低碳钢拉丝机卷筒结构的改进设计

冯涌涛

（新疆八一钢铁股份有限公司）

低碳钢拉丝机卷筒结构的改进设计

冯涌涛

（新疆八一钢铁股份有限公司）

低碳钢丝的拉拔机卷筒磨损后会制约生产的顺行。卷筒磨损主要出现在根部及以上30～40mm处，根据这一特点对卷筒结构进行了改进设计。设计成分体式卷筒：一部分为卷筒本体，一部分为活动件。卷筒本体稍作改动，活动件成4等分环形用螺栓固定在卷筒本体上，能便捷拆装。当卷筒根部出现磨损后只需更换活动件，不必整体吊装卷筒。避免了卷筒本体损耗，降低了备用卷筒数量，消除了卷筒磨损对生产的制约。

拉丝机；卷筒；磨损；分体式

1　问题的提出

目前八钢生产的铁丝均采用低碳钢盘条作为原料，其代号为LS，直径Φ6.5mm。铁丝生产设备为滑轮式和直进式拉丝机。铁丝生产的最初工序为拉拔，经过放线、剥壳（去除原料表面的氧化铁），由卷筒卷取，同时给钢丝拉拔力带动铁丝通过拉丝模压缩其直径。低碳钢盘条经过若干道次的拉拔，达到相应的直径后经收线机收线成卷以待进一步加工。

卷筒是低碳钢拉丝机的主要组成部分，它即是动力输出部件又是铁丝的传送部件。卷筒在生产过程中会磨损，传统的卷筒为一个整体，磨损后只能整体更换，严重制约了生产。为了解决这个问题，对卷筒结构进行了改进设计。

2　卷筒的磨损及影响

2.1卷筒根部的磨损

传统卷筒为一个整体，材质通常为ZG45和HT20-40两种，耐磨性较差。传统卷筒结构如图1所示。

拉拔过程中卷筒根部要承受巨大的拉拔力和铁丝滑动所产生的摩擦力，工作条件苛刻［1］。沿卷筒根部圆周方向会出现磨损沟，卷筒根部磨损沟如图2所示。磨损沟产生后会迅速的变宽变深，导致拉拔时

易出现压线、乱线问题，影响生产。当磨损沟宽度达到30～40mm，深度达到铁丝直径1/3时卷筒就无法继续使用，必须修复或更换卷筒［2］。

通常卷筒的制造厂家都在卷筒根部表面堆焊一定宽度和厚度的钨钴合金层［3］，以增加卷筒根部的硬度。在实际生产使用中能起到减缓磨损的作用，相应延长卷筒的更换周期，但无法避免卷筒根部磨损的发生。

图1传统卷筒结构图

图2卷筒根部磨损沟

2.2更换卷筒影响生产作业

单个卷筒重量约220kg，更换卷筒时需要电动葫芦吊运，至少需2人协同作业，先拆除卷筒上的附属零部件，再用电动葫芦从拉丝机上吊出需要更换的卷筒，最后用电动葫芦吊装新卷筒并安装附属零部件。单个卷筒更换时间为40～50分钟。

根据统计，拉丝机每生产约300t铁丝就要整体更换卷筒。例如拉拔Φ4.0mm钢丝需4道卷筒进行拉拔，按每台拔丝机生产约300t钢，共需停机160～200分钟更换卷筒。更换卷筒耗时耗费人力，制约了拔丝机产能的发挥和提高。而且卷筒吊运频繁易造成卷筒损坏影响卷筒的寿命。

2.3备用卷筒占用生产资源多

现场生产中，为适应周期性更换卷筒的需要，每台拉丝机配备足够数量的备用卷筒以供周转。卷筒最低配备为一用一备，备用卷筒会占用资金，生产规模越大占用资金就越多，占用厂房空间也就越大。如果使用的拉丝机型号不统一，卷筒规格不一致，那么卷筒的储备量要更多，占用资金及厂房空间也就更大。

磨损下线的卷筒需要进行返修，对磨损沟进行打磨对焊再打磨处理，这样多次进行返修在卷筒根部易产生疲劳裂缝造成卷筒报废，卷筒报废后必须补充新卷筒。

3　卷筒结构改进设计要点

分析卷筒使用情况：卷筒磨损的部位集中在根部及根部以上30～40mm处。如果将卷筒根部及根部以上30～40mm部分设计为可与卷筒分离拆卸的活动件。当活动件磨损超标后将其拆卸更换即可，不必整体更换卷筒，可缩短更换时间。磨损的活动件下线后进行打磨、焊接修复再循环使用直至报废。这样就不会造成卷筒整体报废，而且可以降低生产成本。

根据设计构思将卷筒设计成两部分：一部分为卷筒本体：一部分为活动件。卷筒本体须保持原有的刚度和强度，活动件应能可靠地固定在卷筒本体上，能便捷地拆装。

3.1卷筒本体结构改变

在原来卷筒结构基础上对卷筒根部进行改造，增加筒体根部的厚度10mm，并车削圆周沟槽，沟槽深度8mm，宽95mm。根部下端车削平整，水平部分均布增设12个螺孔用于安装活动件。改进后的卷筒本体结构如图3所示。

图3　改进后的卷筒本体结构简图

3.2活动件设计

卷筒的活动件部分设计成圆环形，并进行4等分切割。圆环内壁直径与卷筒车削的圆周沟槽外壁直径一致，高度与沟槽宽度一致。圆环外壁成锥形，锥度与原有卷筒外壁锥度一致。圆环下部增设梯形边沿，边沿与原有卷筒边沿尺寸一致。边沿与卷筒本体的螺栓孔配钻12个沉孔，每4等分活动件上3个沉孔。卷筒活动件如图4所示。

图4　卷筒活动件简图

3.3卷筒组装使用

将4件活动件拼装在卷筒本体上并用12颗螺栓上紧形成完整的卷筒。完整的卷筒结构如图5所示。

结构改进后的卷筒如传统卷筒一样安装在拉丝机上，当卷筒根部出现磨损后只需更换活动件，不必整体吊装卷筒。这样降低了更换卷筒的时间，提高了生产效率。

图5　完整的卷筒结构简图

4　结束语

卷筒结构改进后，磨损后的卷筒只需更换活动件，操作简单，不需用电动葫芦，单人即可操作。据生产现场统计，改进后可节省更换卷筒的时间50％以上，提高了拉丝机的开机率。

通过改进卷筒结构，延长了卷筒的使用寿命，降低了备用卷筒的储备量，减少了卷筒对生产资源的占用。

［1］ 张新福.拉丝机卷筒根部修复工艺.焊接技术，1999，（6）：16.

［2］ 胡黎辉，王晓东.拉丝机卷筒的修复.金属制品，2004，（3）：25.

［3］ 顾康建，王建平，顾忠荣.LZ型直进式拉丝机组的研制.金属制品，2008，（5）：17.

Improved Design of Reel Structure of Low Carbon Steel Wire Drawing Machine

FENG Yong-Tao
（Xinjiang Bayi Iron&Steel Co.，Ltd.）

The low carbon steel wire drawing machine drum wear will restrict the production smoothly running.according to the characteristics of drum wear mainly in the roots and more than 30～40mm，the drum structure is improved.Split type drum design：a part of the drum body and a part of the activities.The main body of the drum is slightly changed，and the movable part is fixed on the main body of the drum by 4 equal parts of the ring and can be easily disassembled and assembled.When the root of the drum appears to wear only after the replacement of the active parts，do not have to the overall lifting of the drum.The drum body loss is avoided，the number of the spare drum is reduced，and the restriction of the roll wear on the production is eliminated.

drawing machine；drum；wear；split type

TG355

B

1672—4224（2015）03—0039—03

联系人：冯涌涛，男，33岁，本科，工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂
E-mail：fengyt@bygt.com.cn