郭 杰

(西北機器有限公司，陜西寶雞722405)

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REDEX智能型多輥拉彎矯直機組

郭 杰

(西北機器有限公司，陜西寶雞722405)

文章通過對拉彎矯直機組的介紹，結(jié)合Redex型多輥拉彎矯直機組的結(jié)構(gòu)特點進行分析，從適應(yīng)性、操作性以及能耗等方面說明其特點和優(yōu)勢，旨在為高端精密帶材精整設(shè)備的使用和選購提供技術(shù)支持。

拉彎矯直機；延伸率；純拉伸模式；彎矯模式；多輥模式

在金屬帶材冷軋工藝段，由于軋制過程中延伸率在板面分布的各向異性，導(dǎo)致板形出現(xiàn)邊浪、中浪、瓢曲、翹曲、鐮刀彎等缺陷，嚴(yán)重影響成品帶材的質(zhì)量，要消除這些板形缺陷就需要用到拉彎矯直機。拉彎矯直機是通過對帶材施加拉伸和彎曲的二元應(yīng)力，使帶材在屈服極限后平直部位和缺陷部位的金屬纖維拉長，根據(jù)金屬彈塑性理論，外部應(yīng)力撤銷后，帶鋼的纖維長度將趨于一致，原有板形缺陷得到大大改善。

根據(jù)工藝段結(jié)構(gòu)的不同，拉彎矯直機常見的有三種模式。本文重點結(jié)合法國REDEX公司的多輥拉彎矯直機，從設(shè)備的適應(yīng)性、延伸率控制以及智能節(jié)能三個方面介紹智能型多輥拉彎矯直機的特點。

1 純拉伸模式

純拉伸模式適用于σb≤250MPa、厚度為0.3～1.5mm的有色金屬，尤其是鋁帶的矯直，見圖1。

純拉伸模式工藝段單位張力介于抗拉強度和屈服強度之間。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；但是缺點也很明顯，①由于工藝段張力很大，因此能耗很高；②加工范圍很窄；③ 延伸率動態(tài)特性不穩(wěn)，操作很不方便；④對綜合板型缺陷矯直難以兼顧，綜合效果不好。因此該模式的拉彎矯直機組基本上被限制在特定領(lǐng)域。

2 彎矯模式

彎矯模式是在純拉伸模式的基礎(chǔ)上增加了抗橫彎的彎曲單元和抗縱彎的矯直單元。適用于σb≤600MPa、厚度0.15～2.0mm的普碳鋼及低碳合金鋼的矯直。常見的有單彎單矯、雙彎單矯(MR)和雙彎雙矯(AR)等形式，見圖2。

圖2 彎矯模式Fig.2 Tension leveling mode

彎矯模式工藝段單位張力只需達到屈服強度的30%～40%即可在彎矯交變應(yīng)力的聯(lián)合作用下實現(xiàn)帶材的矯直。彎矯模式工藝段無需像純拉伸模式那樣大的張力，因此同等條件下能耗相對較低；同時根據(jù)料厚、原料狀態(tài)、板型缺陷等差異，可針對性的配置相應(yīng)的彎矯單元，來解決板型問題，從適應(yīng)性、操作性和節(jié)能等方面有較大優(yōu)勢，成為近幾年主流的配置模式。

3 多輥模式(LR)

隨著超薄不銹鋼和高強鋼的出現(xiàn)，多輥模式近些年才開始在企業(yè)推廣開來，以23輥拉彎矯直機最為常見。根據(jù)反復(fù)彎曲理論，帶材在交變應(yīng)張力作用下經(jīng)過多次反復(fù)彎曲，一次性消除帶材在軋制過程中產(chǎn)生的綜合缺陷。該模式可對0.02～3.0mm厚、σb≤2000MPa的帶材進行矯直，見圖3。

圖3 多輥模式Fig.3 Multi-roll mode

多輥模式工藝段單位張力只需達到屈服強度的20%～25%即可完成帶材的矯直。多輥拉彎矯直機對帶材的厚度和強度有更好的適應(yīng)性，能耗進一步降低，通過配置不同的輥盒，處理板形缺陷的能力更加強大和靈活，從功能能夠上完全涵蓋純拉伸模式和彎矯模式(MR、AR)，成為拉彎矯直機發(fā)展的新趨勢。

3.1 設(shè)備的適應(yīng)性

首先，從原材料的適用范圍來看，多輥模式能夠?qū)崿F(xiàn)厚度0.02～3.0mm、σb≤2000MPa卷材的加工，

可對目前成品帶材的厚度和強度范圍實現(xiàn)全覆蓋(圖4)。

圖4 Arcelor(阿賽洛)實驗室數(shù)據(jù)Fig.4 Arcelor laboratory data

其次，從設(shè)備的操作性來說，REDEX多輥拉彎矯直機操作者只需調(diào)整1個參數(shù)便可完成設(shè)備的調(diào)整，而彎矯模式和彎矯復(fù)合模式需調(diào)整的參數(shù)多而且相互關(guān)聯(lián)，操作起來比較麻煩，見圖5。

圖5Fig.5

針對同一產(chǎn)品縱彎和橫彎缺陷與出口開度的變化曲線如圖6所示。傳統(tǒng)模式下僅有兩個工作點能夠同時消除縱彎和橫彎缺陷，設(shè)定開度在工作點輕微的偏移即會導(dǎo)致很大的板型缺陷變化。而REDEX多輥模式可以連續(xù)寬泛的設(shè)定工作范圍，不論實際設(shè)定值和理論工作點的偏移有多大，矯直后縱彎和橫彎缺陷值均被降低至2～4UI。出口開度在0～0.85mm，縱彎和橫彎缺陷均可被有效消除，數(shù)值均低于20mm/m。

針對不同厚度產(chǎn)品的縱彎缺陷與出口開度的變化曲線如圖7所示。傳統(tǒng)模式下厚度越小，消除縱彎缺陷的效果越差。而REDEX多輥模式出口開度在0.2～0.85mm，縱彎缺陷均能被有效消除。

針對不同屈服強度產(chǎn)品縱彎缺陷與出口開度的變化曲線如圖8所示。傳統(tǒng)模式下，屈服強度變化超過50MPa，開口度的變化超過0.1mm，縱彎的變化可以達到80mm/m，嚴(yán)重超差。而REDEX多輥模式開口度在0.3～0.85mm，縱彎缺陷均可被有效消除。

圖6Fig.6

圖7Fig.7

圖8 Fig.8

3.2 延伸率控制

對延伸率的精確控制和方便調(diào)整是REDEX型多輥模式的一大亮點。傳統(tǒng)拉彎矯直機組的延伸率控制和調(diào)整是通過控制張力輥速度差來實現(xiàn)的，延伸率精度很大程度上受到速度精度的影響，一般穩(wěn)態(tài)能控制在0.1%～0.3%，在加、減速時偏差就更大了，嚴(yán)重影響了帶材的矯直效果和操作者的使用體驗。而REDEX型多輥模式的延伸率控制不同于傳統(tǒng)模式(圖9)，采用獨有差動齒輪箱傳動，將延伸率控制和調(diào)整映射到一臺延伸率控制電機上，通過調(diào)整延伸率控制電機的轉(zhuǎn)速來精確調(diào)節(jié)延伸率的大小。假設(shè)延伸率電機的速度精度為0.01%，差動齒輪箱速比25，延伸率精度就是0.01%/25，可以達到0.0004%。關(guān)鍵是延伸率電機是單獨控制的，不受機組加、減速和張力變化的影響。延伸率精確控制保證了設(shè)備穩(wěn)定性和板型指標(biāo)的一致性，提高了帶材的品質(zhì)和成品率。

圖9Fig.9

3.3 智能節(jié)能

在拉彎矯直機工藝段配置了入口、出口張力輥組。入口張力輥組的作用是將開卷的張力放大，出口張力輥組則是將工藝段張力減小至合理的卷取張力，在入口、出口張力輥組之間就形成了工藝段張力。處理高強鋼時，入口、出口張力輥組分別配置了4支張力輥，傳統(tǒng)方式是采用8臺電機分別驅(qū)動8支張力輥，各電機分別采用速度或張力閉環(huán)控制來實現(xiàn)帶材所需的延伸率。REDEX的拉彎矯直機組8支張力輥中的1#、2#、7#、8#采用的也是獨立控制，而3#、4#、5#、6#張力輥則是由一臺主電機集中驅(qū)動，見圖10。

由于拉矯機張力輥的用電峰值一般不同時出現(xiàn)，有的主動耗電，有的被動耗電(發(fā)電)。在各輥獨立傳動時，電機均必須按照峰值功率選配，總功率是各輥電機功率的代數(shù)和，數(shù)值很大，同時，電控系統(tǒng)亦是水漲船高。各電機正常工作時富裕功率無法共享，各電機負(fù)載率都不高，一般在30%～40%，造成硬件和能耗方面的極大浪費。而REDEX型多輥拉彎矯直機能耗最大的3#和4#、5#和6#張力輥均是利用差速齒輪箱和扭矩分配箱采取兩并一串模式，由一臺主電機驅(qū)動。4個輥子能耗可以通過差速齒輪箱和扭矩分配箱自動智能匹配，削峰填谷，能量共享，主電機的選配只考慮綜合能耗的峰值即可。以工藝速度150m/min，工藝段張力120kN為例，按傳統(tǒng)的8輥獨立傳動，總功率需要1371kW；而按照REDEX智能差速齒輪驅(qū)動僅需要925kW，張力段裝機容量減少48.2%，現(xiàn)場同條件下實測能耗降低24.7%，經(jīng)濟效益非?？捎^。

4 結(jié)束語

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，裝備制造要走高品質(zhì)低能耗的精品戰(zhàn)略。本文通過傳統(tǒng)拉彎矯直機組和REDEX型多輥拉彎矯直機的對比和介紹，為我國冶金裝備制造業(yè)和精密冷軋板帶行業(yè)提供了借鑒與發(fā)展方向。

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[5]崔甫.矯直理論與矯直機械(第一版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

Overview of REDEX Multi-Roll Tension Leveling Line

GUO Jie

(The Northwest Machine Co., Ltd., Baoji 722405, China)

Based on process section of tension leveling line, the paper presented structure characteristics of REDEX multi-roll tension leveler; it analyzed technical characteristics and advantages on adaptability, operability and energy consumption, providing technical support for the operation and purchasing of high-end precision processing equipment. Keywords: tension leveler; elongation; pure tension mode; tension leveling mode; multi-roll mode

2015-07-31

郭杰(1979-)，男 工程師，主要從事冶金裝備的研發(fā)工作。

TG333.2+3

B

1671-6795(2015)05-0053-04