关于活套设计的几点考虑.docx

1、关于活套设计的几点考虑关于活套设计的几点考虑?l6?钢铁技术2008年第3期?轧钢?关于活套设计的几点考虑李彦清(中冶塞迪公司轧钢事业部,重庆400013)【摘要针对目前冷轧酸洗带钢以及二次精整机组中(如镀锌彩涂机组,连续退火机组等)常用的活套的设计,分析结果及其控制方式,对常用立式或卧式活套的设计,分析提出了有关设计,计算公式.关键词张力活套活套活套车设计活套小车分析0概述随着生产技术的发展,人们不仅对连续生产工艺的要求越来越高,而且要求其作业时间要短,产量要高.因而这就不仅既要使带钢能连续地运行生产,而且又要能够维持足够的辅助作业时间.在连续生产中,为了满足这种要求,机组对活套具有更高的要

2、求.同时,由于目前大部分都采用连续化成卷生产工艺,因而活套在现今的冷连轧或连续退火,镀锌机组中起着重要的作用,它不仅要为机组保持连续的生产工艺提供可靠的保证,而且还要为操作机组相关设备提供更多的辅助作业时间.因而活套对带钢的最佳存储量以及最优的运行速度是连续机组设计的重要保证.本文结合某厂镀锌活套的设计,单体运行以及机组连锁运行的实际情况,提出活套设计中的几点考虑,旨在为相关活套的设计和校核提供计算方法,依据及其计算公式.1活套的结构分析目前实际生产的活套可分为立式活套和卧式活套.无论是立式活套,还是卧式活套,其大致为活套钢结构,活套小车,传动装置以及钢平台等组成.卧式活套由于其水平布置距离较

3、长,占地面积较大,车间厂房的高度要求小,牵引力较大,一般用于较厚带钢的酸洗处理作业线上;立式活套其竖直布置较高,占地面积较小,车间厂房的高度要求较高,牵引力较小,适用于薄带钢生产作业线上.活套钢结构一般按照框架结构考虑,以满足高跨抗倾翻的能力;活套小车由转向辊,支承底座,导向轮,轨道以及牵引装置等组成,小车辊子数量由活套需要存储带钢的量及活套的高度等因素确定,辊子的直径及辊身长度根据带钢的厚度及宽度确定;传动装置由电机,减速机,钢丝绳及卷扬机构等组成,为活套的运行提供所需的张力.同时在常用活套中还设置有断带处理事故保护装置以及张力补偿调节装置,断带事故保护装置通常采用气动闸瓦式结构,以快闸轻抱

4、处理断带等意外事故.使用活套要满足连续化生产工艺作业时间的要求,通常活套布置在酸洗轧机联合机组的入口段以及镀锌机组的入口段及出口段.对于镀锌机组中的入,出口活套,通常最大能存储约500m的带钢,它主要用于在满足焊接或剪切等辅助处理的工艺要求的时间情况下,以保持联机后的镀锌和镀锌的速度总是在最优的状态,甚至通过活套来缓冲实现镀锌处理段的速度为恒速.同时,活套可以在一定范围内轻易改变镀锌的工艺处理速度而不受镀锌入,出口速度的影响,因此活套主要是用于控制镀锌的工艺处理速度,通过它来限制镀锌的速度尽可能保持镀锌速度恒定.以下分别就活套设计中需考虑的速度及张力因素作一2008年第3期钢铁技术?17?分析

5、说明.2活套的速度控制活套在正常的运行操作过程中,活套小车应停留在活套有效存储量的工作范围内,并应尽量避免在活套的空套或满套极限附近工作.为了发挥活套的正常功能,通常通过如下参数来调节镀锌速度以实现活套的正常工作,从而满足连续化作业的要求.常用调节镀锌速度的参数为:1)活套正常设定值;2)镀锌处理段的实际速度;3)活套的实际位置.当活套车靠近空套极限值时,为了避免镀锌停机将减慢镀锌的速度.当活套车在距离空套一定距离时镀锌的出口速度将减慢至某一设定值,然后程序将通过快停限制来快速停止镀锌.当活套车靠近满套极限时,将减慢镀锌线的处理速度,减小斜率将正比活套车到满套的剩余距离,以使活套车停在满套的位

6、置.2.1镀锌工艺速度控制通常把活套正常工作情况下的活套车的位置设定为正常操作设定值的目标.此目标位置一般是设定在活套的有效工作范围的一半处,但也可根据操作情况进行修改设定.镀锌工艺处理速度的控制是通过计算镀锌速度限幅来实现的,镀锌速度限幅的计算是为了在下一次镀锌自动减速之前,总是把活套量保持在正常工作的范围内.因此镀锌速度在任何时候都不能提高在限幅速度之上,只能在限幅速度的范围内进行调整,所以镀锌提速之前都必须计算新的镀锌速度限幅.同时如果操作人员减慢了活套车冲放套速度,也必须重新考虑该值的大小.如果镀锌的速度没有达到镀锌限幅值,其结果就是在镀锌下一次减速之前,活套车的正常设定值不能达到.对

7、于每一个钢卷,也将检查用当前镀锌和镀锌速度限制和设定值是否活套将被冲满,以有效观察活套的正常工作情况.为了使活套车来回运行在位置设定值上,必须考虑如下因素(该计算式没有考虑加降速).1)在下一次减速过程将有多少带钢冲进活套,该长度计算如下:ALslDo=(Vc-vsl.)Lsl.Do,/vs】.(1)式中,v为镀锌处理段的速度(m/s);Lsim为在减速期间镀锌处理段或轧制段带钢的长度(m);v.为镀锌减速的入口速度,需根据出口的剪切速度或者缺陷速度来重新计算.2)当计算的瞬时,活套小车此时离正常设定值的距离,这相当于活套的剩余长度,计算公式如下:L.=6(TCM.-TCM.R.)+2(CPL

8、ExitPct-CPLExitP0sRef)(2)式中,TCMP.M为镀锌入口活套正常位置参考值(m);TCM为镀锌入口活套实际位置(m):CPLExit.r为镀锌出口活套正常位置参考值(m);CPLExit为镀锌出口活套实际位置(m).计算目的是在连续生产过程中,让活套小车实际位置的平均值始终响应设定值,此目标值是由剪切或缺陷速度处理减速时,通过活套车的位置减二分之一Ls.获得的目标值Lh.该目标值为镀锌在下一个运行周期内的活套运行量,如果目标值为正值就是放套,如果目标值为负值就是冲套.计算如下:ALt=L-ALsl/2(3)从上面的计算中可知,为了计算镀锌的速度,需要知道在下一减速过程前带

9、钢的剩余长度.目标长度与镀锌处理速度的关系可通过如下公式计算得到:ALh=(VTCH-V)Ree./V删(4)式中,R为下一减速前剩余的带钢长度(m);V硼为镀锌处理速度(m/s);V为镀锌处理段的速度设定值(m/s).由式(4)可得到镀锌处理速度计算公式如下:ALT.=(V删一VcPL)R./VTcM(5)如果镀锌速度限幅的计算已经超过它的正常位置的设定死区,那么就应修改镀锌速度限幅.这时如果人工暂缓镀锌速度限幅,就必须随时观察动态活套量,同时当镀锌出口活套和镀锌入口活套充满时,就必须调整镀锌处理段的速度.镀锌速度的限制也可以通过镀锌计算机自动设定完成.在正常情况下,应有一个较低的速度限制,

10、因此镀锌出口运行速度的最小限制将重新计算镀锌的入口速度,活套不能减慢镀锌速度低于此速度限制.?l8?钢铁技术2008年第3期如果当镀锌出口或处理段已经停止并且空套镀锌减速点已经达到,镀锌没有停车,此时镀锌速度将减慢到镀锌出口运行速度最小限制,它的目的是避免当镀锌偶然停车时突然停止镀锌.活套车位置J满套-/一/处理速度图1活套位置和处理速度的对称关系在实际镀锌操作过程中,为了镀锌的边部调整和镀锌的计划停车,活套采用满套设定值以及空套设定值来达到目标值.其中,满套操作设定用于停圆盘剪边部调整前冲套量;空套设定用于停镀锌前的空套量.在正常操作时对于活套来说,最大和最小设定值一般可设定几个不同的值,这

11、些值可以通过操作人员手动选择或者计算机自动进行选择.并且自动方式也可以在冲套,放套的过程中单独进行选择.如果设定的入口速度限制低于空套的速度,此时低速请求将送到镀锌处理段,同时该请求将保留直到镀锌已经停车,再次启动并且实际速度已经超过了穿带速度时为止.当镀锌出口活套已经停止而镀锌入口活套的空套设定值已经达到,同时当空套快停的极限已经达到时这时活套应完全停止镀锌.当活套完全停止镀锌时,其出口活套的设定值已经到达或满套的快停极限已经到达.3活套的张力控制在活套的正常运行中保持活套内的张力始终在一个最低限之上是至关重要的,也是保持活套正常运行的关键因素.活套内带钢的最低张力取决于活套中带钢的材料特性

12、以及活套入,出口的加减速度.在活套的实际工作中存在静态张力和动态张力的计算,以下针对活套内的静动态张力进行分析,并提供相应的计算公式.3.1静态张力静态张力是指活套在匀速运行或停车等状态下的带钢张力,活套在匀速运行时其带钢的张力应为不同厚度时的最大屈服点.每一层和活套中每一个带钢的张力参考值都将被计算,计算的最大FS用于活套静态张力参考值.卷扬的静态张力值计算如下:FSw=nFSmax(6)式中,FSmax为不同带钢厚度时最大屈服点的张力;n为活套内的带钢层数,本文中n-6.同时静态弯曲张力也将通过静态张力来进行补偿,以保证卷扬电机不致超载.因此静态张力是用于限制电机的张力.3.2动态张力3.

13、2.1概述动态张力补偿是用于补偿带钢加速和减速以及活套内的非传动辊的张力.当进行加减速时,采用张力斜率控制整个活套的张力,以实现活套张力的增加或减少.如果活套的张力太低,不利于带钢的对中,同时各层的带钢也可能接触摩擦.3.2.2每一层张力FA的计算活套中带钢的动态张力对于活套的控制起着至关重要的作用,因而动态张力计算的准确性为活套的平稳控制提供关键的数据.动态张力控制应计算活套内每一层带钢的动态张力及其动态变化情况.本文以图2所示的活套为例,分析活套每层的带钢张力,旨在为常见活套带钢内的张力分析提供计算公式.图2中假定带钢共6层,且设定参数如下:v为活套入口速度(m/s);a为活套入口加速度(

14、m/s.);v为活套出口速度(m/s);ao为活套出2008年第3期钢铁技术?l9?口加速度(m/s);V1为活套车速度(m/s);a.为活套车加速度(m/s),a.一(ain一)/6;a为辊的加速度(m/s);r为非传动辊的半径(m);J为非传动辊惯量(kg.m);m为每米长度重量(kg/m);PosAct为活套车的实际位置m.,6).(.U)u.(9)/()(8)摧力麓置:3).图2Lin,L1一L6为空套情况下活套内带钢长度示意图对每一层活套内的带钢张力FA可分别由如下公式计算:1)第1层活套的带钢,13号辊加速前的带钢张力FA.:FA-一ai(m(Li.+L.+Poshct)+3j/r

15、)(7)2)第二层活套带钢,45号辊间的带钢加速的张力FA:FA2一FAl+(a+5al.)(mL45+2JI/r2)(8)3)第三层活套带钢,2和3层以及6号辊加速的张力FA.:FA.=FA2+(aout+4al.)(m(L2+L.+2PosAct)+J/r)(9)4)7号辊加速的张力F:F=FA.+(+3a.)J/r(10)5)第4,5层活套带钢及8号辊加速的张力FN:FA5=FA4+(a+2al.)(m(L4+L5+2PosAct)+Jx/rx2)6)第6,7层活套带钢及7号辊加速的张力FA6:FA6=FA5+(a.+al.)J/r+(m(L6+PosAct)(11)3.2.3活套车卷扬

16、的动态张力补偿的计算活套车卷扬的动态张力补偿实质上是对活套内的各带钢层的最小张力进行补偿,以保持活套动态的平稳运动.通常采用对计算各层带钢的张力进行比较,以取各层中最小张力的值并加以补偿.计算如下:FA;=Min(FA,FA)(12)公式(12)是比较计算活套内各层带钢中张力最小的计算公式.其中卷扬上总的张力参考值为:Ftot=FS一6kiFi(13)式中,ki为大于或等于1的常数,正常为1.当Ftot,为负值时意味着张力下降,此时卷扬必须进行全补偿或过补偿;当Ftot,为正值时意味着活套张力增加,此时卷扬不需要补偿张力.实际的经验已经表明保持卷扬的静态张力参考值作为最小张力对带钢的导向系统是

17、比较好的.4结语虽然常用活套的结构仅立式或卧式两种形式,但其活套小车结构及控制方式较多,运用范围较为广泛,因而在设计时应根据工艺条件及机组要求合理的选则所需活套的结构形式及传动力能系统,以使结构形式不仅能较好地满足工艺及力能要求,而且又有较好的经济性,是活套设计过程中的重要环节.同时应通过各机械结构的各个环节的关联及机械性能,动力能控制并合理地分配,确保以较小的动力满足较高的条件,以适应现代市场的需要.参考文献1张启富主编.现代钢代连续热镀锌M.北京:冶金工业出版社,2007年1月2刘永丰.酸洗轧机联合机组活套的容量和长度计算.宝钢技术,2007.No.6p43473马桂敏等.板带酸洗线卧式螺旋活套的设计分析.河北冶金,2007,No.3plot124孙业华,王珩.莱钢1500mm热连轧活套控制技术.中国钢铁业,2007.No.6p28295刘锦林.活套的改造.涟钢科技与管理,2006,No.5p2930(收稿日期:20080514)