卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析和解决方案

卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析和解决方案针对国内某酸轧机组使用的卡罗塞尔卷取机消灭的卷取错层问题,通过对卡罗塞尔卷取机卷取的受力分析,提示了卷取错层的本质缘由在于末架轧机到卷取机之间的带钢内部存在弯曲应力,分析了引起带钢内部弯曲应力的缘由,通过机械和电气等方面实行相应的措施后,解决了卷取错层的问题.同时分析了大转盘转动过程中大转盘的角加速度与转角位置之间的定量关系,为提高大转盘转动过程中卷取张力动态把握的稳定性供给了理论依据和解决方案.《东北大学学报〔自然科学版〕》【年(卷),期】2023(031)0124(P1733-1736)卡罗塞尔卷取机;卷取错层;受力分析;弯曲应力;张力动态把握王东红;张淯淳;邸洪双【作者单位】110004;202383;上海宝信宝立自动化工程202383;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点试验室,辽宁沈阳110004【正文语种】中文卡罗塞尔卷取机进展卷取不仅可以大大减小投资本钱和占地面积,而且可以保证卷取质量和生产效率。国内外有关卡罗塞尔卷取机的争论报道很少[1-6],卡罗塞尔1111、助卷器和带头三者速度相等时,带头顺当地引入助卷器,在卷取张力电流的作用下,带钢随即绷紧并建立卷取张力,当卷取确定圈数后,助卷器退出,180°12),进入正常卷取状问题,该问题直接影响到机组的正常运行,并对下道工序的生产带来不利影响。本文就国内某酸轧机组使用的卡罗塞尔卷取机卷取错层问题的机理进展了分析,并针对该问题进展了对策争论。1Fig.1OperatingprincipleofCarrouselcoiler错层问题产生的缘由在轧制力的作用下,带钢被末架轧机工作辊紧压,将此处的带钢视为一个固定约束;另一方面,在卷取端,带钢可以沿芯轴轴向移动,将此处的带钢视为一个活动端,为此可以布的纤维条组成,假设组成带钢的各个纤维条的变形均匀分布,那么在带钢卷取过程中就会避开错层现象的发生,但是轧制后的带钢或多或少地存在确定的板形缺陷,在卷取过程中组成该悬臂梁带钢的各个纤维条纵向变形分布发生动态变化,使得带钢内部产生附加拉压变形。依据悬臂梁变形原理,附加拉压变形会引起卷取机处的带钢产生移位,最终导致错层现象的发生。文献[7-10]给出了有关张力对卷取过程影错层的产生消灭随机性。在助卷过程中,助卷皮带与带钢之间的压力分布不均导致产生具有不确定性。由上述分析可知,导致错层产生的缘由在于末架轧机到卷取机之间的带钢内部存在附加拉压变形,使带钢产生镰刀弯。带钢内部存在附加拉压变形的缘由是多方面的,在助卷时,带钢和助卷器皮带之间的压力不均导致组成带钢的纤维条产生附加拉压横向应力分布发生转变导致错层的消灭;带钢纵向平坦度缺陷特别是单边浪使带钢内部产生附加拉压变形。可见,导致带钢卷取错层的缘由相当简洁,下面对某些重要因素进展具体理论分析。卷取错层的理论分析助卷对错层的影响2,助卷器皮带张力使助卷器皮带紧紧地包住芯轴,由于安装精度传动侧抱紧力大于操作侧,抱紧力沿横向呈线性分布,分布力表示如下：式中：b;q1,q2在助卷过程中芯轴在张力电流的驱动下带动皮带以同速度运行,该速度大于带钢速取。dx×dθ2γ,dx×dθ力计算如下：式中：r);μ(2)对θt(4)中的平均值与错层无关,消退式(4)中的平均值成分,得助卷带钢附加应力表达式：得到最大应力：式(7)具有重大的应用价值,不妨称之为卡罗塞尔卷取机助卷方程。该方程反映了偏助卷引起的错层打算于偏助卷程度、当前带头牵引位置和带钢厚度。偏助卷程度越大,带钢越薄,错层越严峻。在第一圈卷取过程中,随着带头牵引位置的前移,错层越来越大,在到达角度α+β+π就解释了为什么会消灭卷取抽心。从这里可以看出,为了消退卷取抽心,必需尽量保2Fig.2Forceanalysisofauxiliarycoiler芯轴轴承间隙对错层的影响助卷完成后,助卷器释放且助卷器侧支撑臂撤回,大转盘转动,助卷器侧支撑臂撤回时3,芯轴下垂使带钢向传动侧移动,导致操作侧带钢产生附加拉应力,传动侧带钢产生附加压应力,由于弹性回复的缘由使带钢产生的附加应力释放,带钢又回到正常位置,由此从操作侧看带钢产生向内错移沟,芯轴间隙越大,向内错移沟越明显。同样道理,当大转盘转动完毕芯轴转到卸卷位置,钢卷小车侧位置,由此从操作侧看带钢产生向外错移筋,芯轴间隙越大,向外错移筋越明显。3Fig.3Mandreldroppingduetoitsbearinggap大转盘转动对错层的影响在大转盘转动过程中,芯轴一方面在自转,另一方面要随着大转盘的转动进展公转,芯因而芯轴确实定角加速度等于公转角加速度,在大转盘转动的不同位置,公转角加速度不同,因而需依据大转盘转动位置确定相应的角加速度,进而确定相应的补偿电流,才能保证芯轴动态张力把握的稳定性。否则,动态张力的猛烈波动会导致带钢应力分布的变化,也会导致错层的消灭。解决卷取错层的方案案来解决卷取错层的问题。机械设备调整从式(7)可以看出,助卷引起的错层打算于助卷皮带和带钢之间的接触压力横向分布,横向分布越不均匀,越简洁消灭抽心问题。为了使助卷皮带和带钢之间的接触压力横向分布尽量均匀,必需调整助卷皮带和转向辊的水平度,使之与芯轴轴线尽量平行。待卷取完成后,大转盘旋转前检查卷取机芯轴的平行度;在卸卷位置,建张状况下,通过外支撑臂托起和放下,检查操作侧/传动侧张力差;调整夹送辊和转向辊的垂直度和水平度;调整助卷皮带的安装位置;确认卷取机的轴承状况,特别是在旋转过程中是否震动等。通过以上作业从根本上解决了卷取内圈、外圈溢出边和错层问题。电气把握优化大转盘的不同转动位置的卷取机角加速度的影响,为此必需正确地计算大转盘转动不同位置卷取机的角加速度。具体计算过程如下：θ[0.01°],n[0.1r/min],依据把握程序,当θ≤16000,有θ＞16000n＞15012.043rad/s2;n=150引起张力的波动,需要经过斜波发生器处理。θ≤16000大转盘的转动角速度为ω[rad/s],计算如下：通过前面的分析可以得到在大转盘转动过程中各个位置卷取机的角加速度值,依据这一结果对各个位置的电流进展补偿,并依据张力反响值与设定值的大小关系来增大或者减小补偿系数;调整卡罗塞尔旋转时卷取张力把握的比例增益,增大比例增益塞尔旋转的速度,延长卡罗塞尔旋转的时间,使得张力调整更平稳。结论依据卡罗塞尔卷取机卷取的受力特点,提示了卷取错层的本质缘由在于末架轧机到卷取机之间的带钢内部存在弯曲应力。导致带钢内部存在弯曲应力的缘由是多方面的,包括偏助卷、芯轴轴承间隙、大转盘转动时张力波动、单边浪缺陷和压辊偏压。本文对助卷过程进展了具体分析,建立了卡罗塞尔卷取机助卷方程,依据该方程可以很好地解释钢卷抽心现象。最终对大转盘转动过程中大转盘的角加速度与转角位置之间的关系进展了分析,提示了二者之间的定量关系,该关系对于大转盘转动过程中卷取张力动态把握具有重要的参考价值。某酸轧机组通过在机械和电气等方面实行相应的措施后,不但解决了卷取错层问题,参考文献：AndoN,KogaK,MisawaY,etal.Integratedprocessofpicklinglineandcoldrollingmill(CDCMprocess)atKimitsuworks[J].NipponSteelTechnicalReport,1986,31：57-67.ShimizuY,IwataniJ,YamasakiY,etal.Developmentofnewhotrollingprocessforthinstriprolling[J].TechnicalReviewMitsubishiHeavyIndustries,2023,37(2)：45-47.姜世平,焦时间,张娜,等。Carrousel卷取机主机构造及运动、动力参数分析[J]。机械设计,2023,24(10)：18-21。(JiangShi-ping,JiaoShi-guang,ZhangNa,etal.MainenginestructureofCarrouselcoilerandanalysesonkinematicsanddynamicsparameters[J].JournalofMachineDesign,2023,24(10)：18-21.)FujiwaraS,YanagishimaF,KishidaA,etal.Outlineoftemperandprocessinglineforsteelcoils[J].KawasakiSteelTechnicalReport,1985(11)：44-53.王首峰。卡罗塞尔卷取机张力把握系统的争论[J]。梅山科技,2023(4)：58-60。(WangShou-feng.Researchontensioncontrolsystemforcarrouselcoiler[J].MeishanTechnology,2023(4)：58-60.)EdwardsWJ,BoultonGJ.Thescienceofcoilwinding[J].AISESteelTechnology,2023,78(11/12)：23-33.BorghesiM,ChiozziG.Shapecontrolthroughtensiondistributioncontrolcoldstriprolling[C]∥ProceedingsoftheMineralWasteUtilizationSymposium.Chicago,1980：760-771.ParkK,KimH,HwangJH.Designofanadaptivetension/velocitycontrollerforwindingprocesses[C]∥IEEEInternationalSymposiumonIndustrialElectronics.Pusan,2023：67-72.[J]。北京科技大学学报,2023,22(3)：370-373。(ShiXiao-lu,ZouJia-xiang,HeRu-ying,etal.Stabilityofcoldtandemrollingtension