改進開卷機張緊系統，提高材料利用率

文/劉彪

摘要：為解決開卷機脹緊鋼卷時造成的鋼帶尾端塑性變形而產生5%～7%廢料的問題, 運用摩擦理論進行試驗, 使原開卷機脹緊系統工作壓力從8MPa降至0.5MPa, 使尾端廢料不大于2%, 達到理想效果。從而為工廠節約大量優質鋼板, 提高材料利用率, 取得較大的經濟效果。

關鍵詞：開卷機：改造：材料利用率

1 、前言

開卷落料堆剁生產線(以下簡稱開卷線) , 是現代鋼桶制造工業必不可少的工藝設備。它具有：生產率高；工藝成本低；材料利用率高等特點。

開卷線正常生產過程中, 我們發現當臨近卷尾時, 由于脹緊系統壓力過高所致, 在鋼板邊緣產生拉伸變形, 使鋼卷產生約10米的工藝廢料。約占鋼卷總量的5%( 實際值) 。如果按年開卷5千噸計算(工廠計劃量) , 每年將損失浪費優質冷扎板為250噸。按照平均價5000元/ 噸計算, 其經濟損失為125萬元。再者, 尾端廢料的波浪形皺褶對清洗輥, 擠干輥造成嚴重損壞。如此巨大浪費促使我們對此進行改造。

2、開卷機工作原理

開卷機卷筒為雙向液壓脹縮式結構(見圖1) , 卷筒旋轉由直流電機驅動。

開卷機的功能是將固定在卷筒上的鋼卷, 按生產速度的要求, 把鋼卷展開, 使鋼帶進行清洗, 矯直, 落料, 堆垛等生產過程。

圖1?開卷機動作示意圖

開卷線工作示意如圖2。

圖2?開卷線工作示意圖

3、研究與分析

鋼卷卷尾約10m的工藝廢料, 很明顯是由脹緊爪過大的脹緊力造成的, 為此, 我們對開卷機的脹緊系統進行了研究, 按傳統的摩擦力計算(摩擦力等于摩擦系數乘以正壓力) 得出脹緊油缸的工作壓力在5～8MPa之間, 這與原設計的工作壓力:8MPa基本是一致的, 降低卷尾廢料必須從降低脹緊油缸的工作壓力著手。

我們通過對摩擦理論進一步學習研究, 認識到在開卷線上落料的冷軋板(精整表面, 無光精軋) 可以認為是一個光滑表面,如果我們提高脹緊爪的光潔度, 就可以按照光滑表面摩擦來進行研究。

開卷機是通過靜摩擦將轉動扭距傳遞到開卷線上。開卷機脹緊之后, 脹緊爪與鋼卷產生真實接觸, 那么其間產生的摩擦阻力與實際接觸面積有關而與正壓力無關。開卷機脹緊系統只需在脹緊時, 使脹緊爪與鋼板之間形成真實接觸。

基于光滑表面的摩擦沒有具體的計算依據只能通過試驗來取得數據, 于是我們通過試驗減少脹緊系統工作壓力使之達到讓脹緊爪與鋼卷之間形成真實彈性接觸。

(1) 試驗:

我們在開卷機脹緊液壓系統上增加了泄壓回路, 安裝了一個遠程調壓閥, 以便使系統壓力能夠根據我們需要進行調整, 以達到最佳壓力值。在8MPa～0區間, 用近似黃金分割法以0.6倍逐減壓力值, 進行調試。

調試結果如表1。

表1?調壓試驗數據

(2) 調壓試驗結果分析:

① 4.8～1.04MPa嚴重塑變區, 脹緊爪脹緊力強。

② 0.62～0.372M Pa彈性真實接觸區脹緊爪脹緊力能夠滿足生產要求。

③ 0.2～0.1MPa有打滑現象, 脹緊爪脹緊力不夠。

(3) 結論

在正常工作條件下, 0.372MPa 即能滿足工作要求, 但是為了安全起見, 選工作壓力0.5MPa 。

4、改造實施方案及結果

(1) 提高脹緊爪的精度及脹緊爪外圓面的表面質量, 以保證脹緊爪與卷材內徑表面之間良好的接觸。

(2) 根據試驗結果對原開卷機的液壓回路進行改造,增設減壓閥、壓力繼電器等以保證系統在0.5MPa下穩定的工作。

(3) 改造后的液壓系統, 保留了較高的初始工作壓力(≥5MPa) , 以矯正鋼卷在貯運過程中鋼卷內孔的變形, 使鋼卷內孔與脹緊爪外表面完全接觸, 實際觀察表明:在卷筒上的鋼卷直徑在700mm以上時5MPa的系統壓力, 脹緊爪不會造成鋼板邊緣的變形和皺褶。

(4) 開卷機脹緊系統工作壓力從8MPa降至0.5MPa后, 鋼卷卷尾廢料由5%降至1.2%。