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第4节卷取机1卷取机的用途和类型2带钢卷取机3线材卷取机一、卷取机的用途和类型（1）用途收集超长轧件，将其卷取成卷以便于贮存和运输。卷取机是轧钢车间的重要辅助设备，在带材和线材生产中均被广泛应用。（2）类型热带卷取机冷带卷取机线材卷取机带钢卷取机二、带钢卷取机（一）对卷取的要求1）张力卷取：保证板型，降低轧制力；2）降转速卷取：张力恒定，线速度恒定，随卷直径的增大，卷取转速降低；3）便于卸卷：张力作用下，带钢在卷筒上被卷紧；4）卷筒具有足够的强度与刚度：张力作用下，卷筒径向压力增大。综上，要求卷筒具有：胀缩功能和调速功能（二）带钢卷取机的结构卷取装置：使带钢成卷的装置；传动装置：保证卷筒转速逐渐降低。（1）热带钢卷取机热带钢卷取机是热连轧机、炉卷轧机和行星轧机的配套设备，有多种型式：地上式、地下式、有卷筒式、无卷筒式等。由于地下式卷取机具有生产率高、便于卷取宽且厚的带钢、卷取速度快而钢卷密实等特点，所以现代热连轧生产线上主要采用地下式卷取机。1）设备布置与卷取工艺①地下式卷取机的配置这种类型的卷取机位于工作辊道的下面，所以称之为地下式的卷取机。特点：工作条件恶劣，处于连续交替作业，生产节奏快。结构：由夹送辊、前后导尺、导板、助卷辊、卷筒组成。具体见F12-1。②卷取工艺——控制速度以控制卷取张力。——带钢卷取。卷取工艺过程：（1）控制张力必须控制速度：当带钢头部离开轧机以后，辊道的速度必须大于轧制速度，目的是防止堆钢。而进入夹送辊以后，夹送辊的速度必须大于轧制速度，以建立张力。（2）助卷辊的作用：轧件头部经导板进入卷筒与助卷辊之间，卷上2-3圈以后，助卷辊方可松开（厚板除外）。（3)卷筒与轧机同步加速，卷取。（4）卷取终了，必须使夹送辊速度小于卷筒速度，以维持张力。而且卷取速度应低，以保持稳定。一般现代化的卷取机最大卷取速度v=30m/s，卷重：45t，带钢厚度达：25mm；全部采用计算机控制，大卷重、高速化以提高生产能力。1700三辊式卷取机的结构（地下式）卷取速度：8-22m/s，卷重：30t；它由张力辊、卷筒以及助卷辊组成。1）结构与组成：张力辊：由上下辊组成（D1/D2=2：1，以利咬入。同时上辊偏向前方，以利轧件下弯），用气缸调整上辊的开闭；辊缝用千斤顶调整。张力辊前有风动导尺，其作用是使带钢边缘齐整。张力辊后有导板，使带钢能顺利进入卷筒。在有多台卷取机的情况下，上辊抬起，使带钢通过它进入下一台卷取机。轧件带钢热连轧机地下式卷取机2）卷筒：在高压下能实现胀缩，要有足够的强度与刚度。要有辅助支承，以增加刚度。一般采用四棱锥式或斜楔式的斜面柱塞式，当液压缸（或复位弹簧）使得锥形心轴左移时，斜面效应使得卷筒张开，反之使卷筒收缩。卷筒的驱动有电机直接驱动及通过减速传动两种方式。直接驱动必须妥善解决胀缩缸设置问题。四棱锥式斜楔式式3）助卷辊：一般设有三个助卷辊沿圆周方向120度均布，起到压紧带钢头几圈的作用。助卷辊的最大的问题在于由于带钢头部层叠引起的冲击问题。过大的冲击往往引起助卷辊的损坏。在实际生产中采用液压控制的办法以减少冲击。（2）冷带钢卷取机1）分类一般为卷筒式，主要由胀缩卷筒及传动装置组成，卷筒同时配有皮带助卷器或钳口。为改善轧制条件，改善板形，卷取整齐，卷取时必须有一定的张力。按张力的大小，可分为：轧制及平整线上的大张力卷取机及精整线（退火、酸洗、涂层作业线）上的卷取机。其卷筒大多是棱锥式、弓形块式。也有用实心卷筒的。2）工艺特点张力：σ0以可逆式轧机为最高，比张力最大达0.5~0.8。而精整线为0.05~0.10最低（比张力定义为张力与相对应材料的屈服极限之比）。几何形状：无论张开或缩起，必须为一整圆不能有缺口。稳定性：对于大张力薄带卷取，有产生塌卷的可能，这是不能允许的。纠偏控制：一般采用光电元件——伺服阀，进行在线纠偏。如图所示。3）冷带卷取机的结构一般以卷筒的结构进行分类。①实心卷筒卷取机：其结构最简单，刚度大，可受大张力；但无法胀缩故无法卸卷。②四棱锥卷取机：用于20辊1180轧机。它由四个扇形块、四棱锥（α=7045）及胀缩液压缸组成。液压油由左端的旋转接头进入液压缸使胀缩液压缸右移，同时使棱锥轴右移；锥轴上的四个斜面将扇形板沿径向顶开。而棱锥轴左移则实现卷筒收缩。在卷筒表面安有钳口，以固定带钢头部。该卷筒刚度大，强度高，并可承受大的张力。缺点：卷筒涨开以后不是一个整圆。③八棱锥卷取机：为改善带钢卷取的质量，使卷筒胀开以后为一整圆，发展了八棱锥卷取机。其扇形块锥角：α=12045，镶条锥角：α=1604351；增加镶条的目的在于填充扇形块间的间隙，使得卷筒无论张开或收缩均为一整圆。其特点如下：1）在卷筒压力较大时，由于其锥角较大，故可产生自动缩径，从而使压力减小。2）胀缩楔块的楔角小于其摩擦角，故在卷取时，胀缩缸不受卷取力影响。除以上类型以外，还有弓形块式的（张开不是一个整圆），在冷轧原料段中也广为应用。（3）带钢卷取机的主要参数选择1）卷筒直径冷带卷取：内层带材不产生塑性变形。热带卷取：开始几圈产生一定的塑性变形，以得到密实、整齐的带卷。由弹塑性理论可以推出：卷筒外径：D冷≥Ehmin/σs(mm)；D热≤0.2Eh平均/σs(mm)其中：h平均=(hmax+hmin)/2；σs—卷取温度下轧件的屈服极限。卷筒外径D不宜过大，也不宜过小，应综合考虑卷取工艺及材料强度。也可用经验公式，如：D=（150～200）hmax2）筒身长筒身长一般大于或等于轧辊辊身长。3）卷筒胀缩量△D=15～40mm，热带取上限。4）卷筒的径向压力英格利斯（C.E.Englis）公式：212221222210ln121rrrRrrp）－σ（p0：卷筒外表面径向压力；σ：卷筒张应力；r2：卷筒外半径；r1：卷筒当量内半径；R：代卷外径。三、线材卷取机1)轴向送料的线材卷取机由轧机来的线材，经过管1和卷取机的空心旋转轴2，从轴的锥形端的螺旋管3出来后，在自由地挂于轴上的卷筒5和外壳4之间的环形空间成圈地叠起。当打开门6后，卷好的线材掉在运输机上。20世纪60年代以前线材卷取机的作用是单纯打卷以便于线材的收集和运输。它有两种基本结构型式：特点：卷取过程中线卷不转动，因而可允许采用较高的卷取速度，这样，为选择较高的轧制速度创造了有利的条件。然而由于金属在卷取时被扭转(卷取机每转一转金属扭转3600)，故这种卷线机常用于卷取直径较小的圆形断面金属。2)径向送料的线材卷取机。卷筒l与托钩2一起旋转，金属经管3沿切向进入卷筒与外壳4之间的环形空间。卷取时，外壳支在托钩上一同旋转。卷取终了卷取机停止，在曲柄机构5的作用F使辊子支架6升起，托钩被掀向卷筒内侧，外壳4落到圆锥座7上，从而使成品卷落在运输机上。在下一次卷取开始前，卷取机加速到稳定速度。特点：由于线卷在卷取过程中作高速旋转运动，因此线卷旋转的不稳定性及巨大的转动惯量限制了这种卷线机的卷取速度。然而由于被卷金属无扭转现象，故可用来卷取断面尺寸较大的、甚至非圆断面的轧材。从使用角度看，大多数的热轧线材用于拉丝。60年代由于拉丝生产对线材的要求提高而导致线材轧饥的卷线机在结构上进行了重大的改进。拉丝生产对其原料——热轧线材的要求是：1)最少的氧化铁皮，且易于去除，从而缩短拉丝前的酸洗时间和耗酸量。2)高强度。3)线材在全长上具有均匀的机械性能，从而保证线材制品在全长上的机械性能的均匀性，拉拔性能良好，不致在拉拔时产生断裂现象。4)高的断面收缩率及延伸率。随着线材轧机轧速的不断提高及盘重增大，线材的卷取温度高达10000C左右，此时若仍按传统的卷取工艺和传统的卷取机卷取，将产生下列严重的不良后果：①盘重大，成卷的线材因缓冷而产生大量的氧化铁皮，且属难于溶解的Fe3O4。，给酸洗带来巨大的困难。②由于盘条是堆成团的，从高温下冷却后，内外圈的冷却速率相差甚大，沿长度方向的机械性能和显微组织不均，高碳钢则尤为严重。③冷却后铁素体晶粒粗大，机械性能差。由于高碳钢线材一般都经冷拔、冷轧而制成制绳钢丝、弹簧钢丝和焊条钢丝，故冷加工性能特别差。为避免上述弊病，60年代在线材生产中实现了控制冷却的新工艺：它是将精轧机轧出的线材从终轧温度迅速强制冷却到一定程度，而获得全长上性能基本均匀的索氏体线材。这一新工艺省去了旧式工艺的中间热处理工序，此外，由于急冷，产生少量易溶于酸的FeO。因此，现代线材卷取机所完成的工序已超出旧式线材卷取机单纯打卷的功能，它与其它一些辅助机械共同完成一整套热轧线材轧后直接索氏体化的工艺。目前热轧线材轧后直接索氏体化的工艺主要有以下几种(图3.3-7)：1)斯太尔摩法。线材终轧后，通过水冷区使线材温度急冷至750～800℃进入吐线成圈器。成圈器吐出的螺旋形立式线圈依次倒在不断移动的链式平板运输机上，形成水平的散圈状态，在运输机下强行鼓风冷却到400℃以下，最后由线圈收集装置收集并打包。2)施罗曼法。其特点是加强了水冷区的冷却效果和采用了水平锥管式成圈器，卷成的散圈可以立着水平移动，冷却更为均匀，对高碳钢线材的冷却特别有利。3)德马格--八幡法(DP法)。它属于塔式冷却装置。线材成圈后落入多爪式运输带垂直下降，并由下向上吹入压缩冷风冷却。除此之外，尚有日本的热水浴处理法和流态层处理法等。第5节冷床、辊道5.1冷床（作用、结构、分类、参数）1.作用：钢材轧制后，对轧件进行冷却、精整、清理所使用的设备。2.基本结构（1）冷床床体：冷却轧件的台架；（2）进料机构：将轧件由输入辊道送入冷床的机构；（3）送出机构：将轧件由冷床床体送至输出辊道。3分类(固定式冷床和床体运动冷床）（1）固定式冷床：床体固定不动台架：用钢轨或平板组成的固定结构；移动机构：横移轧件。1）绳式托运机2）链式托运机3）曲柄连杆－推杆式冷床1）绳式托运机卷筒轧件拨爪辊道特点：（1）卷筒带动钢丝绳移动，钢丝绳上有一系列拨爪，随钢丝绳移动而拖动钢材；（2）应用于轨梁、大型型钢和中厚板车间；（3）钢绳寿命短、轧件易滑伤。（4）工作可逆。2）链式托运机将绳式托运机的钢绳换成链条，其余结构基本相同，但工作不可逆。3）曲柄连杆－推杆式冷床特点：①靠推杆和装在其上面的拨爪移动轧件；②连杆机构带动推杆往复运动，返回时拨爪从轧件下面退回；③结构简单，轧件易滑伤；④适用于轨梁、大型型钢和中厚板车间。（2）床体运动的冷床－步进式冷床由静梁（支撑轧件）和动梁（移送轧件）构成特点：①轧件不滑伤、不扭曲；②设备复杂，成本高；③适用中型、小型型材车间。4冷床的主要参数（1）床体宽度（轧件长度方向的尺寸）：稍大于轧出的最长轧件的长度。（2）床体长度（轧件移动方向的尺寸）：atGLθ(m)L：冷床长度(m)；θ：轧机的最高小时产量(t/h)；G：轧件重量(t)；a：冷床上轧件的间距(m)；t：一根轧件在冷床上的冷却时间(h)。一根轧件的冷却时间（t）的确定：（1）钢材的品种规格和钢种；（2）钢材的终轧温度；（3）钢材的温降规律；（4）钢材进入冷床时的温度；（5）钢材离开冷床时的温度。第5节冷床、辊道5.2辊道1作用：（1）在轧钢车间中，辊道是用来纵向运输轧件的。轧件进出加热炉、在轧机上往复轧制及轧后输送到精整工序等的工作均由辊道来完成。（2）辊道长度往往贯穿整个生产作业线，设备重量大，占车间设备总重量的20％～30％，有的车间甚至达到40%～60%。而且，轧钢机前后的辊道运转情况还直接影响轧钢机产量。2辊道的分类（工作辊道、输入及输出辊道、其它辊道）（1）工作辊道：位于轧机前后，分主要工作辊道和辅助工作辊道。整个轧制周期里处于工作状态。（2）输入及输出辊道：将轧件运往轧机（输入辊道）；将轧机由轧机送往辅助设备（输出辊道）。（3）其它辊道：加热炉内辊道、升降辊道和收集辊道等。3辊道的传动方式（集体传动、单独传动、空转辊道）（1）集体传动辊道特点：①一个电机传动若干个辊子；②用于工作条件比较沉重的辊道，如：初轧机、厚板轧机、开坯机等大型轧机的输入辊道和工作辊道③一个电机带动多个辊子，故电力传动投资少，尤其适合轧件长度较短、负荷集中在少数