CN106897482A - 热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法 - Google Patents

Abstract

一种热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法，它包括以下可由计算机执行的步骤：1.收集收集现场捆带参数；2.将捆带按照强度大小分类；3.收集现场热轧钢卷参数；4.计算带钢厚度方向上的最大应力、钢卷对捆带的最大约束反力、捆带断裂系数；5.预报捆带是否会发生断裂；6.推荐使用更合适的捆带。本发明结合捆带性能和热轧钢卷参数对捆带断裂的影响，建立了一套钢卷捆带断裂预报模型，实现了对周向捆带断裂的预报，并在引入钢卷捆带断裂系数的基础上，从提出了捆带分档使用原则，帮助现场科学有效分类使用捆带。

Description

热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法

技术领域

本发明涉及一种钢卷包装技术，特别是一种钢卷捆带断裂的防治方法。

背景技术

近年来，随着制造业的迅猛发展，市场对各种热轧带钢的需求也不断扩大，然而热轧钢卷在贮存运输的过程中，常常出现包装捆带的断裂现象，给企业带来大量不便和经济赔偿。在热轧钢卷的整个生产过程中，钢卷打捆作为重要的辅助工序，对整个生产过程的正常进行起着举足轻重的影响。与此同时，钢卷打捆后因捆带断裂而引起的散卷问题，导致后续吊装与运输工序无法正常进行，严重影响了机组的生产效率与产品的质量。以往国内外学者对热轧捆带的研究多侧重于打捆方式或力学性能等方面，其中比较典型的有张路漫等学者针对管线钢钢卷打捆捆带断裂现象提出了尾部带头自由端压靠模型；刘海江等学者根据钢板包装中捆带的捆扎方式建立了捆带受力的物理模型、研究了钢板包装捆扎的力学性能、计算和分析了捆带的受力状态；SH Lee等学者则研发了一种多方位打捆的机器人系统。纵观上述文献以正常捆带受力分析以及捆带设备研究为主，而对捆带断裂机理及其防治技术的研究未见诸于文献，如何经济有效解决现场捆带断裂问题依然是现场技术攻关的焦点与难点。

(参考文献：[1]张路漫，惠世民,，高洪军.X80管线钢钢卷打捆方式研究[J].重型机械,2010,04:26-29.[2]刘海江，周浩升.钢板包装中捆带的力学性能分析[J].包装工程,2011,17:44-46.[3]周晓欢，于革刚，刘明利.钢卷包装周向捆带受力分析及应用[J].冶金设备,2011,05:27-29.[4]罗超，鲍平.冷轧钢卷最大约束反力分析[J].冶金设备,2012,1:9-11.[5]白振华，司红鑫，周庆田.热轧带钢卷取过程中钢卷内部应力模型的研究[J].机械工程学报,2014,50(2):110-115)

发明内容

本发明的目的是针对热轧钢卷捆带出现的断裂问题，提供一种能够对周向捆带断裂进行预报、并能现场科学有效分类使用捆带的热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种适合于热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法，其包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集现场捆带参数，主要包括：捆带的抗拉强度σ_b；捆带宽度B；捆带厚度H；

(b)将捆带按照强度大小分类：超高强度捆带、高强度捆带和普通捆带；

(c)收集现场热轧钢卷参数，主要包括：钢卷宽度b；带钢厚度h；钢卷外半径R₁；钢卷内半径R₂；带钢的弹性模量E₂；带钢的泊松比ν₂；

(d)计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max，钢卷对捆带的最大约束反力F₁以及捆带断裂系数λ：

d1)定义热轧钢卷第i个单元体处对应的角度为θ_i，给出第i个单元体没有发生变形时在极角为θ_i处的极径ρ_01ij，

d2)定义Δ_ij为当前状态下各单元体处带钢所产生的压缩变形量，初始给定当前状态下钢卷的极径分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij,i＝1,2,…j；

d3)计算热轧钢卷第j个单元体内部的径向压应力p_ij：

其中，当i＝j-n,j-n+1,…j时，ρ_i+nj＝0；

d4)计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}；

d5)钢卷对捆带的最大约束反力F₁:

d6)计算捆带断裂系数λ：

(e)判断捆带断裂系数λ是否大于1，不大于1的热轧钢卷直接使用普通强度捆带；

(f)对于所有λ＞1的钢卷，计算捆带断裂系数λ₁、λ₂…λ_n，再计算出标准捆带断裂系数λ_s，以及λ_smax：

(g)对λ＞λ_s的钢卷计算当前捆带断裂系数λ'，并判断λ'是否大于λ_smax，对于λ'＞λ_smax的钢卷采用超高强度捆带，其它采用高强度捆带。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

结合捆带性能和热轧钢卷参数对捆带断裂的影响，建立了一套钢卷捆带断裂预报模型，实现了对周向捆带断裂的预报，并在引入钢卷捆带断裂系数的基础上，从统计学角度建立了捆带断裂判断条件，提出了捆带分档使用原则，开发了热轧钢卷捆带分档使用系统软件，帮助现场科学有效分类使用捆带。

附图说明

图1是本发明的总计算框图。

具体实施方式

实施例1

按照图1所示的热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法的计算步骤：

首先，在步骤1中，收集现场捆带参数，主要包括：捆带的抗拉强度σ_b有340MPa、780MPa、1200MPa；捆带宽度B为30mm；捆带厚度H为5mm；

随后，在步骤2中，将捆带按照强度大小分类：超高强度捆带、高强度捆带和普通捆带：即抗拉强度为1200MPa的为超高强度捆带，抗拉强度为780MPa的为高强度捆带，抗拉强度为340MPa的为普通捆带；

随后，在步骤3中，收集现场热轧钢卷参数，主要包括：钢卷宽度b为800mm；带钢厚度h为15mm；钢卷外半径R₁为1500mm；钢卷内半径R₂为500mm；带钢的弹性模量E₂为200GPa；带钢的泊松比ν₂为0.3；

随后，在步骤4中计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max，钢卷对捆带的最大约束反力F₁以及捆带断裂系数λ：

其中，在步骤4-1中，定义热轧钢卷第i个单元体没有发生变形时在极角为θ_i处的极径

随后，在步骤4-2中，定义Δ_ij＝7um为当前状态下，各单元体处带钢所产生的压缩变形量，初始给定当前状态下钢卷的极径分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij＝500+1.592*θ_i,i＝1,2,…1400；

随后，在步骤4-3中，计算热轧钢卷第1400个单元体内部各层的径向压应力p_ij：

其中，当

i＝1380,1381,…1400时，ρ_i+20j＝0；

随后，在步骤4-4中，计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}＝700kPa；

随后，在步骤4-5中，钢卷对捆带的最大约束反力F₁:

随后，在步骤4-6中，计算捆带断裂系数λ：

随后，在步骤5中，判断λ＝0.87＜1；则该热轧钢卷采用普通捆带即可满足不会断裂。

实施例2

首先，在步骤1中，收集现场捆带参数，主要包括：捆带的抗拉强度σ_b有340MPa、780MPa、1200MPa；捆带宽度B为30mm；捆带厚度H为5mm；

随后，在步骤2中，将捆带按照强度大小分类：超高强度捆带、高强度捆带和普通捆带：即抗拉强度为1200MPa的为超高强度捆带，抗拉强度为780MPa的为高强度捆带，抗拉强度为340MPa的为普通捆带；

随后，在步骤3中，收集现场热轧钢卷参数，主要包括：钢卷宽度b为1000mm；带钢厚度h为30mm；钢卷外半径R₁为2400mm；钢卷内半径R₂为600mm；带钢的弹性模量E₂为210GPa；带钢的泊松比ν₂为0.31；

随后，在步骤4中计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max，钢卷对捆带的最大约束反力F₁以及捆带断裂系数λ：

其中，在步骤4-1中，定义热轧钢卷第i个单元体没有发生变形时在极角为θ_i处的极径ρ_01ij，

随后，在步骤4-2中，定义Δ_ij＝8um为当前状态下，各单元体处带钢所产生的压缩变形量，初始给定当前状态下钢卷的极径分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij＝600+1.605*θ_i,i＝1,2,…1400；

随后，在步骤4-3中，计算热轧钢卷第1400个单元体内部各层的径向压应力p_ij：

其中，当i＝1380,1381,…1400时，ρ_i+20j＝0；

随后，在步骤4-4中，计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}＝1200kPa；

随后，在步骤4-5中，钢卷对捆带的最大约束反力F₁:

随后，在步骤4-6中，计算捆带断裂系数λ：

随后，在步骤5中，判断λ＝3.85＞1；

随后，在步骤6中，根据之前计算出的标准捆带断裂系数λ_s＝1.45，以及λ_smax＝2.10，判断λ＝3.85＞λ_s；

随后，在步骤7中则对此钢卷采用高强度捆带重新计算当前捆带下钢卷的捆带断裂系数λ'＝2.61，判断λ'＞λ_smax成立，则当前钢卷采用超高强度捆带，即可防止当前热轧钢卷捆带出现断裂。

Claims (1)

1.一种热轧钢卷的捆带断裂综合防治方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集现场捆带参数，主要包括：捆带的抗拉强度σ_b；捆带宽度B；捆带厚度H；

(b)将捆带按照强度大小分类：超高强度捆带、高强度捆带和普通捆带；

(c)收集现场热轧钢卷参数，主要包括：钢卷宽度b；带钢厚度h；钢卷外半径R₁；钢卷内半径R₂；带钢的弹性模量E₂；带钢的泊松比ν₂；

(d)计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max，钢卷对捆带的最大约束反力F₁以及捆带断裂系数λ：

d1)定义热轧钢卷第i个单元体处对应的角度为θ_i，给出第i个单元体没有发生变形时在极角为θ_i处的极径ρ_01ij，

d2)定义Δ_ij为当前状态下各单元体处带钢所产生的压缩变形量，初始给定当前状态下钢卷的极径分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij,i＝1,2,…j；

d3)计算热轧钢卷第j个单元体内部的径向压应力p_ij：

$\begin{array}{c}{p}_{ij}=\{E_2({\mathrm{\ρ}}_{i+nj}-{\mathrm{\ρ}}_{ij})\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ij}+{\mathrm{\ρ}}_{(i+1)j}+{\mathrm{\ρ}}_{(i+n)j}+{\mathrm{\ρ}}_{(i+n+1)j}-{\mathrm{\ρ}}_{01ij}+{\mathrm{\ρ}}_{01(i+1)j}+{\mathrm{\ρ}}_{01(i+n+1)j}}{{\mathrm{\ρ}}_{01ij}+{\mathrm{\ρ}}_{01(i+1)j}+{\mathrm{\ρ}}_{01(i+n)j}+{\mathrm{\ρ}}_{01(i+n+1)j}}\\ +p_{i+nj}\[\frac{{\mathrm{\ν}}_2}{2}{\mathrm{\ρ}}_{ij}+\left(1-\frac{{\mathrm{\ν}}_2}{2}\right){\mathrm{\ρ}}_{i+nj}\]\}/\[\left(1-\frac{{\mathrm{\ν}}_2}{2}\right){\mathrm{\ρ}}_{ij}+\frac{{\mathrm{\ν}}_2}{2}{\mathrm{\ρ}}_{i+nj}\]\end{array},$

其中，当i＝j-n,j-n+1,…j时，ρ_i+nj＝0；

d4)计算带钢厚度方向上的最大应力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}；

d5)钢卷对捆带的最大约束反力F₁:

$F_1=\frac{{\mathrm{\πbh}}^2{\mathrm{\σ}}_{max}}{8R_1};$

d6)计算捆带断裂系数λ：

$\mathrm{\λ}=\frac{{\mathrm{bh}}^{2}max\{p_{ij},i,j=0,1,2...n\}}{8{R_1}^3{\mathrm{B\σ}}_b}(\frac{2{R_1}^2}{H^2+2R_{1}H}+1);$

(e)判断捆带断裂系数λ是否大于1，不大于1的热轧钢卷直接使用普通强度捆带；

(f)对于所有λ＞1的钢卷，计算捆带断裂系数λ₁、λ₂…λ_n，再计算出标准捆带断裂系数λ_s，以及λ_smax：

λ_smax＝max{λ_i,i＝1,2…n}；

(g)对λ＞λ_s的钢卷计算当前捆带断裂系数λ'，并判断λ'是否大于λ_smax，对于λ'＞λ_smax的钢卷采用超高强度捆带，其它采用高强度捆带。