拉弯矫直重卷生产线的集成方案

拉弯矫直重卷生产线的集成方案

1拉弯矫直重卷生产线的国产化经过加工的汽车板、家用电器板和其他高质量的冷产品板必须经过板材形状、切割和切割等过程。原来分别由拉伸弯曲矫直机组矫正板形,重卷机组进行切边、分卷。2000年,国内某钢铁公司从日本引进了首条拉弯矫直重卷生产线,该生产线是将带钢板形矫正技术与切边、分卷技术相结合,在一条生产线上完成切边、矫直、分卷的工序。一条拉弯矫直重卷生产线相对于重卷和拉伸弯曲矫直两条单独生产线的优点在于:设备投资节约约三分之一,厂房面积节约约一半,且少一次物流,带材成品率提高约1.5%。随着汽车板、家电板等高质量的冷轧板材需求量的增大,国内拉弯矫直重卷生产线的需求量也随之增大,从2000年至2004年,国内先后引进了4条同类生产线,这些进口机组在生产中存在问题:因分卷需卷取机停机而存在一段带钢不能被矫直,分卷切换张力使圆盘剪上运行不稳定容易产生废品。2002年,中国重型院组织专家和技术人员对拉弯矫直重卷生产线进行研究,实现该生产线的国产化。本文主要分析拉伸弯曲矫直、切边和分卷三种工艺集成过程中的问题及采取的相关技术。2拉伸弯曲矫直机组冷轧带钢卷出厂时需要进行分卷处理,分卷由重卷机组完成,重卷机组一般具有切边功能。分卷时,卷取机先停机,卸载张力,再由分切剪将带钢切断,将来料的大卷分成几个小卷,每个小卷就是一个成品卷。重卷机组的主要工艺:上卷→开卷→切头→切边→分卷→卷取→卸卷。对于板形要求较高的带钢,先用拉伸弯曲矫直机组矫正板形,然后再在重卷机组切边分卷。拉伸弯曲矫直机组的主要工艺:上卷→开卷→切头→焊接→拉伸弯曲矫直→分切→卷取→卸卷。比较重卷机组和拉伸弯曲矫直机组两种工艺可以看出:除切边和拉伸弯曲矫直外,其他工艺基本相同,故可将这两个机组整合为一条生产线。2.1拉伸弯曲矫直机张力活套技术重卷机组中的分卷是将大卷分成小卷,拉伸弯曲矫直机组分切是切掉焊缝。如果将拉伸弯曲矫直与分卷直接组合,在分卷时,拉伸弯曲矫直机的出口张力辊的初张力由卷取机提供,在带钢分卷过程中,卷取机张力为零,即不能为拉弯矫直机出口张力辊提供初张力T0,根据欧拉公式T=T0eμα知,拉伸弯曲矫直机没有出口张力,就不能矫直带钢,拉伸弯曲矫直机需停机,当生产下一个成品带卷时,带材头部位置在分切剪处,将带材穿至卷取机并缠绕2～3圈后,卷取机可加载张力,这一过程叫做分切后穿带过程。在分切穿带过程中,由于卷取机处于无张力状态,不能为出口张力辊提供初张力T0,拉伸弯曲矫直机没有出口张力,此时经过拉伸弯曲矫直机的这一段带材不能被矫直。因此在每个成品卷中都存在一段没有矫直的带钢。为了解决这个问题,采用了张力活套技术,其工作原理如图1所示。张力活套为拉弯矫直机出口张力辊提供初张力,存储一定量的矫直带钢。当机组正常生产时,卷取机为出口张力辊提供初张力,当分卷时,卷取机停机,由张力活套为拉弯矫直机出口张力辊提供与正常生产时等量的初张力,拉伸弯曲矫直机继续矫直带钢,矫直后的带钢储存在张力活套中。当卷取机卸完卷重新下一个成品卷生产时,先将储存在活套中的矫直带材卷取,活套的升降辊组落至下限,卷取机加载张力,同时将拉伸弯曲矫直机的初张力由张力活套切换至卷取机,整条机组升速生产。这样就解决了机组中因分卷停机而引起的矫直机漏矫带材的问题。为使张力活套向拉伸弯曲矫直机提供足够的张力,在张力活套与分切剪之间,设计了活套出口张力辊和夹送辊。当分切剪切断带钢时,活套出口张力辊和夹送辊可提供足够的静张力,使带钢在活套出口处于静张力状态。活套升降电机控制带钢张力,使其与正常生产时的卷取张力相等,活套前部的开卷段、矫直段低速运行,矫直后的带钢储存在张力活套中。随着活套车位置Hx的变化,活套中的带钢重量和提升活套车的链条重量也随之变化,活套电机根据活套位置的变化不断调整输出转矩,控制带钢张力,使活套入口、出口张力保持恒定,为拉伸弯曲矫直机的出口张力辊提供恒定的初张力。活套的升降负载有带钢张力形成的负载;活套车自身重量形成的负载;活套内带钢重量形成的负载,该负载由固定重量和变化重量两部分组成;活套侧配重链条重量形成的负载,该负载由固定重量和变化重量两部分组成;摩擦负载。在张力活套与分切剪之间设置夹送辊和活套出口张力辊,实现了拉伸弯曲矫直机出口初张力在卷取机与张力活套间的切换。通过精确控制活套升降电机力矩,实现矫直张力的恒定,保证了矫直质量。采用张力活套技术解决了进口机组中因分卷使卷取机停机而产生的有一段带钢不能矫直的问题。活套传动系统如图2所示。2.2带钢的跑偏,导致其切边圆剪断裂断,带钢带钢盘带钢经过拉伸弯曲矫直后,在宽度方向上有一定量的变窄,为保证成品带钢的宽度,将切边工艺放在拉伸矫直工艺后比较好。但在拉伸弯曲矫直后设置了张力活套,由于张力活套在储存带钢时,活套车上升;卷取机卷取活套中的带钢时,活套车下降,活套车的升降可能引起带钢的跑偏,因为圆盘剪的切边量很小(单边最小5mm),带钢的跑偏有可能引起带钢脱剪。所以在切边圆盘剪前增加立式纠偏辊,如图3所示,这种立式纠偏辊在CPC系统的作用下,保证带材在进入圆盘剪前对中机组中心线。在立式纠偏辊的前面必须有一段自由带钢(如图3中L)对中的效果才较好,其长度与带钢宽度有关,这一段带钢在机组正常生产时,所受张力为卷取张力,当分切剪切断带钢后,这一段带钢的张力如果小于卷取张力,受带钢重力的作用,这一段带钢会下垂,使圆盘剪中已切过边的带钢后退,重新剪切,二次剪切的带材变窄,成为废品。为防止这一现象,在立式纠偏辊的两个辊子上分别增加了制动装置,保证分切剪切断带钢后,圆盘剪中已切过边的带钢不会后退,解决了进口机组在张力切换时圆盘剪处产生缺陷的问题,保证了切边质量。2.3焊缝跟踪与剪刀调整由于拉伸弯曲矫直机的入、出口张力辊和张力活套穿带困难,在入口张力辊的前面设置了焊机,使带头、带尾连接一起,实现连续式生产。焊缝的厚度较母材厚度大,焊缝的硬度远大于母材,焊缝有可能损伤矫直辊。为此,开发了焊缝跟踪系统,在焊缝到达矫直机前,拉伸弯曲矫直机辊缝打开,使焊缝通过拉伸弯曲矫直机本体时不接触矫直辊,避免了焊缝对矫直辊的损伤。带钢厚度和宽度如有变化,就需要对圆盘剪进行调整。一对剪刃剪切一定量的带钢,剪刃就需更换。由于圆盘剪必须在没有带钢的状态下才能调整侧间隙、重叠量、宽度以及更换剪刃。所以这种连续式生产方式无法实现圆盘剪的调整、更换剪刃。在焊机后配置月牙剪,焊接完成后,将焊缝两端各挖去一个较大的月牙形缺口,利用焊缝跟踪系统,使焊缝准确地停在圆盘剪处,在月牙缺口处更换剪刃、调整圆盘剪,月牙的几何尺寸与圆盘剪剪刃的尺寸相关,使剪刃可在月牙形的空隙处自由调整,与带钢不发生干涉。解决了圆盘剪的在线调整和更换剪刀。2.4主要设备组成将原重卷机组、拉伸弯曲矫直机组的工艺整合形成了一条完整的新工艺路线。上卷→开卷→切头→焊接→拉伸弯曲矫直→张力活套→纠偏→切边→分卷→卷取→卸卷,其主要设备包括上卷小车、开卷机、入口转向辊、切头剪、焊机、月牙剪、入口张力辊、拉伸弯曲矫直机、出口张力辊、张力活套、立式纠偏辊、切边圆盘剪、分切剪、出口转向辊、卷取机等近40台设备。3柳河、莱钢和松柳市某公司中国重型机械研究院(中重院)设计的拉弯矫直重卷生产线于2006年2月在唐钢冷轧薄板厂调试成功,其主要性能指标与进口国外先进的设备性能相当;先后有柳钢、莱钢和首钢京唐考察了该机组,一致认为该机组工艺水平先进,设备运行可