無芯卷取機主卷取改進裝置的設計

郭換利

（天津天重中直科技工程有限公司，天津 300409）

1 引言

無芯卷取機是帶鋼生產中的常見設備，特別是在熱軋窄帶鋼生產中[2]。無芯卷取機是把熱軋后的帶鋼卷取成鋼卷，便于儲存和運輸。該設備相對其它收集設備來說，重量輕，設備結構簡單，事故率低，維修成本低。無芯卷取機的卷取速度大約在10～16.5 m/s，帶鋼從末架軋機出來，通過爬坡輥道進入卷取機開始，完成卷取，卸卷和回復初始位大約為35 s。在卷取過程中任何一個環節都能成為制約卷取速度的瓶頸，特別是帶鋼的第一卷卷取，該環節是事故多發區。

初始位置時，四輥驅動輥的中心線在一個固定的圓上，四根驅動輥的輥徑一致，其切線也組成一個圓。切線圓是帶鋼第一圈卷取時的軌跡，帶鋼鋼頭沿著切線圓，分別依次接觸四根驅動輥，四根驅動輥在動力的驅動下高速旋轉，在摩擦力的作用下，將帶鋼卷取成鋼卷。

2 現有的無芯卷取機結構介紹和性能分析

無芯卷取機主要由主傳動部分和卷取部分組成。主傳動部分由電機和分配箱組成，分配箱有5根或6根輸出軸。如圖1所示，卷取部分由夾送輥裝置[3]、主卷取裝置和卸卷裝置組成。主傳動部分和卷取部分由萬向軸聯軸器連接，傳遞動力。主卷取裝置如圖2所示，由兩根與傘形齒輪連接的1#、4#驅動輥和固定在擺臂上，可以擺動的2#、3#驅動輥組成。四輥驅動輥和夾送輥安裝在卷取支座上，通過萬向聯軸器和分配箱連接。1#和4#驅動輥是固定輥，2#和3#驅動輥安裝在擺臂上，隨著鋼卷的增大緊貼鋼卷外側而擺動。初始時，四根驅動輥的切線組成一個切線圓，1#和2#驅動輥、3#和4#驅動輥之間裝有抱盒，起到過渡和引導帶鋼的作用；2#和3#驅動輥之間初始時有2～4 mm的縫隙，防止2#和3#驅動輥初始時撞擊。四根驅動輥的直徑相等，轉速相等，四根驅動輥和抱盒組成一個相對封閉的圓形空間。

圖1 無芯卷取機的卷取部分

圖2 主卷取裝置

無芯卷取機生產時，帶鋼經過爬坡輥道經入口導槽，進入夾送輥；夾送輥上、下兩輥直徑上大下小略微差異，上夾送輥的線速度略大于下夾送輥，線速度的差異使得平行的帶鋼在運行時改變方向，在向前運行的同時向下彎曲；然后經過夾送輥后的出口導槽進入到4根驅動輥和抱盒組成的一個圓形空間內；在4根驅動輥的作用下，帶鋼卷取成成品鋼卷；當一卷帶鋼卷取完成后，由卸卷裝置上的氣缸將擺臂打開，成品帶鋼落入到成品滑槽內；由成品鏈將成品運走，完成卷取。

當帶鋼開始卷取時，帶鋼鋼頭經夾送輥后的出口導槽進入到卷取裝置時，帶鋼鋼頭首先接觸1#驅動輥，1#驅動輥旋轉，帶鋼鋼頭貼緊輥面上的切點進入到抱盒1的圓弧內面；沿著抱盒1的圓弧內面，帶鋼鋼頭接觸上2#驅動輥的輥面；沿著2#驅動輥輥面，經過“三角區”帶鋼鋼頭接觸上3#驅動輥的輥面；然后順著3#驅動輥的輥面，帶鋼鋼頭接觸上抱盒2的圓弧內面；最后，帶鋼鋼頭接觸4#驅動輥的輥面，接觸到后面進入的帶鋼，鋼頭被埋到跟進的帶鋼里，完成帶鋼的第一圈的卷取。

現有的無芯卷取機主卷取機部分4根驅動輥中，在1#和2#驅動輥之間的空隙內裝有抱盒1，3#和4#驅動輥之間的空隙內也裝有抱盒2，4#和1#驅動輥之間有跟進的鋼帶阻止帶鋼鋼頭“扎鋼”。2#和3#驅動輥分別安裝在兩個擺臂上，隨著鋼卷的增大，它們托著鋼卷繞擺臂中心擺動，距離逐漸增大。在卷取初始前兩輥之間存在2～4 mm的距離，兩輥之間形成一個“三角地帶”，當帶鋼鋼頭沿著2#驅動輥的輥面去接觸3#驅動輥的輥面時經過這個“三角區”，有時它就不會沿著這個“三角區”的上表面運行，而是向其他方向運動，頂在第三根驅動輥面的某一點上，或者直接纏繞在第二根驅動輥輥面上，不能完成帶鋼的第一圈的卷取，造成“跑鋼”，“扎鋼”等事故，影響生產。無芯卷取機工作時完成第一圈卷取是關鍵性的。

3 對現有技術的改進設計

由于第一圈卷取至關重要，無芯卷取機的主卷取裝置，在4根驅動輥的2#和3#驅動輥之間的“三角區”中，設計一種裝置，去填補這個區域及彌補間隙，使得帶鋼鋼頭進入時能順利通過，不會“跑鋼”。該裝置包括一個和輥面等長，兩面帶圓弧，兩頭有連接裝置的過梁和驅動輥的軸承蓋作成一體，直接安裝在2#驅動輥兩端的軸承座上。該裝置的核心部分是過梁裝置，過梁裝置的兩個圓弧面與驅動輥的圓弧同心，高度方向上，隨著鋼卷的增大，不能和鋼卷發生碰撞。該裝置結構簡單，加工安裝方便。

將無芯卷取機主卷取裝置2#驅動輥兩端的軸承蓋去掉，將過梁裝置裝上，在初始狀態開始卷鋼時，保證過梁裝置的一個圓弧面和2#驅動輥的輥面基本貼合，另一個圓弧面和3#驅動輥的輥面基本貼合，間隙調整合適，保證第一圈鋼的順利卷取。

現有的卷取裝置沒有過梁裝置，改進的卷取裝置裝入過梁裝置，和4根驅動輥、抱盒裝置組成一個圓周封閉空間，帶鋼可以很好地完成第一圈的卷取。

如圖3所示，當帶鋼鋼頭通過夾送輥、出口導位，進入主卷取裝置，帶鋼鋼頭如圖3所示，首先接觸上1#驅動輥的內側輥面；沿著抱盒1內面，接觸上2#驅動輥；帶鋼鋼頭此時在過梁裝置的作用下，迫使其沿著原有圓弧軌跡運動；經過3#驅動輥，抱盒2，4#驅動輥，帶鋼鋼頭接觸上后面跟進的帶鋼，帶鋼鋼頭被埋在內部，順利完成第一圈的卷??；在4個驅動輥的作用下，帶鋼被依次卷?。浑S著帶卷的增大，裝在擺臂上的2#、3#驅動輥繞著擺臂的中心擺動，最后完成卷取過程。

4 實際應用效果

我公司生產的2T無芯卷取機在廣東某不銹鋼有限公司，應用于帶鋼生產線，生產初期應用效果良好。隨著市場的變化，帶鋼產品厚度2.0 mm已經無法滿足市場的需求，客戶需求1.8～1.6 mm的帶鋼。該生產線調整軋鋼工藝和節奏，生產該系列產品，這是對我公司生產的2T無芯卷取機提出更高的要求，生產節奏加快，卷取速度更高，帶鋼厚度變薄。當軋制速度加快，帶鋼變薄時，帶鋼鋼頭更加不規則，出現不同的形狀，帶有一定的毛刺，這樣的帶鋼卷取時，特別是第一圈卷取時特別容易“跑鋼”，且卷后鋼卷不齊，嚴重制約生產節奏。通過我們對該無芯卷取機主卷取機裝置改進后，帶鋼能夠順利的完成第一圈的卷取，且對鋼頭的形狀沒有了太高的要求。該過梁裝置在卷取過程中，對鋼卷的形狀起到一定的修復作用，使得鋼卷外形更加整齊、美觀。

圖3 新技術方案主卷取裝置示意圖

5 結論

在現有的無芯卷取機上安裝過梁裝置后，帶鋼鋼頭在一個相對封閉的圓形空間的運動，能夠順利完成第一圈的卷取，確保卷取順利完成。隨著生產工藝的改進，帶鋼產品越來越薄，特別是1.5 mm以下的薄帶，對無芯卷取機的要求越來越高。帶鋼越薄，卷取時帶鋼頭越容易發生“扎鋼 ”、“跑鋼 ”，生產事故頻繁。設計該過梁裝置，保證在現有卷取產品的基礎上，完成更薄、更寬的帶鋼產品的卷取工作，滿足了更高生產工藝的要求。

[1]馬景良，郭換利.無芯卷取機卷取裝置的改進裝置：中國，201120367163.5[P].2012-06-06.

[2]何豐玉，孫立國，黃睿.熱軋帶鋼無芯卷取機：中國，200620025355.7[P].2007-05-16.

[3]許石民，孫登月.板帶材生產工藝及設備[M].北京：冶金工業出版社，2008：164-169.