金属材料与冶金工程
METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
张结刚
(华菱涟源钢铁有限公司，湖南娄底417000)
摘要：热轧带钢卷取完成后，在卸卷过程中出现内、外圈抽芯或外圈松圈等现象。卷形不良轻者，虽可 通过切除不合格圈的方式来修复，但降低了产品合格率和成材率；卷形不良严重者，无法修复则只能报废，提高了生产综合成本，因此解决该质量缺陷成为重点工作之一。涟钢2250热轧板厂对卸卷塔形问题进行了研究和分析，得出了卸卷小车位置不正确、提升髙度和提升压力设定不合理、芯轴膨胀直径不到位等相关因素。通过现场某钢种卸卷塔形实例，分析与制定了相应的解决措施，效果明显。 关键词：卷取机；卸卷；塔形
中图分类号：TG333.2+4 文献标识码：A文章编号：2095-5014 (2021) 02-0041-05
Analysis and Treatment of Uncoiling Telescope
of Hot Strip Coiler
ZHANG Jiegang
(Valin Lianyuan Iron and Steel Co. ,Ltd., Loudi417000, China)
A B ST R A C T：After coiling of the hot-rolled strip,inner and outer wraps core pulling or outer wraps loose appear during uncoiling process.Although it can be repaired by cutting the unqualified wraps with bad coil shape in less severe cases,the qualification rate and the yield rate are reduced；in severe cases,it can only be scrapped if it cannot be repaired,which increases the overall production cost,therefore,eliminating this quality defect has become one of the priorities.2250 HSM of Lianyuan Iron and Steel Co.,Ltd.has conducted research and analysis on the telescope defect of hot-rolled strip coils,the results show that the position of the uncoiling car is not correct,the lifting height and lifting pressure are not reasonable,and the expansion diameter of the mandrel is not reached.Through analysis of an uncoiling telescope of a certain grade,corresponding solutions are worked out,which achieved remarkable results.
K E Y W O R D S：coiler；uncoiling；telescope
西北农林科技大学学报热乳卷取机作为热轧产线最后一个重要机组，其作用是将带钢卷取成钢卷的机械设备。主要设备包括夹送辊、芯轴（也称卷筒）、助卷 辊等。卷形不良是热轧带钢生产过程中主要产品缺陷之一，卷形不良不仅仅影响到运输及后续的生产，也影响用户对热轧卷质量的判断。卷形不良主要包括内塔、外塔、错层、松卷和 扁卷等[1_31，其中“外塔”、“内塔”和“松卷”等 卷形质量除了在卷取过程中产生之外，还与卸 卷过程相关。
收稿日期：2021-01-13
作者简介：张结刚（1980—），男，工程师，主要从事热轧产品研发与热轧工艺技术研究等工作。
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张结刚：热轧带钢卷取机卸卷塔形的分析与处理
1理论分析
钢卷卸卷塔形发生时表现为钢卷内圈与芯轴发生摩擦。观察卸卷过程和钢卷内圈实物形貌，经常出现芯轴收缩后钢卷轴线与芯轴轴线不在一条直线上，钢卷轴线发生左、右或上、下偏移，钢卷卸出后其内圈存在与芯轴摩擦留下的刮痕。图1芯轴收缩后钢卷轴线与芯轴轴线发生偏移，左图可以看出钢卷内圈向右偏移，右图可以看出钢卷内圈向下偏移。图2为钢卷 内圈与芯轴发生摩擦遗留下来的痕迹。
(a)钢卷中心向右偏移；（b)钢卷中心向下偏移
图1芯轴收缩后钢卷轴线与芯轴轴线发生偏移
Fig.1After the mandrel collapse,the axis of the steel coil deviates from the axis of the mandrel
图2钢卷内圈存在与芯轴摩擦痕迹
Fig.2 The inner wrap of the coil rubs against the mandrel
结合钢卷卸卷过程及钢卷内圈摩擦痕迹，对卸卷过程产生塔形的原因进行分析，首先必 须了解卸卷小车的自动卸卷过程。当带钢卷取 完成后，如无操作人员手动干预卸卷，则卷取 机程序将执行自动卸卷过程，其流程如图3。
从自动卸卷流程简图可以看出，卸卷过程造成的塔形与以下因素有关：卸卷小车本位位置、卸卷小车提升高度、卸卷小车触卷压力、卸卷小车托辊锁紧、芯轴实际膨胀直径。
1.1卸卷小车本位位置
正常情况下，卸卷小车中轴线与钢卷中轴线、芯轴中轴线三线重叠，如图4(a)所示，此 时卸卷小车停
止位置即为卸卷小车本位位置。此种状态下卸卷，钢卷重量完全均分在卸卷小车 的四个行走轮上，在钢卷卸卷抽出的过程中，卸 卷小车不会因钢卷重心偏移而发生前后、左右晃 动，钢卷可正常卸出。当出现图4(b)、（c)两种 情况之一时，因卸卷小车中轴线与钢卷中轴线、芯轴中轴线三个中轴线没有重叠，钢卷落在卸 卷小车上的重心发生偏移，在钢卷抽出的过程中，卸卷小车前后轮承担的重量就会不一致，从而导致卸卷小车发生前后晃动，致使钢卷内
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金属材料与冶金工程
注:L=芯轴中心与托辊中心的距离-(钢卷
卷径+托辊辊径)/2
图3 卸卷小车自动卸卷流程简图 Fig.3Flow chart of automatic uncoiling 圈与芯轴发生摩擦而出现卸卷塔形。
导致三者中轴线不重叠的主要原因有：卷 取机人口侧导中心线与芯轴中轴线不重叠、卸 卷小车本位位置不正确、卸卷小车轨道、行走 轮、衬板等部件磨损。
1.2卸卷小车提升高度
钢卷卷取完成后，卸卷小车上升到高度L (如图5所示），并达到设定的触卷压力F后，芯轴开始收缩至727 mm。当卸卷小车达到上升高度L合理时，钢卷内圈与芯轴完全脱离无摩擦，则会按照图6(a)所示的情况执行自动卸卷的下一步动作。但当卸卷小车上升高度过低或过高时，如图6(c)所7K，芯轴收缩至727 mm后，卸卷过程中钢卷内圈则会与芯轴发生摩擦，从 而导致卸卷塔形。
图4 “卸卷小车中轴线”、“芯轴中轴线”与“钢卷中轴线”三线分布情况 Fig.4 Three line distribution of"uncoiling car central axis","mandrel central axis"
and"coil central axis"
图5卸卷小车提升高度 Fig.5Raising height of uncoiling car
导致卸卷小车上升高度不正确的主要原因有：卸卷小车最低位置标定不正确、卸卷小车轨道或行走轮磨损严重、卸卷小车托辊磨损严重、钢卷卷径计算不正确、卷取温度命中率差。
1.3卸卷小车触卷压力
卸卷小车触卷压力提升台重量+钢卷重量+背压值，当卸卷小车达到设定的触卷压力F 后，芯轴开始收缩至727 mm，此时钢卷重量完全作用到卸卷小车上。当卸卷小车触卷压力设定合理时，则会按照图6(a)所示的情况执行自动卸卷的下一步动作，钢卷内圈不会与芯轴发生摩擦产生卸卷塔形。但当卸卷小车触卷压力过低或过高时，如图6(b)和(c)所示，当芯轴收 缩至727 mm后，钢卷重量全部作用到卸卷小车上，此时钢卷轴线会向上或向下偏移，或者钢
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张结刚：热轧带钢卷取机卸卷塔形的分析与处理
图6芯轴收缩后芯轴中心与钢卷中心间的三种状态
Fig .6 Three states between mandrel center and coil center after mandrel collapse
卷尾部反弹使钢卷轴线向左或向右偏移。其最 终结果仍然是导致芯轴与钢卷内圈发生摩擦而 产生卸卷塔形。
导致卸卷小车触卷压力不合理的主要原因 有：高强钢或厚规格带钢尾部弯曲曲率不够， 外圈外弹致使触卷压力提前达到或重心偏移； 提升液压缸内泄或者管路漏油；钢卷重量理论 值与实际值相差较大；背压值过大或过小；卷 取温度命中率差。1.4卸卷小车托辊锁紧
在芯轴反转开始卸卷过程中，卸卷小车托 辊始终保持锁紧状态，这样钢卷不会因芯轴反 转而使外圈松卷。卸卷小车托辊不能锁紧的主 要原因是锁紧缸的锁紧块磨损严重、油缸内卸 等，导致锁紧缸不能锁死。1.5芯轴实际膨胀直径
芯轴实际膨胀直径的大小直接决定了芯轴 收缩后钢卷内圈与芯轴之间的间隙大小。在芯 轴实际膨胀直径较小的情况下（如专750 mm ), 若再出现卸卷小车本位不正确、提升高度不合
理、触卷压力不合理等问题时，钢卷卸卷时将 会出现严重塔形。导致芯轴膨胀直径小的原因 有芯轴膨胀压力偏小、膨胀圈数和助卷圈数不 合理、头部张力值过大、钢卷头部温度过低。
2案例分析
在生产规格为18mmxl 800mm 某钢种时， 卷取目标温度350尤。为利于卷取，设置了头 部温度为SO O T 、长度为2 m 的热头生产工艺。 图7为该卷钢芯轴膨胀和卷取温度的O D G 曲 线。该卷钢头部在进人卷取机后芯轴膨胀直径 为745 mm ，该值与芯轴预膨胀直径745 mm 相 同，而正常情况下芯轴膨胀直径为753 m m 以 上。热头实际温度433丈，比目标值低67丈， 整卷钢C T 温度在200〜460 1之间波动，C T 温 度平均值244丈，比目标温度低106尤。钢卷在 卸卷时出现外圈松圈现象（图8)。
进一步分析钢卷卸卷塔形原因发现，卸卷 小车开始提升至计算髙度803.688 mm ，在卸卷 过程中其位置不能保持，提升髙度持续下降
图7 芯轴膨胀曲线和卷取温度曲线
Fig .7 Mandrel expansion curve and coiling temperature curve
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金属材料与冶金工程
图8
钢卷卸卷后实物形貌
Fig .8 Physical appearance of uncoiled strip
(图 9: DC 2PLC ODG OUTPUT REAL 10)，钢卷内圈与芯轴接触产生摩擦阻力，最终导致外圈
松圈塔形。
通过以上数据分析该钢种卸卷塔形原因有： 卸卷小车高度不能保持，致使钢卷内圈与芯轴 接触是主要原因；卷取温度命中率差、热头不 成功致使芯轴膨胀直径小、芯轴收缩后钢卷内 圈与芯轴间隙小是次要原因。
根据以上分析制定如下处理措施：（1)卸卷
小车提升油缸下降原因是油缸内泄[4]，需立即更 换，停止使用该台卷取机；（2)在当前热头温度 设定值SOOT 基础上再加50
(3)修正模型系
数，提高卷取温度命中率；（4)检査和调整层流 冷却侧喷角度，增加层流冷却水水泵开启台数[5]。
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图9钢卷卸卷时卸卷小车位置图
Fig .9 Position of uncoiling car during uncoiling
3结论莫迪利亚尼
涟钢2250热轧板厂通过对卸卷塔形的理论 分析，并与现场实际情况相结合，到了卸卷 塔形主要与卸卷小车本位位置不正确、卸卷小 车提升高度及压力不合理、卸卷小车托辊锁紧 程度、芯轴膨胀直
径等有关。针对问题点制定 了相应的处理措施，该类卸卷塔形钢卷逐步减 少，效果显著。
(1)
卸卷小车本位位置不正确时导致钢卷
中轴线与小车中轴线不能重叠，致使钢卷重量 不能均分在卸卷小车的四个行走轮上，在钢卷 卸卷抽出的过程中，卸卷小车会因钢卷重心偏 移而发生前后、左右晃动，钢卷产生卸出塔形。 通过标定小车本位位置以及侧导中心线，可以 有效减小该类问题发生；
(2)
卸卷小车提升高度和提升压力不合理
时，钢卷内圈会与芯轴发生摩擦从而产生卸卷 塔形。通过标定小车高度、更换小车相关部件
和优化卷径计算和触卷压力，有效降低了卸卷 塔形发生比例；
大连破网售假药案
(3)通过优化卷取头部张力值、头部卷取 温度、助卷辊压力、膨胀圈数和助卷圈数等相 关参数，保证芯轴膨胀直径，减小钢卷内圈与 芯轴摩擦概率从而减小卸卷塔形。参考文献：
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