热连轧卷取机穿带通道导板及弧形板优化设计

肖雅文 何奕平

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618013)

多家钢厂反映在热连轧生产过程中，时有发生带钢质量不稳定的情况，当带钢通过夹送辊进入卷取机卷取的过程中，存在带钢表面时有划伤和偶发带头折叠，甚至堆钢的现象。这一现象造成了成材率和合格率的降低，严重制约生产效率，给钢厂带来经济损失。常见的卷取结构如图1所示，带钢进入夹送辊时，通过上夹送辊压下力，使带钢头部向下弯曲，通过出口导板进入卷取机卷筒与1、2、3号助卷辊之间的缝隙，紧绕在卷筒上，待卷3～5圈后，建立稳定张力，直至卷取结束。

1 原因分析

根据采集带钢质量问题的特征，模拟不同卷取阶段带钢的运行轨迹，发现以下四个问题：

(1)1号弧形板尖点位置靠近辊面，与辊面高差不足。

如图2所示，在卷取机工作时，带钢到达1号助卷辊后，助卷辊快速压住带钢，对带钢头部进行二次弯曲，带钢头部在1号弧形板的引导下，向2号助卷辊运行，继续卷取。

1—1号助卷辊 2—1号弧形板

1—1号弧形板 2—1号助卷辊

图3 1号弧形板与1号助卷辊间隙放大视图

Figure 3 Enlarged clearance view of No.1 curved plate and No.1 wrapper roller

如图3所示，1号弧形板尖点到1号助卷辊辊面的切线距离设计为b，弧形板厚度为c，此时弧形板到助卷辊间隙为a。从带钢运行轨迹和工作原理分析，当设备在现场使用一段时间后，1号助卷辊会发生磨损，使间隙a增大，然而此时间隙已经大于最小带钢卷取厚度1.2 mm。若考虑带钢有翘头，带钢通过1号助卷辊后到达间隙时，导致带钢钻进间隙的概率增大，可能产生钢卷带头折叠，影响成卷质量，甚至发生带钢缠绕助卷辊，导致堆钢。

(2)卷取机上导板端部设计缺少过度圆弧。

如图4所示，卷取机工作时，夹送辊出口活门、出口导板和卷取机上下导板对带钢共同起导向作用。然而在卷取钢卷直径≥2 m时，模拟带钢运行时可能会与卷取机上导板的尖点刮蹭，导致带钢表面划伤，刮蹭接触点见图中标记“X”处。

1—出口活门 2—卷取机上导板 3—模拟带钢 4—出口导板 5—卷取机下导板

1—出口活门 2—模拟带钢 3—出料辊

图5 模拟在出口活门关闭时带钢的运行轨迹

Figure 5 Simulated strip track of closed outlet valve

1—2号弧形板

图6 2号弧形板

Figure 6 No.2 curved plate

1—1号弧形板 2—1号助卷辊

(3)夹送辊出口活门关闭时与出料辊间隔距离大。

当带钢通过夹送辊向下一台卷取机运送钢卷时，出口活门关闭本台卷取机通道，引导带钢送往下一台卷取机。然而模拟带钢运行轨迹发现当出口活门关闭时，与出料辊距离δ过大，导致带钢通过出口活门后，存在直接撞击出料辊辊面后弹起的现象，如图5所示。若考虑此时为薄带钢或超薄带钢，则会出现带头上翘，飞飘的现象。

(4)卷取机2号弧形板积水。

根据现场调研发现，卷取机2号弧形板存在弧形面冷却水存积的问题，如图6所示，未排出的积水存积在图中标记的“Y”处。在卷取穿带过程中，当带头通过2号弧形板时，导致积水跟随带钢卷取进入带钢夹层，冷却后在带卷表面形成水印，影响带钢表面质量。

2 优化方案

如图7所示，根据之前的分析，本次优化将1号弧形板尖点距离1号助卷辊切线的距离b适当增大，使卷取时带钢头部与1号弧形板的接触点位置下移，远离间隙a，同时使弧形板与助卷辊之间的间隙a减小，使其在1号助卷辊磨损后仍小于或接近最薄带钢厚度；另外，本次优化将弧形板厚度c增大，更有利于应对厚规格带钢的冲击和引导带钢通过，提高了弧形板的使用寿命。

如图8所示，根据之前的分析，本次优化将卷取机上导板的尖点倒圆，避免带钢运行时与尖点刮蹭，大大降低了带钢划伤的情况和卡阻的概率，提高了钢卷表面质量。

如图9所示，本次优化将夹送辊出口活门改进为活动段和固定段两段式交叉过渡结构，消除了出口活门与出料辊间的间隙，更好地为带钢导向，确保薄规格带钢头部持续有导板支撑，不会改变运行方向，减小带钢头部与出料辊辊面的冲击，优化后，带钢头部通过时，飞飘现象得到控制，带钢运行轨迹几乎水平。

1—出口活门 2—卷取机上导板 3—模拟带钢 4—出口导板 5—卷取机下导板

1—出口活门活动段 2—出口活门固定段 3—模拟带钢 4—出料辊

如图10所示，根据之前的分析，本次优化将2号弧形板加工成多个∅30 mm的排水孔，同时将孔的上表面倒圆R10，避免划伤带钢。优化后的2号弧形板，消除了弧形板冷却水不能完全排出的现象，避免积水进入带钢夹层，提高了钢卷表面质量。

1—No.2弧形板

3 结论

通过对钢厂带钢质量不稳定的问题分析、研究设备结构、模拟带钢运行轨迹以及优化方案现场检验，改进后的方案有效提高了钢卷表面质量，明显降低带钢表面划伤的现象，基本消除带钢头部折叠和带钢堆钢的情况，值得在新建或技改的热轧项目上推广应用。