吐絲機(jī)圈型分析及控制措施

【摘 要】吐絲機(jī)是高速線材生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，本文從吐絲機(jī)的吐絲原理入手，分析了吐絲過程中影響圈型的主要因素，并提出了控制圈型的措施。

【關(guān)鍵詞】吐絲機(jī) 吐絲管 夾送輥

一、前言

70年代線材生產(chǎn)出現(xiàn)了450懸臂式高速無扭線材軋機(jī)和斯太爾摩擦控制冷卻線。這兩項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用及其日后的不斷完善，使線材產(chǎn)量、質(zhì)量有了飛速的提高，帶來了生產(chǎn)的巨大變革。線材在經(jīng)過軋制后，通過吐絲機(jī)吐絲成圈，把高速運(yùn)動的直線狀線材變成圈型穩(wěn)定、間距均勻的線圈。隨著線材軋制速度和產(chǎn)量的提高，對吐絲機(jī)的要求也越來越高，因此許多高速線材生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)中都會出現(xiàn)因吐絲圈不穩(wěn)定，而影響到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)順行。

二、吐絲機(jī)的構(gòu)造及吐絲過程

（一）吐絲機(jī)的結(jié)構(gòu)。山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵新疆公司軋鋼作業(yè)區(qū)高速線材的吐絲機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，位于精軋機(jī)后控制冷卻線的水冷箱與冷控輥道之間。吐絲機(jī)由傳動裝置、空心軸、吐絲盤、吐絲管、錐齒輪等部分組成。吐絲機(jī)由一臺電機(jī)驅(qū)動，通過齒輪箱內(nèi)一對錐齒輪嚙合帶動空心軸旋轉(zhuǎn)，吐絲管安裝在吐絲盤上，吐絲盤與空心軸通過螺栓連接。

（二）吐絲機(jī)吐絲過程分析。吐絲機(jī)工作時(shí)，通過吐絲機(jī)前的夾送輥由吐絲機(jī)入口導(dǎo)管送入吐絲機(jī)的空心軸內(nèi)，空心軸帶動吐絲盤和吐絲管一同旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)入空心軸內(nèi)的線材通過旋轉(zhuǎn)的吐絲管沿著吐絲管出口圓周切線方向吐出線圈，并平穩(wěn)的傾倒在風(fēng)冷輥道上，形成連續(xù)不斷的線圈。

線材通過高速旋轉(zhuǎn)的吐絲管時(shí)，受到吐絲管管壁的正壓力、滑動摩擦力、精軋機(jī)和夾送輥的推力、自身的離心力的作用下，隨著吐絲管的形狀逐漸彎曲變形，由直線運(yùn)動逐漸彎曲，并在吐絲管出口達(dá)到所要求的曲率，形成螺旋線圈，均勻平穩(wěn)的成圈吐出。

三、吐絲機(jī)吐圈主要參數(shù)

根據(jù)對吐絲機(jī)原理的分析，可得知影響吐絲機(jī)吐圈質(zhì)量的因素主要包括：吐絲管的曲線以及精軋機(jī)、夾送輥、吐絲機(jī)的速度匹配情況。

（一）吐絲管的空間曲線。吐絲管曲線可分成三部分：1.導(dǎo)入部分：為保證線材在進(jìn)入吐絲管變形部分前充分進(jìn)入吐絲管，減小變形受力引起的軌跡偏移。2.變形區(qū)：吐絲管的中間段是按阿基米德螺旋線展開。螺旋線從回轉(zhuǎn)軸線方向開始，并且與回轉(zhuǎn)軸線法向平面的夾角由90°逐漸減少，到螺旋線末端吐絲管出口處α=1.6°～1.9°，吐絲管軸線上各點(diǎn)到回轉(zhuǎn)軸的距離，即該點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑R逐漸增大，出口段一定范圍內(nèi)R～R0。吐絲管沿著線材吐出的相反方向旋轉(zhuǎn)，由于只作定軸的圓周運(yùn)動，所以吐絲管上各點(diǎn)只有其所在圓周的切向速度Y=R（R為相應(yīng)各點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑，為吐絲機(jī)的回轉(zhuǎn)角速度）。

（二）精軋機(jī)、線材、吐絲機(jī)的速度匹配情況。根據(jù)E芬克前滑公式可知，線材的速度大于精軋機(jī)出口軋輥的線速度，而且由于實(shí)際情況比較復(fù)雜，諸如鋼溫、摩擦、輥徑及張力的變化都會引起前滑值的變化。所以要達(dá)到吐絲最為穩(wěn)定，需保證吐絲機(jī)的速度略高于精軋機(jī)的速度而略低于線材的實(shí)際速度，才能滿足速度計(jì)算結(jié)果的吻合。吐絲機(jī)超前系數(shù)的變化，會直接引起線圈直徑大小及布圈偏向的變化。吐絲系數(shù)過大，會使吐絲線圈直徑偏小同時(shí)線圈順吐絲機(jī)旋轉(zhuǎn)方向左偏；反之，線圈直徑偏大，同時(shí)線圈順吐絲機(jī)旋轉(zhuǎn)方向右偏。過大的吐絲系數(shù)設(shè)置偏差，會導(dǎo)致線圈吐絲瞬間失衡側(cè)立，嚴(yán)重偏離吐絲軸心線，圈形不良，甚至無法集卷。根據(jù)不同的規(guī)格及軋制速度，吐絲機(jī)超前系數(shù)一般取2%～10%之間。

四、影響吐絲機(jī)圈型的因素及控制措施

（一）吐絲管的影響及措施：1.吐絲管在加工過程中成形不好或安裝時(shí)位置不當(dāng)，將會造成吐絲管空間曲線和線材運(yùn)行軌跡的改變，線材在吐絲管內(nèi)的速度及受力都將改變，而且將大大降低吐絲管使用壽命；選用加工良好的吐絲管，在安裝過程中確保吐絲管位置正確；2.吐絲管內(nèi)壁產(chǎn)生的磨損，使線材在吐絲管內(nèi)的運(yùn)行軌跡發(fā)生變化，造成圈形變差，嚴(yán)重時(shí)還會造成吐絲盤偏心吐絲機(jī)振動值增大。吐絲管使用達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)量后，及時(shí)更換新的吐絲管，確保吐絲圈型正常；3.吐絲管內(nèi)有氧化鐵皮堆積使線材運(yùn)行受阻，發(fā)生吐絲圈形亂；利用檢修停機(jī)時(shí)間及時(shí)清理吐絲管。

（二）夾送輥、吐絲機(jī)工藝參數(shù)相互匹配的影響及措施

精軋機(jī)、夾送輥和吐絲機(jī)三者的速度匹配要求較高，如夾送輥或吐絲機(jī)工藝參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，往往會造成堆鋼或吐絲圈形不好。就夾送輥與吐絲機(jī)而言，由可知，夾送輥應(yīng)稍超過吐絲機(jī)0.04%才能保證吐絲機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài)，故夾送輥應(yīng)超前于精軋機(jī)0.94%～8.4%為宜。對夾送輥的線速度給定有三種控制狀態(tài)：1.維持狀態(tài)。為了避免因軋件的張力消失，而使夾送輥升速，造成線材的最后幾圈直徑變大，故在軋件尾部離開精軋機(jī)后，將夾送輥的線速度給定減小，變?yōu)榫埑隹诰€速度減去一個(gè)軋件尾部滯后量，當(dāng)滯后速度設(shè)定值為1時(shí)，軋件尾部脫離精軋機(jī)后，軋件將保持原有的線速度；2.尾部降速。在軋制較小的線材時(shí)，為了縮小最后幾圈的圈徑，以避免集卷筒內(nèi)線材尾部出現(xiàn)纏繞，便于集卷，故在軋件尾部離開精軋機(jī)后，將夾送輥的線速度給定減少，變?yōu)榫垯C(jī)出口線速度減去一個(gè)軋件尾部滯后量。當(dāng)滯后速度設(shè)定值不等于零時(shí)，軋件尾部脫離精軋機(jī)后，軋件的線速度將低于精軋機(jī)的出口速度。3.尾部增速。軋制大規(guī)格時(shí)，軋制速度低，線材需加一個(gè)動力才能通過吐絲機(jī)，故在軋件尾部離開精軋機(jī)后，將夾送輥的線速度給定增大，變?yōu)榫垯C(jī)出口線速度加上一個(gè)軋件尾部滯后量，使軋件尾部脫離精軋機(jī)后，軋件的線速度將低于精軋機(jī)的出口速度。在生產(chǎn)過程中，必須定時(shí)檢查夾送輥夾持鋼時(shí)的限幅電流值，只有當(dāng)限幅電流值穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速速降30～50RPM時(shí)，方可認(rèn)為工作正常，否則必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。夾送輥正常夾持氣壓一般設(shè)為2bar左右，尾部高壓夾持氣壓一般為3～4bar。

五、結(jié)束語

線材生產(chǎn)對吐絲圈形的要求較高，吐絲質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)的節(jié)奏。吐絲機(jī)吐絲過程比較復(fù)雜，當(dāng)吐絲狀況不好時(shí)，要進(jìn)行仔細(xì)觀察表現(xiàn)出的狀況，細(xì)致檢查、檢測并認(rèn)真做好調(diào)整的記錄，通過對吐絲過程的理解，找出原因并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整處理。

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