銅帶粗軋機(jī)大鼓輪卷取機(jī)技術(shù)要點(diǎn)分析

薛 強(qiáng)

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 銅帶粗軋機(jī)機(jī)型的發(fā)展

銅帶軋機(jī)機(jī)組機(jī)型的變化和發(fā)展，主要體現(xiàn)在卷取型式組合的不同，主要有以下4種型式。

(1)厚料開卷采用大漲縮量開卷機(jī)，卷取采用3輥卷取，薄料時采用小卷筒卷取，厚料時采用不可逆軋制，薄料時采用可逆軋制。這種軋制方式厚料沒有料頭和料尾，適用于短料，可提高成品率(圖1)。

圖1Fig.1

(2)兩端配置無芯卷取機(jī)的銅帶粗軋機(jī)。在機(jī)列兩端各配置1臺無芯開卷機(jī)、卷取機(jī)和2臺小卷筒卷取機(jī)(圖2)，軋制厚料時用無芯卷取機(jī)承擔(dān)開卷、卷取工作，實(shí)現(xiàn)可逆軋制。軋制薄料時采用小卷筒實(shí)現(xiàn)張力可逆軋制。

圖2Fig.2

(3)帶中鼓輪卷取機(jī)的銅帶粗軋機(jī)，在機(jī)列的一端配置1臺大、小卷筒的卷取機(jī)，另一端配置1臺大卷筒卷取機(jī)，一般大卷筒直徑為Φ800mm，小卷筒直徑為Φ500mm，實(shí)現(xiàn)可逆軋制；厚料、薄料都在大鼓輪上軋制，小卷筒主要用于卸料(圖3)。

圖3Fig.3

(4)帶大鼓輪卷取機(jī)的銅帶粗軋機(jī)，在機(jī)列的兩端均配置1臺大、小卷筒的卷取機(jī)，一般大卷筒直徑為Φ1600mm，小卷筒直徑為Φ500mm，實(shí)現(xiàn)較硬合金帶材的可逆軋制(圖4)。

圖4Fig.4

前兩種機(jī)組為傳統(tǒng)的銅帶粗軋機(jī)形式，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單、投資相對較少，但生產(chǎn)高精度帶材有很大缺陷。首先由于無張力卷取出現(xiàn)卷取不齊，帶材軋制不穩(wěn)定，且在軋制過程中容易造成擦劃傷； 其次這兩種機(jī)

組的配置軋制速度較低，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)能達(dá)不到要求。第三種機(jī)組雖然實(shí)現(xiàn)可逆軋制，且投資也相對較少。但是對銅帶材料有要求，一般帶中鼓輪卷取機(jī)軋機(jī)只能軋制黃銅和紫銅。錫磷青銅由于卷取機(jī)的大卷筒直徑較小，卷取過程中容易使帶材出現(xiàn)表面裂紋。基于產(chǎn)品規(guī)格的原因以及生產(chǎn)高效率、高精度的要求，出現(xiàn)了現(xiàn)代化帶大鼓輪卷取機(jī)的銅帶粗軋機(jī)，即第四種機(jī)型。這種大鼓輪卷取機(jī)更適合在卷重大于6t的粗軋機(jī)上使用。

通過對機(jī)組機(jī)型發(fā)展的分析，卷取方式的變化是機(jī)組性能進(jìn)步的重要標(biāo)志，大鼓輪卷取機(jī)是現(xiàn)代化粗軋機(jī)的重要組成部分，大鼓輪卷取機(jī)應(yīng)用直接提升了銅帶粗軋機(jī)組的性能。

2 850mm銅帶粗軋機(jī)大鼓輪卷取機(jī)結(jié)構(gòu)組成

軋制材料品種：H62、H65、H70、T2、TP2、C19210，等;

最大厚度：～16mm

寬 度：300mm～670mm

卷材內(nèi)徑：Φ500mm～Φ800mm

卷材最大外徑：Φ2000mm

卷 重：8000kg

成品規(guī)格：

成品厚度：0.5mm～5mm

帶寬：300mm～670mm

卷材最大外徑：Φ1650mm

卷重：最大8000kg

最高軋制速度：360m/min

卷取張力： 小卷筒7.5kN～150kN

大卷筒20kN～200kN

該卷取機(jī)由卷筒及脹縮缸、主傳動裝置、活動支撐裝置和卸卷器等4部分組成，如圖5所示。

1-主傳動裝置；2-減速箱；3-卸卷器；4-壓輥裝置；5-大、小卷筒；6-活動支撐圖5Fig.5

3 卷取機(jī)及大小卷筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

銅帶粗軋機(jī)卷取機(jī)卷取的厚度變化范圍大，張力范圍大，卷取機(jī)的負(fù)荷很大，且現(xiàn)代軋機(jī)對帶材表面質(zhì)量、帶材的厚度精度等要求很高，這就要求卷筒的設(shè)計必須能滿足以上需要。因此現(xiàn)代銅粗軋卷取機(jī)設(shè)計為大、小兩種卷筒，一般大卷筒的直徑Φ1600mm，小卷筒的直徑Φ510mm，設(shè)計特點(diǎn)如下：

(1)厚料時采用大卷筒可逆軋制，實(shí)現(xiàn)大張力軋制，軋制穩(wěn)定，軋制速度高，帶材的厚度精度高，同時防止帶材由于過度彎曲變形而產(chǎn)生裂紋的情況。

(2)大卷筒采用獨(dú)立鉗口。獨(dú)立鉗口設(shè)計有幾種型式，例如安捷列斯采用斜楔式開口度，開口度達(dá)50mm～60mm。也有采用內(nèi)置徑向鉗口液壓缸的方式控制開口度，開口度也達(dá)到50mm～60mm。但是這些型式設(shè)計復(fù)雜，鉗口開口度相對較小，并且由于加工要求較高容易出現(xiàn)喂料困難、漏油等缺點(diǎn)。我們設(shè)計采用了擺動式鉗口，采用兩個標(biāo)準(zhǔn)液壓缸夾緊或者松開，鉗口的開口度大，達(dá)到120mm～150mm。并在鉗口處增加刻痕，防止了在大張力的情況下料頭松開。設(shè)計的鉗口避免了非標(biāo)液壓缸結(jié)構(gòu)，很好的防止了漏油等缺點(diǎn)。同時由于開口度較大而便于喂料，縮短了生產(chǎn)輔助時間，如圖6所示。

圖6 大卷筒鉗口結(jié)構(gòu)Fig.6 Large drum jaw structure

(3)大卷筒采用焊接式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度大，加工方便。且在夾緊液壓缸裝配后對大卷筒進(jìn)行靜平衡實(shí)驗(yàn)，使大卷筒鉗口更容易對準(zhǔn)來料的位置，便于咬料。

(4)小卷筒零鉗口設(shè)計。由于銅帶粗軋機(jī)無皮帶助卷器，所以要求鉗口咬料必須可靠。四棱錐的小卷筒剛性好，但是鉗口設(shè)計采用一個獨(dú)立的小液壓缸，鉗口咬料力小。閉式三斜楔小卷筒鉗口采用主缸夾緊，卷筒漲開過程為先閉合鉗口，然后卷筒脹開，鉗口夾緊力大，帶材不容易脫開鉗口，因此更適合銅帶粗軋機(jī)使用，如圖7所示。

圖7 小卷筒結(jié)構(gòu)Fig.7 Small drum structure

(5)小卷筒卷取時，為了將卷筒表面的徑向壓力控制在一定范圍內(nèi)，以改善卷筒工作狀況，延長卷筒壽命。設(shè)計時取軸向斜楔和徑向斜楔接觸斜面傾角為18°，大于摩擦角而不自鎖。這樣可保證在良好的潤滑條件下，當(dāng)卷筒徑向壓力隨著卷取銅帶層數(shù)的增加而增大到某一定值時，即超過脹縮油缸的脹緊力，則液壓回路中的溢流閥打開，油缸活塞后退。卷筒在工作過程中產(chǎn)生微量縮徑，同時在新的條件下達(dá)到平衡，卷筒徑向壓力隨之減少。

(6)卷取機(jī)一側(cè)小卷筒采用“二級漲縮”。當(dāng)薄料退火以后，采用卷取機(jī)小卷筒直接上料，二級漲緊，使帶材和卷筒之間不產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，縮短上料距離和時間。減少擦劃傷，對提高軋制效率有很大幫助。

4 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)的選擇

4.1 卷取張力的確定

卷取機(jī)在卷繞銅帶時，必須具有一定的卷取張力，其值的大小取決于卷取機(jī)工作狀態(tài)和產(chǎn)品規(guī)格。不合適的張力數(shù)值會直接影響產(chǎn)品質(zhì)量或者增加軋制道次，卷取張力數(shù)值過大會使設(shè)備電機(jī)容量增大；反之，卷取張力數(shù)值過小亦會使帶材之間出現(xiàn)擦劃傷以及帶材跑偏。因此卷取張力的選擇是設(shè)計卷取機(jī)的前提。

卷取張力的最大值和最小值是計算電機(jī)功率的基本數(shù)據(jù)，一般供給銅帶粗軋機(jī)的料來自熱軋或者水平連鑄，經(jīng)銑面后厚度為14mm～16mm，一些資料上給出的張應(yīng)力范圍為(0.1～0.4)δs(δs為帶材屈服極限，下同)，范圍比較大，根據(jù)實(shí)際使用情況，一般銅粗軋的張應(yīng)力為(0.1～0.2)δs即可滿足生產(chǎn)需要。因此張力T=B×h×(0.1～0.2)δs；式中，T為帶材張力，B為帶材寬度，h為帶材厚度。 某廠的實(shí)際軋制工藝表如表1所示。

表1

根據(jù)表1數(shù)據(jù)并查詢銅加工手冊[1]進(jìn)行驗(yàn)算，基本符合張應(yīng)力為(0.1～0.2)δs的經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)以上結(jié)論即可確定卷筒的最大張力。

4.2 大小卷筒的直徑選擇

圖8Fig.8

4.3 卷取電動機(jī)的選擇及減速箱設(shè)計

一般情況下，計算卷取機(jī)電機(jī)功率時張力取值為最大張力，速度取值為νo=(軋制額定速度)×(1+前滑量)。由于銅帶軋機(jī)大鼓輪卷取機(jī)為1臺電機(jī)帶動2個卷筒，所以計算過程中分別采用大小卷筒的張力(T)進(jìn)行計算，計算出功率后取其中間值。

5 卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

(1)大卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計。大卷筒鉗口板的刻痕采用網(wǎng)紋滾花處理，防止鉗口在夾緊帶材時粘連在鉗口上。大卷筒設(shè)計在總圖技術(shù)要求上必須注明做靜平衡試驗(yàn)，使大卷筒轉(zhuǎn)動更加平穩(wěn)。

(2)小卷筒設(shè)計。由于一側(cè)小卷筒采用二級漲縮，楔桿上斜面加長，設(shè)計過程中要使楔桿能承受回轉(zhuǎn)缸的拉力。由于空間限制，楔桿和浮動桿的連接銷軸以及回轉(zhuǎn)缸和浮動桿之間的銷軸直徑不能過大。但銷軸在卷筒漲開過程中要承受較大的剪力，所以對銷軸材料性能要求較高。

(3)卷取機(jī)減速箱設(shè)計。減速箱設(shè)計為3層箱體結(jié)構(gòu)，方便卷筒裝配。適當(dāng)將軸承座的回油槽加大，使軸承潤滑處回油流暢，避免潤滑油從透蓋處滲漏。

(4)卷取機(jī)壓輥設(shè)計。原設(shè)計的壓輥是伸出桿轉(zhuǎn)動，剛性較差，且由于擺臂太長而導(dǎo)致壓輥不能轉(zhuǎn)動；現(xiàn)設(shè)計為擺臂不轉(zhuǎn)動，滾套進(jìn)行轉(zhuǎn)動，很好的解決了原設(shè)計壓輥不能轉(zhuǎn)動的情況。

近幾年由于市場的需要，我公司設(shè)計了多臺粗軋機(jī)，運(yùn)行情況良好，滿足了廠家產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)的需要。