纵剪带折边原因初步分析.pdf

· 科研与生产·纵剪带折边原因的初步分析侯 铎 许瑞璋 贺和平 向干江(热轧厂)摘 要 论述了折边的现象及产生的原因,从设备的功能、 力学计算入手,分析并提出了解决的措施和防止的办法关键词 纵剪带 折边 隔离盘PRELIMINARY ANALYSIS ON CAUSES TO FOLD EDGE OF SLIT COILHou Duo Xu Ruizhang He Heping Xiang Ganjiang(The Hot Rolling Mill)Abstract The fold edge phenomenon of coil and its causes are analyzed startingoff with anal2ysis on the functions of the equipments and mechanical computation preventative action and countermeasure are accordingly put forward.Keywords slit coil fold edge isolating disc侯 铎,男,高级工程师1 前 言1999年1月中下旬,纵剪带在卷取过程中陆续出现隔离盘擦伤窄带钢边部,甚至切下类似肉松的丝带,严重时将带钢边部折弯或隔离盘片切进带钢,严重地威胁产品的质量,使生产难以继续进行。

2 问题的现状及现象1999年1月中下旬开始的纵剪带擦边质量事故,在4月8日的纵切线年修之后,表现得更加严重于4月12日开始进行调查分析,先后3次召开生产、 技术、 设备管理技术人员参加的专题分析讨论会分析产生的原因,提出解决的方案,落实解决的办法图1为4月13日:1、2、3号隔离盘处带钢跑偏情况的现状调查图2为4月14日和4月15日,1、2、3号分隔盘跑偏现状的调查经过对减压阀设定压力、 安全阀设定压力、 单向节流阀开口度进行反复调整后,擦伤明显减轻4月15日生产的两个钢卷完全未擦伤,符合质量要求图1 4月13日带钢跑偏情况调查图2 4月14日和4月15日跑偏现状调查·1·第38卷第4期 2000年7月武 钢 技 术 WISCO TECHNOLOGYVol.38 No.4 Jul. 2000© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.3 液压传动系统的性能分析液压传动系统是隔离盘翻板升降的执行驱动系统,电气系统是隔离盘翻板升降的操作控制系 统图3为正常液压系统原理图首先,根据系 统图,对系统的隔离盘抬起、 隔离盘压下和隔离盘 定位3种功能的工作原理进行分析。

图3 正常液压系统原理图3. 1 隔离盘抬起电磁换向阀A通电,活塞杆缩回,液压缸产生的拉力,即隔离盘翻板的倾翻力由减压阀的设定压力决定3. 2 隔离盘压下电磁换向阀B通电,活塞杆伸出液压缸产生的推力,即隔离盘对钢卷的压下力,既决定减压阀的设定压力,又取决于安全阀的限定压力3.3 隔离盘定位(设计的钢卷分离位置) 电磁阀A、B断电,即中间位置,中位滑阀机 能为 “Y” 形,液压缸活塞杆在钢卷直径逐渐变大 的作用下,逐渐缩回隔离盘对钢卷的作用力取决于安全阀限定压力的高低,由于缸下腔液控单 向阀逆止,压力油只有经过安全阀背压溢流,同时 上腔由于失去供油而产生吸空此时缸下腔经安 全阀溢出的油在回油单向阀的背压作用下,通过 液控单向阀进入液压缸杆侧,两腔面积差多余的液压油通过回油背压单向阀回油箱 该系统为减压供油,三位四通换向,双向液控 联锁,双向回油节流,液压缸头侧安全阀限压的普 通节流调速系统当系统背压阀关死,在钢卷直 径逐渐变大时,液压缸头侧压力持续上升,在安全阀、 液控单向阀、 电磁换向阀无内泄的情况下,在 巨大外力作用下,会损坏系统比较薄弱的元件 图4为液压缸头侧杆侧反接的情况。

系统阀 件的组合形式、 元件性能参数、 功能原理安全不 变,但执行机构的工作状况却完全改变了,现分析如下: (1)隔离盘抬起,电磁换向阀B通电,活塞杆缩回,抬起力由减压阀及安全阀设定压力决定,设 定压力太小,隔离盘翻不起来;压力太高,安全阀 起不到限压作用2)隔离盘压下,电磁阀A通电,活塞杆伸出,杆侧回油,系统正常工作 (3)隔离盘定位,电磁换向阀A、B断电,滑阀处在中位 “Y” 位,液压缸上下腔由双液控单向阀 锁定,当下腔被封死,在钢卷直径逐渐增大,缸、 阀无内泄的情况下,活塞杆被顶弯,或损坏其它薄弱 环节4 电气操作控制系统的性能分析隔离盘的上升和下降由电气控制系统操纵液 压传动系统的电磁换向阀来实现图5为电气控 制原理图图5(a)中30 cs转换手柄在运转前应 置中位,只有转换手柄30 cs在中位时,图5(b)中 继电器N线卷才能通电,接触器2M才能接通,电 磁阀操作电源才能接通从图5可以看出,当转换手柄在 “下降” 位置时,200 VA通电;转换手柄 在 “上升” 位置时,200 VB通电同时,V A和VB联·2· 武钢技术 2000年第4期© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图4 液压缸头侧杆侧反接示意图图5 电气操作控制系统原理锁,200 VA通电时,200 VB不能接通;200 VB通电 时,200 VA不能接通。

当端子12与22反接时,200VA即变成200 VB ,此时转换手柄在下降位置,200 VB接通;转换手柄在上升位置时200 VA接通,液压系统动作反向5 隔离盘翻板的受力分析及力学计算卷筒与隔离盘翻板相对位置如图6所示由翻板框架结构画出力学简图,并进行受力分析,受 力方向如图7所示图6 卷筒与隔离盘的相对位置5.1 液压缸推力及拉力计算驱动翻板倾翻的液压缸尺寸为100D×56d×300st,减压后的系统压力为9.5MPa液压缸推力为:Ft=π/4·D2·P =0.785×0.01m2×9.5×106N/ m2=7 457 N液压缸拉力为:FL=π/4·( D2-d2) P =0.785×0.0064m2×9.5×106N/ m2=5 118N5.2 钢卷对隔离盘反作用力的计算由图7可知,对轴线00′,其合力矩为0 ,即 ΣM′00=0, Pg为钢卷对隔离盘的反作用力,由力矩方程:Ft·L1= Fg·L2 Fg=L1 L2Ft=0.243×7 457=1 812N·3·侯 铎等:纵剪带折边原因的初步分析© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.式中 Ft— — —液压缸的推力FL— — —液压缸的拉力Fg— — —钢卷对液压缸的反作用力图7 翻板框架受力简图由于隔离盘对钢卷的压力和钢卷对隔离盘的反力,为作用力与反作用力,大小相等方向相反,即隔离盘对钢卷的总作用力为Fg= 1 812N ,如所剪的窄带为4条,每条的作用力为:F4=1/4·Fg=0.25×1 812N = 453N;如所剪的窄带为5条,即每条的作用力为:F5=1/5·Fg= 0.2×1 812N =362N。

5. 3 钢卷对液压缸反作用力的计算实际生产中钢卷的直径在逐渐增大,厚度δ也在增大 根据虚功原理,虚功方程为: Ft· δ1=Fg· δ则F′t=δ/δ1·F′g式中 F′t— — — 液压缸在内泄情况下产生的反推力F′g— — — 液压缸在内泄情况下带钢对分离盘的作用力δ1— — — 油缸、 阀件内泄产生的压缩行程δ — — — 钢卷半径的增加量,取δ= 200mmF′t=δ/δ1·F′g=200/δ×1 812N由力矩方程F′g= L1/ L2·F′t 当δ1= 1 mm时,F′t= 362 400N ,此时F′g=88 063 N;当δ1= 2 mm时,F′t= 181 200N ,此时F′g= 44 031 N; 当δ1= 5 mm时,F′t= 72 440 N ,此时F′g= 17 602 N;当δ1= 10 mm时,F′t= 36 220N ,此时F′g= 8 801 N; 当δ1= 20 mm时,F′t= 18 120N ,此时F′g= 4 403 N;当δ1= 50 mm时,F′t= 7 244N ,此时F′g= 1 760 N每条带钢对隔离盘的作用力F′m=F′g x 式中 x— — — 条数5.4 使活塞杆产生弯曲的外力计算 当活塞杆所承受的压缩力Fy≥FLJ临界力时,压杆不能继续保持原来的工作状况,失去直线平衡,即产生压杆不稳定。

由临界力的欧拉公式FLJ=π2EJ(μL)2式中 π2— — — 比例常数,π2= 9.868E— — — 弹性模量2×105MPa = 2×1011PaJ— — — 压杆横截面最小惯性矩0. 05×0.0564= 49.17×10- 8m4μ — — — 压杆长度系数,取μ= 2L— — — 压杆长度,取L= 1mFLJ=9.87×2×1011×49.17×10-8(1×1)2=970 615 1=970 615N当作用于活塞的推力大于2 626 400N时即产生弯曲的可能由虚功公式可知,当钢卷厚度为200 mm时,缸压缩行程δ1要大于4mm,才不会压弯活塞杆换句话说,只要钢卷对隔离盘翻板产生大于970 615N的反作用力,即可使活塞杆弯曲5.5 卷钢时液压缸背压力的计算 由力矩方程F″t·L1= F″g·L2,已知F″g= 1 812N 由液压缸推力Ft=π/4·D2·P, P = Ft÷0.785×D2由虚功方程Ft=δ δ1·Fg·4· 武钢技术 2000年第4期© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.当δ1= 5 mm时,P1= 72 440 N/ 78. 5 =92 MPa 当δ1= 10 mm时,P2= 36 220 N/ 78. 5 =46 MPa当δ1= 20 mm时,P3= 18 120 N/ 78. 5 =23 MPa6 卷筒翻板轴隔离盘轴形位精度测量6. 1 卷筒不圆度挠度的测量 测得卷筒最大椭圆处为0. 67 ,最小椭圆处为 0.51 ,最大与最小之差为0. 16 ,其中前后差0. 14 , 上下差0.11。

挠度测两处,标高分别为362. 67和362. 55 , 标高差0.12 ,消除轴径误差影响,下挠0.08 6. 2 三轴轴线水平偏差的测量 测出分离盘轴线E点661 mm ,F点664 mm , 相差3 mm;翻板轴线G点508 mm ,H点509 mm ,相 差1 mm 6. 3 翻板轴、 隔离盘轴标高的测量 翻板轴标高的测量,初测M点为340. 78 mm , N点为350.93 mm ,相差10.15 mm调整后再测M 点为359. 80 mm ,N点为360. 20 mm ,M点比N点 高0.4 mm 隔离盘轴标高的测量,初测P点为238 mm ,Q 为209 mm ,相差距29 mm调整后测P为197 mm , Q为197 mm ,相差为0将隔离盘轴座WS重新焊 接后情况良好,调整前后误差对比如表1所示表1 调整前后对照表mm项 目调整前误 差调整后误 差翻板 M340.7810.15359.800.40N350.93360.20 隔离盘 P238291970Q2091977 产生折边的原因和采取的措施7.1 产生折边的原因 (1)分离盘翻板铰轴的两个支座中心高相差10.。