无芯卷取机主卷取改进装置的设计

郭换利

（天津天重中直科技工程有限公司，天津 300409）

1 引言

无芯卷取机是带钢生产中的常见设备，特别是在热轧窄带钢生产中[2]。无芯卷取机是把热轧后的带钢卷取成钢卷，便于储存和运输。该设备相对其它收集设备来说，重量轻，设备结构简单，事故率低，维修成本低。无芯卷取机的卷取速度大约在10～16.5 m/s，带钢从末架轧机出来，通过爬坡辊道进入卷取机开始，完成卷取，卸卷和回复初始位大约为35 s。在卷取过程中任何一个环节都能成为制约卷取速度的瓶颈，特别是带钢的第一卷卷取，该环节是事故多发区。

初始位置时，四辊驱动辊的中心线在一个固定的圆上，四根驱动辊的辊径一致，其切线也组成一个圆。切线圆是带钢第一圈卷取时的轨迹，带钢钢头沿着切线圆，分别依次接触四根驱动辊，四根驱动辊在动力的驱动下高速旋转，在摩擦力的作用下，将带钢卷取成钢卷。

2 现有的无芯卷取机结构介绍和性能分析

无芯卷取机主要由主传动部分和卷取部分组成。主传动部分由电机和分配箱组成，分配箱有5根或6根输出轴。如图1所示，卷取部分由夹送辊装置[3]、主卷取装置和卸卷装置组成。主传动部分和卷取部分由万向轴联轴器连接，传递动力。主卷取装置如图2所示，由两根与伞形齿轮连接的1#、4#驱动辊和固定在摆臂上，可以摆动的2#、3#驱动辊组成。四辊驱动辊和夹送辊安装在卷取支座上，通过万向联轴器和分配箱连接。1#和4#驱动辊是固定辊，2#和3#驱动辊安装在摆臂上，随着钢卷的增大紧贴钢卷外侧而摆动。初始时，四根驱动辊的切线组成一个切线圆，1#和2#驱动辊、3#和4#驱动辊之间装有抱盒，起到过渡和引导带钢的作用；2#和3#驱动辊之间初始时有2～4 mm的缝隙，防止2#和3#驱动辊初始时撞击。四根驱动辊的直径相等，转速相等，四根驱动辊和抱盒组成一个相对封闭的圆形空间。

图1 无芯卷取机的卷取部分

图2 主卷取装置

无芯卷取机生产时，带钢经过爬坡辊道经入口导槽，进入夹送辊；夹送辊上、下两辊直径上大下小略微差异，上夹送辊的线速度略大于下夹送辊，线速度的差异使得平行的带钢在运行时改变方向，在向前运行的同时向下弯曲；然后经过夹送辊后的出口导槽进入到4根驱动辊和抱盒组成的一个圆形空间内；在4根驱动辊的作用下，带钢卷取成成品钢卷；当一卷带钢卷取完成后，由卸卷装置上的气缸将摆臂打开，成品带钢落入到成品滑槽内；由成品链将成品运走，完成卷取。

当带钢开始卷取时，带钢钢头经夹送辊后的出口导槽进入到卷取装置时，带钢钢头首先接触1#驱动辊，1#驱动辊旋转，带钢钢头贴紧辊面上的切点进入到抱盒1的圆弧内面；沿着抱盒1的圆弧内面，带钢钢头接触上2#驱动辊的辊面；沿着2#驱动辊辊面，经过“三角区”带钢钢头接触上3#驱动辊的辊面；然后顺着3#驱动辊的辊面，带钢钢头接触上抱盒2的圆弧内面；最后，带钢钢头接触4#驱动辊的辊面，接触到后面进入的带钢，钢头被埋到跟进的带钢里，完成带钢的第一圈的卷取。

现有的无芯卷取机主卷取机部分4根驱动辊中，在1#和2#驱动辊之间的空隙内装有抱盒1，3#和4#驱动辊之间的空隙内也装有抱盒2，4#和1#驱动辊之间有跟进的钢带阻止带钢钢头“扎钢”。2#和3#驱动辊分别安装在两个摆臂上，随着钢卷的增大，它们托着钢卷绕摆臂中心摆动，距离逐渐增大。在卷取初始前两辊之间存在2～4 mm的距离，两辊之间形成一个“三角地带”，当带钢钢头沿着2#驱动辊的辊面去接触3#驱动辊的辊面时经过这个“三角区”，有时它就不会沿着这个“三角区”的上表面运行，而是向其他方向运动，顶在第三根驱动辊面的某一点上，或者直接缠绕在第二根驱动辊辊面上，不能完成带钢的第一圈的卷取，造成“跑钢”，“扎钢”等事故，影响生产。无芯卷取机工作时完成第一圈卷取是关键性的。

3 对现有技术的改进设计

由于第一圈卷取至关重要，无芯卷取机的主卷取装置，在4根驱动辊的2#和3#驱动辊之间的“三角区”中，设计一种装置，去填补这个区域及弥补间隙，使得带钢钢头进入时能顺利通过，不会“跑钢”。该装置包括一个和辊面等长，两面带圆弧，两头有连接装置的过梁和驱动辊的轴承盖作成一体，直接安装在2#驱动辊两端的轴承座上。该装置的核心部分是过梁装置，过梁装置的两个圆弧面与驱动辊的圆弧同心，高度方向上，随着钢卷的增大，不能和钢卷发生碰撞。该装置结构简单，加工安装方便。

将无芯卷取机主卷取装置2#驱动辊两端的轴承盖去掉，将过梁装置装上，在初始状态开始卷钢时，保证过梁装置的一个圆弧面和2#驱动辊的辊面基本贴合，另一个圆弧面和3#驱动辊的辊面基本贴合，间隙调整合适，保证第一圈钢的顺利卷取。

现有的卷取装置没有过梁装置，改进的卷取装置装入过梁装置，和4根驱动辊、抱盒装置组成一个圆周封闭空间，带钢可以很好地完成第一圈的卷取。

如图3所示，当带钢钢头通过夹送辊、出口导位，进入主卷取装置，带钢钢头如图3所示，首先接触上1#驱动辊的内侧辊面；沿着抱盒1内面，接触上2#驱动辊；带钢钢头此时在过梁装置的作用下，迫使其沿着原有圆弧轨迹运动；经过3#驱动辊，抱盒2，4#驱动辊，带钢钢头接触上后面跟进的带钢，带钢钢头被埋在内部，顺利完成第一圈的卷取；在4个驱动辊的作用下，带钢被依次卷取；随着带卷的增大，装在摆臂上的2#、3#驱动辊绕着摆臂的中心摆动，最后完成卷取过程。

4 实际应用效果

我公司生产的2T无芯卷取机在广东某不锈钢有限公司，应用于带钢生产线，生产初期应用效果良好。随着市场的变化，带钢产品厚度2.0 mm已经无法满足市场的需求，客户需求1.8～1.6 mm的带钢。该生产线调整轧钢工艺和节奏，生产该系列产品，这是对我公司生产的2T无芯卷取机提出更高的要求，生产节奏加快，卷取速度更高，带钢厚度变薄。当轧制速度加快，带钢变薄时，带钢钢头更加不规则，出现不同的形状，带有一定的毛刺，这样的带钢卷取时，特别是第一圈卷取时特别容易“跑钢”，且卷后钢卷不齐，严重制约生产节奏。通过我们对该无芯卷取机主卷取机装置改进后，带钢能够顺利的完成第一圈的卷取，且对钢头的形状没有了太高的要求。该过梁装置在卷取过程中，对钢卷的形状起到一定的修复作用，使得钢卷外形更加整齐、美观。

图3 新技术方案主卷取装置示意图

5 结论

在现有的无芯卷取机上安装过梁装置后，带钢钢头在一个相对封闭的圆形空间的运动，能够顺利完成第一圈的卷取，确保卷取顺利完成。随着生产工艺的改进，带钢产品越来越薄，特别是1.5 mm以下的薄带，对无芯卷取机的要求越来越高。带钢越薄，卷取时带钢头越容易发生“扎钢 ”、“跑钢 ”，生产事故频繁。设计该过梁装置，保证在现有卷取产品的基础上，完成更薄、更宽的带钢产品的卷取工作，满足了更高生产工艺的要求。

[1]马景良，郭换利.无芯卷取机卷取装置的改进装置：中国，201120367163.5[P].2012-06-06.

[2]何丰玉，孙立国，黄睿.热轧带钢无芯卷取机：中国，200620025355.7[P].2007-05-16.

[3]许石民，孙登月.板带材生产工艺及设备[M].北京：冶金工业出版社，2008：164-169.