重卷机组生产线设计探讨

严文超，邰阿媛，柳美玲

（1.马鞍山学院智造工程学院，安徽马鞍山 243100；2.安徽冶金科技职业学院冶金工程系，安徽马鞍山 243000）

0 引言

板带钢可以随意切割分离和拼凑组合，具有通用钢材之称。板带钢具有巨大的包容和覆盖能力，并且能够承受弯曲、冲压等深度加工，其用途十分广泛，其中薄板的需求量也越来越多，在如汽车制造、电器产品[1]、紧密仪表、食品罐头等产品中广泛使用。

为了改善薄板带钢的平直度、表面质量[2]，满足客户不同宽度规格的需求，采用重卷机组生产线能起到积极作用。重卷机列主要由开卷机、入口夹送偏导辊、切头剪、入口展平辊、圆盘剪、破碎机、出口展平辊、液压切尾剪、出口偏导辊及卷取机等设备组成。

某钢轧总厂新增一条重卷机组生产线[3]，机组生产线具有拉矫、切边、表面检查、涂油、分卷等相关功能，以达到改善薄板带钢质量、满足客户要求。

1 确定生产线技术数据

为了设计的重卷机组能够充分适应生产线整体生产节奏，设计时应充分了解、确定相关技术数据。

1.1 产品大纲及产量计算

该钢轧总厂每年拟处理带钢（机组入口量）30 万吨，其中汽车外板16 万吨。随后根据品种（CQ、DQ、DDQ、EDDQ、SEDDQ、HSS 等）、规格（厚度、宽度）确定产品大纲，其中年有效工作时间见表1。

表1 重卷机组年有效工作时间统计 h

对不同的产品规格分布和机组工艺参数，分别计算卷重、卷数、实际产量、速度、工作时间、间隙时间、每卷生产时间、小时卷数、生产时间（产量对应的生产时间）、小时产量等，最后校核、调整不同产品大纲计算的产量和年度额定工作时间。

1.2 相关生产参数

根据生产使用的原料及工艺情况，确定相关参数，主要包括：原料抗拉强度、屈服强度、产品品种、表面钝化处理（无铬/有铬）、耐指纹处理、表面涂油；入、出口处钢卷规格，如带钢厚度、宽度和钢卷内径、外径及重量；需拉矫的带材规格（带钢厚度、宽度、屈服强度、速度）；机组主要技术数据，如带钢运行方向及作业线标高、穿带速度、机组运行速度、正常生产时的开机及停机加减速时间、快速/紧急停机时间、切边宽度、废边卷尺寸等。

1.3 张力的计算和控制

在带钢通过开卷机、拉矫机、卷取机单机设备时，必须进行张力控制、使板带具有一定的张力，以确保板带的平整度指标并防止带钢跑偏。但张力超过一定范围，则有可能会出现断带情况，而张力过小又易引起带钢跑偏而影响产品质量。经过计算及选取，确定的张力及机组速度如表2 所示。

表2 张力及机组速度

2 工艺流程

生产汽车外板产品时，拉矫机辊系打开，不具有拉矫功能。但在生产普通规格板带的工况下，带材厚度为0.40～2.0 mm（最大宽度2000 mm）、2.0～2.5 mm（最大宽度1550 mm）时拉矫机可以投入，在带材厚度1.3 mm 时拉矫最大延伸率可达到2%。机组中的切头剪和分切剪的剪切能力按厚度2.8 mm 设计。

具体工艺流程为：①上卷，重卷检查机组的来料带卷由吊车运到机组入口的固定鞍座上，再由上卷小车进行输送，上卷过程中测径、测宽；②开卷，机组采用手自一体的上开卷和手动下开卷工作方式，开卷机将带卷打开、开头机将带头打开并开始送料、CPC 系统开始工作将带材和机组中心对准；③矫平带头、带尾；④切除废带头，同时收集废料；⑤穿带；⑥焊接带材的卷与卷头尾；⑦剪切边部焊接焊缝并冲剖分孔；⑧矫直带材，拉矫机中间挤干并吹扫带材的表面水分、检测出入口张力；⑨检查带材上、下表面的质量；⑩如果需要剖分，剖分带材；⑪剖分后分离；⑫带材表面涂油；⑬分切，将带材切断或取样（收集废料及取样料，为了带材卷齐使用EPC 系统）；⑭带材转向或剖分带材导向；⑮带材卷取；⑯打捆、称重；⑰成品钢卷存放。

3 主要设备及技术参数

根据厂房结构，对重卷机组生产线进行产线布置（产线自右往左布置）。根据工艺流程及生产线设计，该套重卷机组生产线包含如下设备单机：鞍座和上卷小车；开卷机，包括下压辊、轴头支承；配备了CPC支架的开头机、五辊矫直机；切头剪，包括1#废料小车、切头导板；1#夹送辊；焊机；月牙剪；吸油辊；2#夹送辊；入口张力辊；矫直机（拉伸弯曲）；挤干辊+风干装置；张力计辊+出口张力辊；1#转向辊；纠偏辊+纠偏CPC 支架；2#转向辊；圆盘剖分剪；卷边机；圆盘剪后导板；检查站（转向辊组及反光镜）；张力辊；3#夹送辊；静电涂油机；分切剪；取样小车；2#废料小车；1#出口转向辊及EPC 光电架；卷取轴头支撑；1#卸卷小车及鞍座；1#卷取机；卷取下压辊；1#皮带助卷器；卷取过渡平台；卷取钢结构平台；2#出口转向辊及EPC 光电架；2#卷取机；2#卸卷小车及鞍座；2#皮带助卷器；自动打捆机；转运小车；称重装置等。

设计时需要详细了解该重卷机组生产线的单机设备技术参数，本文将以开卷机为例详细介绍。

3.1 开卷机主要技术参数

（1）带卷，外径为2150 mm（最大）、内径为610 mm，最大卷重45 t。

（2）带材，宽800～2000 mm，厚0.4～2.5 mm。

（3）开卷张力分别为9～30 kN（带厚0.4～1.3 mm）、30～50 kN（带厚1.3～2.5 mm），穿带速度为30 m/min。

（4）最大工作速度360 m/min（带厚0.4～1.3 mm）、180 m/min（带厚1.3～2.5 mm）。

（5）卷筒涨缩范围、橡胶套筒，需要和生产线整体规格范围保持一致。

（6）压辊尺寸为Φ250×800 mm，本体浮动范围为±150 mm。

（7）开卷机主电机为交流变频电机，功率为450 kW。

（8）液压缸方面，卷筒涨缩液压缸规格为Φ250/Φ100×142 mm，本体浮动液压缸规格为Φ200/Φ110×220 mm，压辊摆动液压缸规格为Φ63/Φ45×320 mm，3种液压缸的数量为1 个、工作压力为14 MPa。

（9）稀油循环油泵的流量为41.6 L/min，工作压力为0.63 MPa。

（10）开卷下压辊的主要技术参数有压辊规格及液压缸的规格、数量、工作压力，开卷轴头支承主要技术参数是液压缸的规格、数量、工作压力。

3.2 其他设备

除了开卷机，其他设备的主要技术参数见表3，拉矫机的总装图如图1 所示。

图1 拉矫机总装图

表3 其他设备的主要技术参数

4 结束语

某钢轧总厂新建的重卷机组生产线单机设备安装调试非常顺利，经过联调联试，该重卷机组生产线已完成试车工作；目前已进入投产使用阶段，并且运行良好，有力地保障了带钢产品的生产效率和表面质量，满足客户需求，并且提升了产品的环保竞争力。