| 高线吐丝机吐圈质量的探讨
李卫华 曾俊斌 1 前言
吐丝机是高速线材生产的关键设备，布置在精轧机水冷段后，风冷运输线前，作用是将线材绕制成一定直径的线圈，然后平铺在风冷辊道上，吐丝机吐出的圈形质量对后续的集卷、打包等工序有很大的影响，特别是对打包后产品外观的影响更明显。
2 影响吐丝质量的主要因素
在高速线材生产中，吐丝机吐出的线圈质量经常不理想，即线圈呈椭圆形，线圈偏大或偏小，在风冷线上堆叠错乱、疏密不均等，在轧制小规格线材时尤为明显。从吐丝机的工作过程进行分析，吐丝管和吐丝机速度是其主要的影响因素。
2.1 吐丝管
吐丝管安装在吐丝盘上, 是一段呈空间锥型的螺旋曲线, 各厂家的曲线不同, 但均可分为3 段: 一是初始段, 呈直线状, 线材在其中不进行塑性弯曲变形; 二是变形段, 线材在其中随着吐丝管的弯曲形状进行塑性弯曲变形; 三是定型段, 线材继续发生塑性弯曲变形并形成稳定的线圈, 定型段对吐丝圈形至关重要。吐丝管的出口末段一般和吐丝盘面成一定角度, 以使吐出的线圈产生向前的分速度, 再由于吐丝机整体和水平面成10°～20°的卧角, 线圈就能从吐丝管中顺利吐出, 并平铺在风冷辊道上 。大多数吐丝机的管口角度是不可调节的, 因此当轧制速度发生变化时, 所吐出的线圈的水平向前分速度就不同, 导致线圈落到风冷辊道上的状况会偏离设定的最佳状况, 即出现不理想的圈形。为此, 一般将风冷辊道的第1 段设计成高度可调的形式, 这样从吐丝盘至风冷辊的垂直距离便可调。通过调节此辊道高度, 即可使线圈正确地平铺在辊道上, 但在实际生产中, 往往由于操作经验不足而很难掌握, 导致线圈倾斜地落下。生产小规模线材时, 由于水平分速度大, 线圈前部较后部运行速度快, 当调节高度不当时, 线圈会倾斜式铺放在辊道上, 又由于线材较细、较软, 因此线圈很容易形成椭圆状。
2.2 吐丝机的速度控制 吐丝机吐出的线圈直径不恒定, 大小不一时, 会直接影响打捆的外观质量, 因此保证吐丝机吐出的线圈直径恒定也是至关重要的。线材经过吐丝管时, 运动状态由直线运动变成圆周运动,线速度为v w ,此时吐丝管管口的旋转线速度为v l ,若v w 和v l 大小相等,方向相反,则线材在吐 丝管口相对于大地的合成速度为0 , 由于吐丝盘存在一个向下的倾角, 因此线材便在三维坐标中作抛物运动(铅直方向是自由落体) , 这样就可保证线材吐出时的曲率半径即线圈直径恒定。为了保证不同规格的线材在其整个吐丝过程中都能满足v l = v w , 以稳定线圈直径, 一般在吐丝机前设有夹送辊,夹送方式有2 种:一是全程夹送, 采用微张力控制方式来匹配精轧机、夹送辊、吐丝机的速度; 二是尾部夹送, 小规格线材采用尾部降速夹送, 以防其尾部出精轧机时发生升速现象,大规格线材则实行尾部升速夹送,以推动线材顺利出吐丝机而成圈。当v l ≠v w时,线圈相对于大地在盘面方向的速度不为0 ,即线圈存在相对于大地的角速度,因此, 下落过程中会产生一定的偏移。当v l >v w 时,相对角速度方向与吐丝管旋向一致,线圈将向左偏(顺轧线看) ;当v l < v w时, 相对角速度方向与吐丝管旋向相反, 线圈将向右偏。线圈偏左或偏右较严重时, 将和风冷线侧板碰撞摩擦, 损伤线材表面。
3 生产中常见现象及处理方法
3.1 吐丝机甩尾
吐丝甩尾是指线材尾部不能顺利从吐丝管吐出, 并和高速旋转的吐丝盘面相碰的现象, 其原因是吐丝管口抛角较小, 线材向前的分速度不足以使尾部离开吐丝盘面。解决的办法是适当调整吐丝管抛角, 但对于采用尾部夹送工艺的须确保夹送辊夹送可靠。
3.2 吐大小圈
吐大小圈是指吐丝机吐出的线圈直径大小不一, 其原因一般和吐丝机与精轧机间的速度匹配有关, 可以通过调节吐丝超前量来解决。生产小规格线材时, 容易出现尾部大圈现象, 这是因为尾部在离开精轧机的过程中会逐渐升速, 而吐丝机的速度变化很小, 因此尾部圈径变大; 而对于大规格线材, 特别是带肋钢筋盘圆, 大多数生产厂为保证线材表面质量采用尾部不夹送工艺, 这会导致线材尾部进吐丝机时速度下降, 从而使线圈圈径变小。因此建议对大规格线材的尾部进行夹送, 而将夹送辊的夹紧气压调小些, 以不损伤表面为标准。
3.3 平铺不均匀
要使线圈在风冷辊道上平铺均匀, 除辊道运送速度必须恒定外, 另一个重要因素是吐丝管。当一根吐丝管生产多个规格线材后, 其吐出的圈形质量常不稳定, 易出现平铺不均匀或吐大小圈现象。这是由于不同规格的线材, 其吐丝速度不同因而在吐丝管内产生轨迹不同的沟痕, 线材在这种管中穿过即容易产生轨迹偏移。因此, 最好的解决办法是轧制不同规格时换用不同的吐丝管, 轧制小规格时可以采取一根管对应一个品种, 而轧大规格(如φ10mm 以上) 线材时可共用一根吐丝管。 3.4 线圈呈椭圆形
生产小规格线材且吐丝温度过高时, 容易出现圈形椭圆现象, 原因是线材较软。另外, 风冷辊道高度过低、吐丝机吐出的线圈下落距离太大时, 也容易出现椭圆状。当吐丝管口的前抛角太大时, 线材向前的分速度大, 导致线圈倾斜地落入辊道, 对没有头部定位功能的吐丝机, 线圈很容易卡入辊道缝隙中而出现生产事故。因此, 解决这些问题必须从吐丝管抛角、辊道高度、吐丝温度三方面进行分析解决。 4 结语 当轧制圈形不理想时，要具体问题缜密地分析，通过在吐丝机第一个卡子增设顶丝进行吐丝管抛角的冷调整，提高工艺管理水平保证轧制速度、温度以及辊道高度等条件来确保圈形质量，只有反复思考、勤于钻研、严格管理，才能使我们的轧制水平逐年提高。
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