浅谈剪切机组卷取错层的原因及治理

程东升

摘 要：冷轧剪切机组卷取方式为对边卷取，其端面要求为层与层之间错层量小于0.1mm，随着机组投产年限加长，在剪切机组出现不同程度的错层，主要表现为内圈错层、外圈错层、降速错层。冷轧剪切机组是冷轧产品出厂前最后一道工序，且下游无对中装置的客户开卷、分条时对端面卷取质量要求高，本文以冷轧剪切机组为例，从卷取错层分类出发，剖析错层产生的原因，从电气、机械、两个专业角度阐述如何解决卷取错层的问题。

关键词：剪切机组;卷取错层;错层处理

冷轧剪切机组由开卷机、开头辊、稳定辊、圆盘剪（切边）、1#夹送辊、2#夹送辊、转向辊、卷取机、助卷器及钢卷小车组成，机组的特点是生产线较短、机组运行速度快（500米/min）开卷取之间建立张力关系，纠偏装位于开卷、卷取之间上，机组的主要功能是切边及分卷。

1.错层产生的原因

1.1 内卷错层、外圈错层：内圈错层、外圈产生的主要原因是在穿带及自动收尾的过程中带钢的带头、带尾发生跑偏的现象，在生产过程中，首先是带钢手动穿带操作，带钢由开卷机送至夹送辊和转向辊之间，然后进行自动穿带（带钢从夹送辊到卷取机），内卷错层主要是在穿带过程中产生的，穿带过程中参与的设备有转向辊及卷取机、助卷器，穿带错层主要的原因是转向辊（转向辊穿带收尾时为主动辊，向前送带，运行后为从动辊，下辊压下，只有上辊参与运行）辊缝两侧不一致，导致带钢运行中两侧受力不同，带钢发生跑偏的现象。带钢靠助卷器缠绕到卷筒上，绕行3-5周，助卷器退出，若在助卷器辅助穿带的过程中助卷器皮带发生跑偏现象，也会出现内圈错层。外圈错层主要是在收尾过程中带钢卷取出现错层，收尾有两种形式，一种是分切收尾，即在分切剪处剪断带钢进行收带，一种是切头处收尾，即带钢在切头剪处切断带钢进行收带。前文提到过收尾时转向辊为主动，根据机组示意图可知，不论内圈错层还是外圈错层，主要原因是转向辊的辊缝两侧不一致，外圈错层可能涉及稳定辊及夹送辊。

1.2 降速错层：剪切机组为恒张力卷取，开卷机为速度系统，运行时开卷机速度限幅放开，控制开卷机速度限幅也就是控制了机组的速度，卷取机为张力系统，运行时放开扭矩限幅，控制开卷机的扭矩限度也就控制了卷取机扭矩，也就是控制了机组的实际张力。开卷机的设定扭矩方向与卷取机反向，机组运行实际上是由开卷机通过带钢拉动卷取机及夹送辊及圆盘剪的过程。降速错层是在运行降速的瞬间有3-5层带钢出现错层现象，尤其以高速运行的带钢且卷取机上带钢吨位较大时（8-9吨），易出现降速错层的现象，降速时机组速度由正常的运行速度480m/min降低至75m/min，根据PDA监控显示，在降速的瞬间，带钢实际位置发生偏移0.1mm左右，降速瞬间带钢张力有5%张力的波动，可知，降速错层的主要原因是在降速瞬间，带钢有轻微的偏移量，即带钢受到垂直于机组的力，那么垂直于机组的力从哪里来呢？在运行过程中转向辊上辊参与运行，转向辊的上辊的轴承蹿动量过大造成辊子有晃动是垂直于机组作用力的来源之一，转向辊机架晃动是垂直于机组作用力的来源之一，卷取机重载后轻微下垂与转向辊不平行是造成横向作用力来源之一，卷取机滑道间隙及卷筒与轴头支撑间隙异常都可能会造成降速时卷筒晃动。

2.卷取错层处理

内卷错层、外圈错层：根据错层原因的描述，内圈错层、外圈错层矛头直接指向转向辊与助卷器，发生内外圈错层时，主要是检查、调整转向辊及前面夹送辊及稳定辊的辊缝，调整至两侧辊缝一致。助卷器方面，检查助卷器皮带是否存在跑偏的现象，及时调整助卷器皮带压力及偏斜情况。内外圈错层出现时，及时进行上述调整，内外圈问题便可迎刃而解。

降速错层：降速错层的治理分两个方向：张力瞬间波动和垂直机组作用力。张力波动主要是从电气自动化张力控制角度进行处理，垂直于机组作用力主要是机械专业角度处理。

2.1 张力瞬间波动的处理

2.1.1机组在降速时张力波动原因之一是钢卷过于重，运行起来惯性大，为了克服惯性作用，我们可以在传动系统中对加减速惯量进行补偿，以S120变频器为例，可以利用STARTER软件修改传动参数对转动惯量进行补偿，弥补惯性大带来的张力波动。

2.1.2随着机组投产年限的增加，卷取机旋转时摩擦力也会变化，为了让卷取机作用恒定的力到带钢上，可对其重新进行摩擦补偿，即在STARTER软件中重新绘制摩擦补偿曲线，修改、优化对应的传动参数。

2.1.3调整开卷机、卷取机响应时间，即在降速瞬间开卷机相應速度快于卷取机相应速度，确保降速瞬间开卷机速度先降下来。

2.2 垂直机组作用力处理、

2.2.1转向辊本身机架的晃动及轴承的晃动可以通过测量专心辊轴承蹿动量及转向辊的机架晃动量来解决问题，转向辊机架方面主要是对地脚的固定，确保地脚螺栓无松动，轴承的蹿动主要是千分表对轴承的实际蹿动进行检查，即用千分表在一侧固定，另一侧用撬棍加力，确保蹿动量在 0.02mm内。

2.2.2降速错层在卷取钢卷吨位较大时易出现，根据这一特点，现场测量钢卷吨位较大时的卷筒下垂度，发现卷筒重载时下垂大概3-4mm左右。更换材质较硬的卷筒可以实现减小卷筒下垂的效果，但是更换卷筒工作量大，不易实现，可以通过调整转向辊的水平度，将转向辊驱动侧轻微上抬，确保与卷筒的平行度。

2.2.3卷取机滑道间隙及卷筒与轴头支撑的间隙均可能使卷筒在降速瞬间收到垂直机组的作用力，要保证卷筒与与轴头支撑间隙0.05mm，卷取机滑道间隙为0.15mm。

结束语

上述措施能有效的改善机组的降速错层，随着机组的使用年限的增加，各种零部件的老化，降速瞬间垂直于机组的作用力越来越多，降速错层治理措施有待进一步完善。治理降速错层最直接有效的一种方法就是提前降速，以生产9吨钢卷为例，一旦发生降速错层，可提前降速（5吨降速），将速度降到原有生产速度的一半运行，可以消除错层，但这种方法严重影响机组产能。

参考文献

[1]王东红.卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析与解决方案[J].东北大学学报，2010

[2]史小路冷连轧轧制张力稳定性[J].北京科技大学学报，2000