横切线开卷钢板划伤的分析与处理
摘要 随着客户对钢板的要求的提高，板材生产对表面质量的要求也越来越高，如何解决钢板在开卷矫平过程中产生的表面挫伤成为一个很重要的问题。解决这一难题，不仅可以提高产品质量，也能极大的提高产品在市场上的竞争能力。本文通过对设备和工艺相结合进行改造，很好的解决了在横切生产中钢板表面的挫伤问题。 关键词 开卷机；表面质量；挫伤；横切线
中图分类号th122 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）47-0129-02 0 引言
华菱涟钢2250热扎板厂板材横切及热处理工程由德国西马克设计，2010年2月开工，于2010年10月投产，是将热轧板厂生产的成品钢卷加工成板材，一部分作为商品材，另一部分进行热处理。在热连轧生产线后对钢板进行热处理，这一技术走在世界的前列，该线的装备水平达到国际先进水平。横切线设计生产规模为年产50万t横切板。热处理部分按两期规划，其中一期在新建厂房内建设1#、2#热处理生产线及其它配套设备、设施，设计年产热处理板15万t。二期建设3#、4#热处理生产线及其它配套设备、设施，设计年产热处理板15万t。板材横切及热处理生产线投产后在钢板通过开卷机时，钢板表面形成低于扎制面的纵向划沟，严重影响板材的成材率和产品质量。为此项目组成立攻关小组，小组针对存在问题，
对开卷机的生产工艺、过程的受力分析和控制系统分析，找到了原因，采取了相应措施，解决了这一难题，达到了预期的效果，为华菱涟钢作出较大的贡献。 1 开卷时钢板划伤的原因分析 1.1 表面划伤的定义
所谓划伤，即是钢板表面有低于轧制面的纵横向划沟，单个或断续地分布在钢板表面上，高温刮伤沟底有薄层氧化铁皮，冷态刮伤可见金属光泽，沟底呈灰白色。产生的原因是钢板在轧制或输送过程中，机械设备上尖角或突出部分划伤其板面所致。 1.2 表面划伤的原因分析
自华菱涟钢2250热扎板厂横切线热负荷试车成功以来，生产16mm以下的钢板按照sms设计的步骤和方式进行开卷时，钢卷在开卷过程中没有产生表面缺陷。当生产16mm以上的钢板再按照sms设计的步骤和方式进行开卷时，钢卷在开卷过程中不可避免地产生表面缺陷：挫伤！同类型生产线在我国还为数不多，通过实地考察了解到，马钢同种生产线也存在同样的问题，且一直没找到到很好的解决办法。开卷设备示意图如图1：
注：1.压辊，2.处理辊，3.开卷机芯轴，4.钢卷，5.穿带台，6.夹送辊
结合现场对生产过程的仔细观察，分析其产生原因，主要有以下几个方面：
1） 机组运行参数不匹配
在穿带时会出现各单体机组的速度不匹配或者是参数不正常，也会出现挫伤。 2） 钢卷松卷
钢卷在上料前已经松卷，为了保证松卷的钢卷能够顺利地进入开卷机，钢卷在地辊站上旋紧，钢卷层与层之间会发生相对位移，这个过程对钢卷有一定的损伤。 3）相对运动造成的摩擦
钢卷进入开卷机反转200°后，压辊压下来，由于压辊是一个自由辊和一个由液压马达驱动的主动辊，自由辊在钢卷表面的摩擦会造成钢板表面的挫伤，另外，厚钢板的强度比薄钢板的强度大，在反转过程中，钢卷有松卷过程，只要钢卷在开卷机上松卷，就会产生挫伤。
在用处理辊压带钢的头部时，开卷机带动钢卷旋转，带钢的头部在穿带台上肯定是向下扣的，那么开卷机带动钢卷旋转时，带钢的头部不会顺利前进，会给开卷很大的摩擦阻力，将会造成层与层之间发生相对位移，因而会产生挫伤。 4） cpc跑偏
cpc跑偏时，开卷机芯轴在cpc对中时，会发生钢板与处理辊的摩擦，从而产生挫伤。
2 针对存在的问题，攻关小组采取的措施
2.1 机组运行参数的调整
生产前确认该钢卷参数的合理性，主要是确认每卷钢卷的物理参数，如重量、宽度、厚度等，由此设置各单体机组的速度，使各设备间的速度能够匹配。 2.2 避免钢卷松卷措施
我们对钢板的压头方式进行了改进，以前所用的是处理辊在0到900的横移行程下，处理辊向下压带头，改进后处理辊在-400到900的横移行程下压带头，首先用压辊推动钢卷旋转，使带钢头部到穿带台上有一定的长度，再用处理辊压一下带头，在不上升处理辊的情况下，穿带台上升，尽可能地使带钢头部足够的向上，根据实际情况重复前面的动作，再把处理辊横移到钢卷的正上面压住钢卷，穿带台上升，带钢头部此时已向上翘，从而大大减小了带钢前进时由于带钢头部下扣造成的阻力，使带钢能顺利前进。从而消除了钢卷在开卷机上的松卷。
2.3 消除相对运动造成的摩擦划伤
1）对设备进行了改造。增加一套液压马达驱动系统，把压辊的两个辊子都改成主动辊，使钢卷在压辊压紧的情况下再推动钢卷旋转，并增大压辊的压力，到100bar左右。减小穿带时的张力，使其在40kn~50kn之间，保证正常压头开卷。
如图2所示，辊1和辊2固定在同一个辊架上，未改造前，辊1为主动辊，由一个液压马达驱动；辊2为被动辊，通过辊1带动钢
卷，而钢卷才能带动辊2转动。由于压辊两端安装有滚动轴承，不可避免的是，辊2必须先克服轴承的滚动摩擦力才能转动，由此形成了辊2与钢板表面的摩擦力。
根据两个具有固定轴线的圆柱，其中主动圆柱以n力压另一圆柱，两个圆柱相对滚动，主圆柱上受到的滚动阻力矩为： m=nk（1-r1/r2） 其中：n为主动力； k为滚动摩擦力臂； r1、r2为圆柱半径。
由此可知，当k一定（钢-钢时取值0.5mm）、r1/r2也一定时，n越大，则m也越大。
2）建立处理辊与伸出钢板的力学模型为圆柱面与平面接触 υ1、υ2为接触体泊松比； p为处理辊对钢板施加的压力； 此处e1=e2，υ1=υ2。
由于实际生产过程中，钢板应力最大值σmax已知，可求得压力p。
钢板应力最大值σmax根据钢板的钢种和相关参数的不同而各有不同，所以压力p应能满足生产最极端产品的能力。 2.4 cpc纠偏的处理
cpc跑偏主要是生产操作的精细化，穿带是整个横切生产过程中
很重要的环节，因此，我们严格控制开卷过程的操作程序，在开卷过程中，注意穿带过程中是否跑偏，使cpc的位置在一个合理的范围内。 2.5 改进
攻关小组在针对挫伤所造成的原因进行相应的改造和调整基础上，我们还对其他生产工艺过程进行了相应的改进。
1）增大处理辊的行程，处理辊可以横移到钢卷的垂直中心线上，这样可以保证钢卷的带头在伸出长度较短的情况下也能压好带头； 2）增大穿带台向上的行程，这样穿带台就增加了一个功能，它不仅能满足穿带，还能帮助处理辊压带头。 3改进前后的效果对比
在改进前，几乎生产一个厚规格的钢卷都是挫伤，只是挫伤的长度不等，有的有20m或者30m，有的更加多或者是一整卷钢。在改进前我们总共生产16mm以上的钢板有1 000多吨，就有800多吨是挫伤，20mm以上的全部是挫伤。在改进后，厚度在16mm~20mm之间的没有挫伤，20mm以上的，我们总共生产了6 000多吨钢，只有几十吨存在挫伤。通过现场观察，发现这些挫伤的原因有3个，一是原料卷散卷造成前面几十米在上料前就已经挫伤；二是改进后的操作方法不是很快就能适应，造成前面一板或者两板出现挫伤；三是 cpc偶尔跑偏造成前面的钢板挫伤。 4 结论
华菱涟钢2250热扎板厂板材横切及热处理攻关小组，针对开卷机生产过程中造成的划伤，系统的分析，并予以改造，有效的解决了钢板开卷过程中的挫伤，在同类型生产线有较好的推广意义。通过这系列的改造，使板材横切及热处理生产线板材成材率和合格率达到98%以上，产品质量得到了保证，取得了可观的经济效益。参考文献
[1]机械设计手册（新版）[m].机械工业出版社，2004，8. [2]华菱涟钢横切热处理员工培训教材.
