏移角; Θ ——带钢变形曲率半径; Α
图 2 中: Θ =
- (R + h 2) , c= Θ , sin Α sin Α ) d = Θ( 1- co sΑ
e
夹紧力使带钢产生的弯曲力矩为: M F = N 1 c
M W = 0197× bh
2
头部进入卷取机完全是靠导向板压入进去的。 这 样, 带钢头部对导向板、 助卷辊、 卷筒等的冲击力 就相当大, 很容易损坏设备, 而且会造成卷形不 良, 甚至卷废, 严重影响生产。 因此, 要生产这种高 强度、 高韧性的厚板, 就必须提高夹送辊的夹紧 力, 改善带钢的咬入状态, 保证卷取成功。
1998 年第 6 期 宝 钢 技 术 11
2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态分析及改进
廖永锋
( 设备部)
摘要 对 2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态进行了分析, 指出夹送辊咬入带钢时存在 着两种咬入状态, 用带钢的相对变形曲率来衡量咬入状态的好坏比较科学。 增大夹紧力后大大 地改善了带钢的咬入状态, 提高了卷取的成功率, 而对电机的影响很小。 关键词 卷取机 夹送辊 夹紧力 咬入状态
带钢处于非理想咬入状态, 说明夹紧力不足, 在反力的作用下, 上夹送辊往上移动, 辊缝增加, 夹紧力的力臂也在增加, 相应的夹紧力使带钢产 生的弯曲力矩也在增加。 当这个力矩增加到等于 带钢的弹塑性弯曲变形力矩时, 就达到了一个稳 定的非理想咬入状态, 此时带钢的受力分析如图 2 所示。 图 1 带钢处于理想咬入状态时的受力分析
2 带钢的咬入状态分析
夹送辊咬入带钢状态的好坏是卷取成功与否 的关键。 带钢被咬入时, 夹送辊主要是克服带钢的
带钢处于理想咬入状态时, 其受力分析如图
廖永锋 硕士 邮编 200941
1 所示。
http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
由前面的分析可知, 带钢咬入时的变形曲率 1 Θ越接近于理想变形曲率 1 Θ 0 , 则咬入状态越 好, 因此, 可以用带钢的相对变形曲率来衡量夹送 辊咬入带钢状态的好坏, 即: 1 Θ 相对变形曲率 ( Β) = ×100% 1 Θ 0 2050 热轧卷取机设计能力为: 规格 b × h = 1900 mm ×19 mm 的 X 70 级管线钢, 而目前只生 产到了 X 65 级管线钢, 它在经过夹送辊时的弹塑 性弯曲变形力矩为: 2 ( 1- k ) 2 bh 2 bh ] ΡS = 0197× ΡS M W = [ 13 4 4 式中: K ——塑性渗透率, 根据热带钢在夹送辊上 的弹塑性弯曲变形程度, 一般 K = 015～ 017, 在此取 K = 017; ΡS ——卷取温度下带钢的热态屈服强度 卷取时, 带钢头部的最低温度为 500℃, 此时 2 X 65 级管线钢的热态屈服强度约为 365 N mm ( 实验数据) , 则规格为 b×h = 1 900 mm ×19 mm 时的弹塑性弯曲变形力矩的大小为:
211 带钢处于理想咬入状态
目前, 国内外市场对管线钢的需求量越来越 大, 为了适应市场的发展, 宝钢热轧厂必须具备大 批量生产管线钢的能力。 然而以往的生产实践表 明, 在生产高强度、 高韧性的厚管线钢时往往表现 为卷取机前夹送辊的夹紧力不足, 致使带钢头部 的预弯曲不充分, 因而不能顺利地进入卷取机, 造 成卷形不良, 甚至卷废。 通过对夹送辊咬入带钢状 态的分析, 并采取有效措施加以改进, 提高夹送辊 的夹紧力, 改善了带钢的咬入状态, 防止卷废, 提 高了生产效率。
3
则 气 缸 直 径 为: D =
654185 mm
2 (F - G )
Π p
=
另外, 夹送辊的夹紧力是依靠两个气缸的推 力和上夹送辊的重力来产生的, 其最大夹紧力计 算如下: 2 Π D F = 2×F Q + G = 2× p + G = 371 67215 N 4 式中: F Q ——单个气缸的推力; G ——上夹送辊的 重 力 66 87512 N ; D —— 气 缸 的 直 径 420 mm ; ～ 111M Pa p ——气缸压力 0 于是, 根据 ( 1) 式便可得咬入时夹紧力使带钢 产生的弯曲力矩为: = 27 931 604155 N ・ M F = F ( r + h 2) tg Η mm
R ——上夹送辊半径 450mm ; r —— 下夹送辊半径 250mm ; e ——
上下夹送辊偏移量 200mm ; Η —— 上下夹送辊偏移角; h —— 带钢 厚度 112～ 2514mm ; Θ 0 —— 带钢理想变形曲率半径; F —— 夹送 辊的夹紧力; T ——带钢张力; N 1 , N 2 ——上下夹送辊的实际夹紧 力; c ——N 1 的力臂; F 1 , F 2 ——上下夹送辊与带钢之间的静摩擦 力; d —— F 1 的力臂
12 宝 钢 技 术 1998 年第 6 期 图 1 中: Θ , d= Θ 0 = r + h 2, c = Θ 0 sin Η 0 (1), Η = a rcsin [ e (R + r+ h ) ] co sΗ 其中: M W ——带钢的弹塑性弯曲变形力矩 此时带钢的变形曲率为理想变形曲率: 1 1 = …………………………… ( 3) Θ r+ h 2 0
= N 1Θ 0 sin Η
则比值 K =
01028
M M
f F
ຫໍສະໝຸດ Baidu
<
) u ( 1- co sΗ sin Η
= 01029～
由此可知, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩 远小于夹紧力产生的弯曲力矩, 可以忽略不计。 则 外力使带钢产生的弯曲力矩就等于夹紧力产生的 弯曲力矩, 即: = F ( r + h 2) tg Η … ( 1) M = M F = N 1Θ 0 sin Η 那么带钢咬入时所需要的夹紧力为:
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= ……… ( 2) ( r+ h 2) tg Η ( r + h 2) tg Η
M
MW
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廖永锋 2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态分析及改进
F=
假设带钢处于理想咬入状态, 则偏移角和理 想曲率分别为: = a rcsin [ e (R + r + h ) ]= 161151° Η Θ 0
1 = 1
r+ h 2
= 807 84816 N ( r+ h 2) tg Η
2 Π D p+ G 4
MW
再根据夹紧力 F = 2×
= 31854×10 -
F=
同理可得, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩 与夹紧力使带钢产生的弯曲力矩的比值为: ) M f u ( 1- co sΑ < K= MF sin Α ) u ( 1- co sΑ 由于 是 Α 角的增函数, 且 Α 角小 sin Α 于带钢处于理想咬入状态下的 Η角, 则比值 K < 01029 同样, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩可以 忽略不计。 则夹紧力使带钢产生的弯曲力矩就等 于带钢的弹塑性弯曲变形力矩, 即 = F co sΑ [ e- (R + h 2) sin Α] M F = N 1Θ sin Α = M W ……………………………… ( 4) 此时带钢的变形曲率为:
ABSTRACT T h is p ap er ana lyzes the cond it ion of co iler ’ s p inch ro ll b it ing st rip steel of 2050mm ho t st rip m ill, and po in t s ou t tha t there a re tw o k ind s of cond it ion s in p inch ro ll b it 2 ing st rip steel, and tha t it is scien t ific to eva lua te the b it ing cond it ion by m ean s of rela t ive de2 . T he increa se in p inch fo rce w ill sign ifican t ly im p rove the st rip fo rm ed cu rvity of st rip steel steel’ s b it ing cond it ion and ra ise the ra te of co iling success, bu t have very lit t le influence on the m o to r. Key W ords Co iler P inch ro ller P inch fo rce B it ing cond it ion
3 改进措施
4
ΡS = 60 710 724 N ・ mm
根据分析和现场实际情况, 采取了加大气缸 直径来提高夹送辊的夹紧力, 从而改善了带钢的 咬入状态。 其夹紧力和气缸直径的确定如下: 根据 ( 2 ) 式可知, 夹送辊咬入规格为 b ×h = 1 900 mm × 19 mm 的 X 65 级管线钢, 并处于理 想咬入状态所需要的夹紧力为:
1 前言
弹塑性弯曲变形力矩, 使带钢产生向下弯的弹塑 性弯曲变形, 以引导带钢通过导向板顺利地进入 卷取机。 但由于带钢品种规格的不同, 其弹塑性弯 曲变形力矩也不同, 则所需要的夹紧力就不同。 当 夹送辊的最大夹紧力大于或等于最大卷取能力所 对应的带钢在咬入时所需要的夹紧力时, 说明卷 取能力范围内的各种带钢在咬入时都将处于良好 的咬入状态, 在此定义为理想咬入状态。 但是, 在 原设计中, 夹紧力是根据最大卷取张力下带钢与 夹送辊之间不产生打滑来设计的, 而这个夹紧力 往往都小于高强度、 高韧性的厚带钢在咬入时所 需要的夹紧力。 因此, 当夹送辊的最大夹紧力小于 带钢咬入时所需要的夹紧力时, 带钢将处于非理 想咬入状态。
Cond ition Ana lys is and I m provem en t of Co iler ’ s P inch Roll B iting Str ip Steel of 2050 Hot Str ip M ill
L ia o Yongf eng
( Equ ipm en t D epartm en t)
1 = ………………… ( 5) Θ e sin Α - (R + h 2) 213 带钢的实际咬入状态 1
13
解 得 Α 角为 41642° , 代入 ( 5 ) 式得变形曲率 为:
1 = = 41971×10 - 4 Θ e sin Α - (R + h 2) 则此时带钢的相对变形曲率为: 1 Θ ×100% = 12190% Β= 1 Θ 0 由此可见, 此时夹送辊的夹紧力远远不足, 带 钢的咬入状态极差, 几乎没有产生弯曲变形, 带钢 1
由于带钢厚度变化时上下夹送辊的偏移量 e 变化很小, 可忽略不计。所以, 当带钢厚度 h = 112 ～ 2514 mm 时, 相应的偏移角 Η = 16157 ～ 1610° 。 另外, 生产实践表明上下夹送辊与带钢之间 的静摩擦力近似相等, 其大小取决于夹送辊速度 超前时所形成的带钢张力 T , 而且都小于滑动摩 擦力 uN 1 ( u 为上、 下夹送辊与带钢的滑动摩擦因 数, 一般为 012 ～ 013, 取 u = 012) , 否则, 将产生打 滑, 不满足生产。 于是, 静摩擦力使带钢产生的弯曲力矩为: ≈ F 1 ( d - h 2) M f = F 1d - F 2h 2
) < uN 1 Θ 0 ( 1- co sΗ
图 2 带钢处于非理想咬入状态时的受力分析
——上夹送辊实际夹紧力的偏移角; Θ ——带钢变形曲率半径; Α
图 2 中: Θ =
- (R + h 2) , c= Θ , sin Α sin Α ) d = Θ( 1- co sΑ
e
夹紧力使带钢产生的弯曲力矩为: M F = N 1 c
M W = 0197× bh
2
头部进入卷取机完全是靠导向板压入进去的。 这 样, 带钢头部对导向板、 助卷辊、 卷筒等的冲击力 就相当大, 很容易损坏设备, 而且会造成卷形不 良, 甚至卷废, 严重影响生产。 因此, 要生产这种高 强度、 高韧性的厚板, 就必须提高夹送辊的夹紧 力, 改善带钢的咬入状态, 保证卷取成功。
1998 年第 6 期 宝 钢 技 术 11
2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态分析及改进
廖永锋
( 设备部)
摘要 对 2050 热轧卷取机夹送辊咬入带钢状态进行了分析, 指出夹送辊咬入带钢时存在 着两种咬入状态, 用带钢的相对变形曲率来衡量咬入状态的好坏比较科学。 增大夹紧力后大大 地改善了带钢的咬入状态, 提高了卷取的成功率, 而对电机的影响很小。 关键词 卷取机 夹送辊 夹紧力 咬入状态