王　濤

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司， 四川618013)

?

設(shè)計(jì)

熱卷箱上輥單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥結(jié)構(gòu)形式分析

王濤

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司， 四川618013)

摘要：介紹熱卷箱設(shè)備中的關(guān)鍵部件上輥單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥的結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)其進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：熱卷箱；彎曲輥；結(jié)構(gòu)形式

熱卷箱(Coilbox)是帶鋼熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中一道中間工藝設(shè)備，其主要工藝是將粗軋機(jī)送來(lái)的高速中間坯卷成帶卷，然后再開卷，經(jīng)飛剪切頭切尾后將中間坯以低速送入精軋機(jī)組，如圖1所示。

1概述

彎曲輥裝置(Bending Rolls)是熱卷箱中成卷的關(guān)鍵設(shè)備，是由一個(gè)三輥彎曲裝置和位于兩個(gè)上輥之間的過(guò)渡擋板組成的，見圖2。

準(zhǔn)確設(shè)定彎曲輥入口輥縫及出口輥縫，保證中間坯按預(yù)先設(shè)定的曲率對(duì)中間坯進(jìn)行彎曲。中間坯頭部接觸到上部成型擋板，進(jìn)而頭部滑向成型輥上部的擋板面到下部擋板和1A#托卷輥處，在此過(guò)程中，中間坯繞著頭部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而增大彎曲。當(dāng)彎曲的中間坯接觸到1A#托卷輥時(shí)，彎曲的中間坯立即沿著下部成型擋板和成型輥向上動(dòng)作，從而形成一個(gè)圓形的卷眼，剩余的中間坯纏繞在此帶卷眼上，實(shí)現(xiàn)三輥卷曲。

2上輥單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥主要參數(shù)分析

主要從上輥單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥結(jié)構(gòu)參數(shù)、力能參數(shù)、彎曲輥入口輥縫和出口輥縫設(shè)定值以及輥縫計(jì)算方面進(jìn)行分析討論。

2.1結(jié)構(gòu)參數(shù)分析

彎曲輥的主要任務(wù)是使軋件得到所需曲率的壓彎，使軋件頭部能順利撞上上成型導(dǎo)板，以便順利進(jìn)行二次彎曲，進(jìn)而形成較好的卷眼。由于上入口彎曲輥與出口彎曲輥可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)整，在設(shè)定入口輥縫Gap1和出口輥縫Gap2時(shí)，可根據(jù)中間坯厚度H、優(yōu)化后的中間坯彎曲曲率半徑R以及坯頭在上成型擋板上的撞擊點(diǎn)P點(diǎn)對(duì)Gap1，Gap2進(jìn)行設(shè)定，這樣輥縫的設(shè)定可以保證卷眼的圓度。經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)彎曲輥彎曲后的坯頭在上成型擋板上的撞擊點(diǎn)的位置直接影響卷眼的形成和卷眼的質(zhì)量，如圖3所示。

同時(shí)輥縫的設(shè)定保證了入口輥縫Gap1足夠大時(shí)，中間坯頭順利通過(guò)入口彎曲輥?zhàn)采仙蠌澢佒g的過(guò)渡擋板，而不是直接撞上入口彎曲輥?zhàn)樱瑴p小了中間坯對(duì)入口彎曲輥的沖擊，提高了輥?zhàn)拥膲勖⑶冶ＷC了彎曲輥輥面質(zhì)量，提高了軸承壽命。通過(guò)出口輥縫Gap2形成設(shè)定曲率彎曲，當(dāng)中間坯頭通過(guò)彎曲輥后，入口彎曲輥輥縫Gap1保持恒定，提供一定的帶坯咬入力，保證卷曲的穩(wěn)定性。當(dāng)帶卷直徑不斷增大到設(shè)定值時(shí)，出口彎曲輥輥縫Gap2逐漸增大。而入口輥縫Gap1保持恒定，保證成卷的穩(wěn)定，并且控制中間坯的反向彎曲。當(dāng)進(jìn)入卷曲末期時(shí)，入口彎曲輥迅速抬起，讓過(guò)帶尾。

2.2單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥力學(xué)性能參數(shù)的計(jì)算

2.2.1彎曲輥力學(xué)性能參數(shù)

圖1　熱卷箱

1—入口彎曲輥樞軸架　2—入口彎曲輥　3—過(guò)渡導(dǎo)板

圖3　中間坯在成型擋板上的撞擊位置對(duì)卷眼的影響

彎曲輥力學(xué)性能參數(shù)包括作用在彎曲輥上的彎曲扭矩和驅(qū)動(dòng)功率。

2.2.2作用在彎曲輥上的彎曲扭矩

根據(jù)功能相等的原理，即中間坯彎曲變形所作的功Ap應(yīng)和彎曲輥在彎曲扭矩Mk的作用下使中間坯前進(jìn)所作的功Ak相等。

設(shè)定：

(1)彎曲力矩為塑性彎曲力矩Ms。

(2)假設(shè)中間坯進(jìn)入彎曲輥之前為理想狀態(tài)，即1/r0=0。

(3)假設(shè)彈復(fù)功不屬于耗能功。

(4)忽略超前接觸對(duì)彎曲力的影響。

(5)忽略由于彎曲輥速度不同步造成的負(fù)轉(zhuǎn)矩對(duì)彎曲功率的影響。

根據(jù)彈塑性變形原理，彈塑性彎曲階段應(yīng)變與彎曲曲率的關(guān)系為：

中間坯彈塑性彎曲變形外力矩M與曲率的關(guān)系式為：

由中間坯彈塑性彎曲變形外力矩M與曲率的關(guān)系圖(見圖4)分析可知，彎曲外力矩M與中間坯材料的機(jī)械性能、彎曲變形程度以及斷面形狀、尺寸等因素有關(guān)。

作用在彎曲輥上的彎曲扭矩為：

圖4　中間坯彈塑性彎曲變形

2.2.3彎曲輥驅(qū)動(dòng)功率的確定

彎曲輥下輥的驅(qū)動(dòng)功率為：

式中Mk——彎曲扭矩，kN·m；

P2——作用在下輥上的壓力，kN；

f——輥?zhàn)雍椭虚g坯的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，f=0.001 5m；

μ——輥?zhàn)虞S承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承μ=0.005；

D——輥?zhàn)又睆剑琺；

d——輥?zhàn)虞S承處直徑，m；

圖5　彎曲輥輥縫示意圖

圖6　彎曲輥輥縫計(jì)算簡(jiǎn)圖

v——速度，m/s；

η——傳動(dòng)效率，采用電機(jī)→減速器→萬(wàn)向接軸傳動(dòng)，η=0.85～0.9。

2.3彎曲輥輥縫定義和輥縫計(jì)算

2.3.1彎曲輥輥縫定義

彎曲輥輥縫是入口及出口上彎曲輥和下彎曲輥輥面之間的最小距離，見圖5中的Gap1、Gap2。

2.3.2輥縫設(shè)定

在入口輥縫Gap1及出口輥縫Gap2設(shè)定時(shí)，可根據(jù)中間坯厚度H及優(yōu)化后的中間坯彎曲曲率半徑R以及坯頭在上成型擋板上的撞擊點(diǎn)P點(diǎn)對(duì)Gap1，Gap2進(jìn)行設(shè)定，采用解析法進(jìn)行計(jì)算，如圖5所示。

2.3.3輥縫計(jì)算

熱卷箱的彎曲輥輥縫是通過(guò)帶位移傳感器的液壓缸設(shè)定和檢測(cè)的，所以計(jì)算彎曲輥輥縫值就是計(jì)算彎曲輥輥縫和液壓缸行程的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

彎曲輥入口樞軸架的轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立平面坐標(biāo)系，如圖6所示。

根據(jù)上述所示輥縫設(shè)定值計(jì)算液壓缸行程與輥縫之間的關(guān)系，即Lc1，Lc2與Gap1，Gap2之間的關(guān)系。

3結(jié)論

由于熱卷箱上輥單獨(dú)調(diào)整式彎曲輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能保證中間坯穿帶及卷取的穩(wěn)定性，有效提高卷眼的質(zhì)量，減少中間坯穿帶和卷取時(shí)對(duì)設(shè)備的沖擊，減少設(shè)備維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒家詳. 軋鋼機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[2]劉鴻文. 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990.

[3]崔甫. 矯直原理與矯直機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

編輯陳秀娟

Analysis on the Structure of Bending Roll with Top Roll Separate Adjustment in Coilbox

Wang Tao

Abstract：This paper introduces and analyses the structure of key part that bending roll with top roll separate adjustment in coilbox.

Key words：coilbox; bending roll; structure

中圖分類號(hào)：TG333.2+4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

作者簡(jiǎn)介：王濤(1981—)，男，高級(jí)工程師，主要從事冶金設(shè)備設(shè)計(jì)。電話：18113020815，E-mail：tommy_333@163.com

收稿日期：2015—10—08