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，結合Redex型多輥拉彎矯直機組的結構特點進行分析，從適應性、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備的使用和選購提供技術支持。

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，導致板形出現(xiàn)邊浪、中浪、瓢曲、翹曲、鐮刀彎等缺陷，嚴重影響成品帶材的質量，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)工藝段結構的不同，拉彎矯直機常見的有三種模式。本文重點結合法國REDEX公司的多輥拉彎矯直機，從設備的適應性、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)點是結構簡單，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域。

2 彎矯模式

彎矯模式是在純拉伸模式的基礎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的彎矯單元，來解決板型問題，從適應性、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)反復彎曲理論，帶材在交變應張力作用下經(jīng)過多次反復彎曲，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 設備的適應性

首先，從原材料的適用范圍來看，多輥模式能夠實現(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，從設備的操作性來說，REDEX多輥拉彎矯直機操作者只需調整1個參數(shù)便可完成設備的調整，而彎矯模式和彎矯復合模式需調整的參數(shù)多而且相互關聯(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，設定開度在工作點輕微的偏移即會導致很大的板型缺陷變化。而REDEX多輥模式可以連續(xù)寬泛的設定工作范圍，不論實際設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，將延伸率控制和調整映射到一臺延伸率控制電機上，通過調整延伸率控制電機的轉速來精確調節(jié)延伸率的大小。假設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備穩(wěn)定性和板型指標的一致性，提高了帶材的品質和成品率。

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 結束語

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和國家產(chǎn)業(yè)結構的調整，裝備制造要走高品質低能耗的精品戰(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。

[1] 鄒家祥.軋鋼機械(第三版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2]黃慶學.軋鋼機械設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[3]周國盈.帶鋼精整設備[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.

[4]崔甫.矯直理論與與參數(shù)計算[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

[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