500mm拉伸弯曲矫直机技术的改造方案

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随着产品结构的调整以及产品品种的扩大，需要改产高强度不锈钢带、双金属带和合金钢带等，而该机组不具备生产高强度钢带的能力。若新建一台拉伸弯曲矫直机组，势必需要大量投资，而且建设周期长，此外，还会造成原有设备的闲置。 该机组设备陈旧、老化，尤其是电气控制系统(模拟控制)已不能适应现代工业生产的需要，而且原始设计资料不全，技术改造难度较大。更重要的是，所生产的产品由普通不锈钢带改为高强度合金钢带及双金属带，不仅带材本身的矫直难度增大了(合金钢强度高、硬化大、难以矫正；双金属带上下两面的变形特性不同)，而且对产品矫直精度的要求也大大提高了。在这种状况下，通过综合分析高强度钢带的特性、原机组的工艺配置、设备组成以及各设备的能力，提出了以下的改造方案。 改造方案 (1)拉伸弯曲矫直和多辊矫直相结合 拉伸弯曲矫直是同时对带材进行拉伸和弯曲，在弯曲应力和拉伸应力的共同作用下，使带材外层拉伸应力达到或超过屈服极限而产生延伸；经过反复多次的拉伸、弯曲后，使带材产生一定的塑性延伸，弹复后带材纵向纤维达到相同长度，从而使带材得到矫直。与纯拉伸矫直和辊式矫直相比，这种矫直方式能耗小、效率高、精度高、矫直范围广。 由于原拉伸弯曲矫直机的矫直能力有限，且原矫直机本体只有横向弯曲调整功能，对于高强度合金钢带矫后产生的纵向卷曲无法消除。基于这种情况，在原矫直机本体后增加了一台七辊辊式矫直机，给带材施加较小的反复多次的弯曲变形，进一步消除带材内应力和纵向弯曲，提高矫直精度。 (2)七辊矫直机的开发 七辊矫直机属于辊式矫直机。辊式矫直机的工作原理是板带材在矫直辊压力的作用下产生反复弹塑性弯曲变形，每经过一次反弯曲后，板带材弹性回复，就会消除一部分弯曲应力，经过反复渐减的弯曲变形，残余弯曲应力逐渐减小，带材趋于平直。 本机组中七辊矫直机布置在张力辊之间，所以其矫直机理与普通辊式矫直机略有不同，带材是在拉伸应力和弯曲应力的联合作用之下产生塑性变形。由于高强度钢带的难变形特性，需要多次施加小的弯曲变形才能矫平。 七辊矫直机由上下机架、上下辊系、下辊系压上装置、上辊系倾斜机构和上辊系快速打开机构等组成。该矫直机辊系为四重式结构，上下辊系各由一排工作辊(上三、下四)和一排支撑辊组成。下辊系由一台交流电机通过蜗轮蜗杆减速器进行上下升降，实现辊缝的调整；上辊系固定在上机架上。上、下机架通过铰链联接。通过液压缸驱动实现上机架的摆动来完成辊缝的快速打开，以便于穿带；通过蜗轮蜗杆减速器驱动上辊系倾斜机构，实现上辊系相对于下辊系的倾斜。 (3)接中间套鼓形齿联轴器的应用 前、后张力辊为集体传动，由一台主电机驱动。由于增加了七辊矫直机，拉大了前后张力辊之间的距离，也就拉长了两个伞齿轮箱的距离。齿轮箱之间的联接原为轴套联接，这种联接为刚性联接，而且转速高，对轴套的加工精度及前后齿轮箱的安装精度要求很高。因此，改造中采用了接中间套鼓形齿联轴器。这种联轴器具有两轴线相对位移补偿的特点，对安装精度要求低，转动平稳，噪音小。 (4)矫直机本体 矫直机本体的改造，主要是提升自动化水平及改进工作辊的固定方式等。原设备是靠人工调节辊缝，调节量完全靠经验，调节精度低，对工人的操作水平要求高。改造中增加了位移传感器，用于辊缝控制和显示，提高了产品精度及机组的自动化程度。另外，对矫直机工作辊的装配方式进行了改进，使其更加合理。 (5)电气控制 拉伸弯曲矫直机的电气控制系统主要由电气传动装置和可编程序控制器组成。开卷机、卷取机、张力辊组及差速机构分别由4台直流电机驱动，每台直流电机由一套可控硅调速装置控制。选用6RA70系列直流电机控制装置。它的特点是采用全数字控制方式，每一套装置至少由一台计算机控制，速度检测元件选用光电编码器；可以控制直流电动机的转速和力矩，速度控制精度可以达到0.05%，力矩控制精度可以达到1%；装置设有Profibus串行通讯接口，与PLC连接组成网络，所有控制命令由PLC下达，如转速给定信号、力矩给定信号都由PLC通过通讯总线传达到直流调速装置，实现了数字量给定，与传统的模拟量给定相比，提高了给定精度；直流调速装置的工作状态和参数也可以通过总线传至PLC，由PLC完成对调速装置的监控。6RA70系列直流调速装置内可以增加一块T400工艺板，实际上是增设了一台可以完成各种控制功能的单板计算机。开卷和卷取机的带材张力控制就是利用T400板以及配套使用的SM420软件完成的。采用这种方式，用户不必自己设计用于张力控制的计算机硬件和软件，只需设置参数就可以完成复杂的带材张力控制，大大缩短了设计和调试时间。拉矫机组的带材延伸率控制是通过控制主机电动机和调节机电动机的转速来完成的，由于调速装置较高的调速精度，将以往使用的延伸率闭环控制改为开环控制，大大简化了控制系统，取得了良好效果。(图/文www.wxlgjx.cn)

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