一种新型板带夹送矫直机

2012-12-11李小军韩继红

一重技术 2012年3期

李小军，韩继红

如今，夹送矫直机广泛应用于酸洗冷连轧联合机组、连续式酸洗机组、无头轧制冷连轧机组等冷轧带钢生产线上。由于来料在热处理、轧制和其他生产、运输过程中产生的各种应力变形和缺陷，都需要通过矫直机进行矫直，使其能够在平顺状态下进入轧制生产线。

1 夹送矫直机的功能

夹送矫直机位于冷轧机组头部，与开卷机联合工作以实现对带头矫直。主要工作过程是把来料带钢通过夹送辊自动送进矫直机内，由矫直机对带头和带尾进行矫直，以便于实现全自动穿带。由于带材一般都有很大变形或者表面有严重的质量缺陷，在矫直过程中矫直辊磨损非常严重，所以在生产过程中需要频繁更换受损的矫直辊，严重影响机组的生产效率。为此，本次设计的夹送矫直机都配有一套换辊装置，能大大节约换辊时间，提高生产效率。

2 夹送矫直机的结构特点

该矫直机为辊式矫直机，只对连续轧钢过程中的钢带头尾进行矫直，属于改进型矫直辊单侧倾斜布置的矫直机。

在酸洗冷连轧、连续式酸洗线上，这种结构的夹送矫直机也被称作直头机。由于其所轧制的来料多为热轧带材，表面大多会有氧化铁皮，在矫直过程中，会有大量氧化铁皮碎渣掉落，造成环境污染。因此，该矫直机在辊系下加设一套带负压的管道接渣除尘系统，可将氧化铁皮粉末吸入收集器中，从而减轻轧制生产车间的环境污染程度。

3 工作顺序

开头机将带材头部打开送入夹送矫直机内，光电开关检测到带头信号并经延时，上夹送辊落下,同时夹送辊启动，上夹送辊转动；夹送辊夹紧带材送入矫直机内。同时，开头机铲头缩回，保护导板摆起，防止带材甩尾时“抽伤”铲头。上夹送电机上安装的旋转编码器计算出带头出矫直机的距离，上矫直辊压下装置由打开位置压下至下极限位置停止，此时矫直机的上辊与下辊必须重合。然后，根据来料厚度，由上矫直辊微调装置对矫直辊的重合量进行调整，该微调装置可以对每个上矫直辊进行单独调整（见图1）。

图1 夹送矫直机简图

4 矫直机换辊车的特点

以前该类矫直机的换辊过程都比较繁琐，需要先利用天车等辅助设备将机架顶盖拉到打开的位置，使矫直辊完全暴露，在将旧矫直辊吊走之后，才能更换新辊。因矫直机换辊致使生产线长时间停运，影响全线生产效率。

而本文所述新改进型矫直机均自带一套专用换辊装置，其辊系以“总成”的形式整体拉出或推进至机架内的工作位置，换辊效率有极大提高。

具体的换辊工作程序：

（1）上矫直辊压下，将上矫直辊辊系放在支撑块上（支撑块放置在轴承座预设位置上），上矫直辊辊系由人工辅助与上矫直辊微调装置分离。

（2）换辊轨道升降液压缸动作，使换辊轨道从机架上升起，在下矫直辊辊系的轴承座上人工放上支撑块，为保证放置位置正确，轴承座上设有定位卡口。

（3）人工辅助将矫直机换辊车与矫直辊机架连接在一起，依托换辊车将整个矫直辊辊系拉出矫直机机架，由天车将旧辊系吊走。

（4）换上新的矫直辊辊系，将新辊系用换辊车推入到矫直机内，按照拆卸矫直辊的反向程序将新辊辊系安装好即可。

从实际使用情况看，这种换辊方式不仅大大节省了作业时间，换辊程序得到简化，工人劳动强度也得以减轻，换辊效率有极大提高。

由于我们在机组头部采用上下通道的双开卷形式的设计，所以对于上下通道的1#、2#夹送辊矫直机，根据其上下通道的高度差，在上通道的1#夹送辊矫直机旁设置一刚性平台，根据矫直机换辊需要，由天车将换辊小车吊至相应位置。这样，只用一台换辊车就可以使1#、2#夹送辊矫直机的换辊要求都得到满足，节约设备制造成本（见图2）。

图2 矫直机换辊车简图

5 设计计算

5.1 理论计算

为便于计算矫直力，根据矫直机结构，可将其进行简化（见图3）。

图3 结构和受力简图

根据受力关系

P4、P5、P6同理可得。

由于只是对带头和带尾进行矫直，所以此处不考虑“相对曲率”变化情况。

式中，t—矫直辊之间的间距，此处t=250 mm。h—带钢最大厚度，h=4.5 mm；b—带钢最大宽度，b=1 280 mm。

假定钢板的每段都能达到屈服，则有：

则最大压力

5.2 有限元计算

根据矫直机结构和受力的特点，我们把矫直辊辊系结构简化为平面应变模型。其中，将矫直辊简化为刚体，钢板简化为柔性体，根据带材的来料情况，钢板的厚度为2～4．5 mm，为了得到最大的矫直力，在此采用的钢板厚度为最大厚度4．5 mm。单元采用183号8节点四边形单元，接触单元采用169号、174号单元，划分后得到共7352个单元、12885个节点（见图4、图5）。