铝箔轧机熨平辊的分析与探讨.doc

铝箔轧机熨平辊的分析与探讨摘要：随着我国经济的快速发展，对高质量铝带箔的需求量越来越大，因此对铝箔轧机的性能要求不断提高。本文通过对铝箔轧机熨平辊的简单介绍，重点对铝箔轧机熨平辊的设计提出自己的一点看法。关键词：铝箔轧机；熨平辊；卷取1铝箔轧机熨平辊的介绍11铝箔轧机熨平辊的作用熨平辊也称压平辊或压紧辊，是铝箔卷材生产过程中的关键设备，要想实现稳定轧制并且获得良好的卷材卷取效果，在铝箔轧机出口侧安装熨平辊装置是非常必要的。根据卷取机卷取形式不同，熨平辊的熨平形式分上卷取熨平和下卷取熨平（如图1所示）。熨平辊工作时压在卷取机夹持的套筒上，使箔带能够整齐地缠绕在卷筒上，保证能整齐紧密的铝箔卷材；由于铝箔很薄而且现代轧机的轧制速度很快，在卷取机上卷取时容易使空气进入，造成鼓包、松卷，严重破坏带材板形。因为为了能充分排出空气，铝带箔轧机的卷取机必须设置有熨平辊，通过熨平辊在对卷材表面施加熨平力将空气排出，使带卷卷取紧密、整齐；另外，熨平辊还是冷轧机的“皮带助卷器”，通过在铝箔穿带时将料头皱折压平，保证料头能够包紧在卷筒上，使卷材具有良好的同心度。熨平辊在铝带箔轧制中的使用大大提高了卷取质量，越来越被铝箔生产厂家重视。12工艺分析在铝箔轧机前两道轧制过程中，由于较厚的铝箔还具有一定的刚性，在卷取张力的作用下卷材可实现自动排气、卷紧，不需要使用熨平辊，因此熨平辊在此过程中只是将带头的波浪及皱折压平；当铝箔出口厚度在100以下时，特别是在轧制速度较高的情况下，就必须使用熨平辊，否则会出现松卷、鼓包和卷材窜层的现象。熨平辊工作原理入图2所示，通过气缸的作用，熨平辊压靠在卷材表面；在铝箔轧机提速前，熨平辊与卷材表面脱开，但是在卷材直径的增大过程中，熨平辊必须始终压紧在卷材表面上，而且接触点始终要靠近箔带与卷材切点，这样有助于卷材的排气；在轧制过程中应保持熨平力恒定在允许的范围内，熨平力过大和过小都影响轧制效果，过小会导致串层或甩辊，过大容易使卷材表面出现皱折，甚至由于卷材表面不规则出现熨平辊在卷材表面跳动的情况，使熨平辊会脱离卷材表面而出现甩辊，从而导致箔带表面擦伤、铝箔卷材松卷等后果。2熨平辊使用问题分析随着社会的快速发展，现代铝箔轧机不断追求高速。为了使高速铝箔轧能获得良好的卷材卷取效果，必须设计安装熨平辊装置，但是熨平辊的工作状况不断劣化，特别是当厚度小于0.1mm且轧制速度高答400m/min以上时，容易出现一些问题，因此铝箔轧机高速运行也给设计人员出了难题。铝箔轧机在高速运行时，控制系统时有误讯号会造成自动快速停车，引起断带甩卷，使铝箔偏离卷取中心，大量窜到套筒的左侧或右侧，甚至造成铝箔表面起褶皱以及并向左或向右推赶，从而引起火灾；高速卷取时，空气很容易进入卷材的层与层之间，使卷材形成“面包卷”，严重破坏带材板形；卷取速度过快，熨平辊和带材间有打滑现象，使带材表面被刮上；卷材表面不规则的情况，如果卷取速度过快会使熨平辊跳动剧烈，影响卷材质量的同时大大降低了熨平辊轴承的寿命；箔材张力和熨平力得不到有效控制，横向张力不均匀，使卷材出现错层或塔形现象，另外熨平力不能随卷径变化而保持基本恒定，不能适应生产需求；一些熨平辊的制造和安装精度低，容易出现带材跑偏和熨平效果不稳定；当箔材局部板形不好时，由于张力过小，容易使卷材出现局部“鼓包”现象。以上是箔材在高速卷取过程中经常出现的问题，直接影响箔材的卷取效果，使产品质量不能得到保证。因此需要采取有效措施，从根本上改善卷取效果。3熨平辊的设计要点3熨平辊材料的选择在压紧卷材的过程中，为了保护箔材表面和卷材与辊子之间的接触面，使机组在变速过程中熨平辊不在卷材表面打滑，需要合理选择熨平辊的材料。在挤压力、磨擦力作用下，熨平辊容易产生高达100的内热，造成其拉伸强度和撕烈强度降低，最终导致断裂，因此最好选用耐热好、强度高的聚胺脂橡胶。随着材料的发展，越来越多的聚胺脂橡胶表面的熨平辊被使用。聚胺脂橡胶其表面耐热度高达100，而且表面耐磨、耐冲击、耐轧制油；橡胶表面与卷材能产生较大的摩擦，可以大大减少塔形或串层现象的发生；另外聚胺脂橡胶表面熨平辊抗甩辊性和沿卷材宽度方向接触性好，可以避免甩辊、鼓包和松卷等现象。当然传统的钢面辊也具有其独特的优点，耐热、耐油、耐冲击、耐擦伤；通过表面淬火处理使其辊面硬度可达70-90肖氏C；另外其刚性好，能承受较大的压平力，因此比较在前几道次上使用，特别是厚度较大的铝箔。因此，胶面辊和钢面辊各有各的优势，我们应该合理利用他们的优点，厚道次采用钢面辊，薄道次或精度要求较高的采用胶面辊。32辊面与卷材接触点的控制在卷取过程中熨平辊与带卷的接触点要始终处于带材与带卷切点的后方（如图1），太靠前或太靠后都会有所影响，太靠前会影响带材的卷取，太靠后就不能有效效消“气楔”，从而影响熨平作用。因此，必须将其接触点控制在带材与带卷切点的后方大约10-20mm左右位置，保证箔材能平坦地卷在卷材上，实现牢固、紧密地卷取。在设计过程中，受机组中单体设备距离受限制、卷径变化范围大等限制，接触点的位置可能会有所超出，但是一般控制在50mm以内。带材与卷材的切点随着卷径的变化而变化，在实际设计过程中可以将切点的轨迹曲线看成是一段圆弧，圆弧的圆心作为熨平辊摆臂的回转铰接支点，经过适当修正后将圆弧的半径作为熨平辊摆臂的长度，这样就可以利用计算机将熨平辊摆臂铰接支点及其摆臂长度辅助设计优化出来，无论什么情况都能保证熨平辊与卷材的位置。另外，圆弧并非切点的轨迹曲线，为了方便设计我们将它看作是一条圆弧线，因此熨平辊压点与切点的相对距离并不是不变的，但是只要能控制在上述范围内，熨平效果不会受到影响。33熨平力的精确控制在卷取过程中卷径不断变化，熨平辊对卷材的熨平力必须维持在一定范围内，这就需要我们在卷取过程中做好对熨平力的跟踪控制，实现对熨平力的精确控制，以满记高速轧机的需要。在卷径范围内找N个采样点，然后根据采样点建立精确的数学模型。熨平辊对卷材的压力是通过汽缸提供的，熨平力随着卷径的变化而变化，如下式：T2=（T1R1-GR3）/R2T1-熨平辊压在卷材上正压力（N）；T2-汽缸推力（N）；R1、R2、R3-各方向力的力臂（N/m）；G-熨平辊重力（N）；R1、R2、R3都随着卷径R的变化而变化，因此必须通过调整汽缸推力T2来保证熨平辊压在卷材上正压力Tl恒定不变。在高速轧机中，一般采用气动比例阀来实现对熨平辊汽缸的推力的控制。这种控制方式能够满足一般高速轧机的卷取要求，但是还不能完全准确得控制熨平辊的熨平力。因此如果条件允许的话，可以采用数学模型与闭环控制相结合的伺服系统，即在熨平辊的轴承座上安装测压传感器对熨平力进行测量，由液压伺服阀来对气缸