CN110328256A - 一种600kn大张力不锈钢轧机卷取机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，包括旋转液压缸、齿轮箱、传动齿轮、推板、卷筒和不锈钢钢卷；所述不锈钢钢卷套装在卷筒上，卷筒包括卷筒芯轴和卷筒空心套，卷筒的端部设置扇形板，扇形板与卷筒芯轴之间设置焊铜耐磨层，所述卷筒芯轴上还设置钳口，钳口内安装钳口液压缸，卷筒芯轴一端的头部连接旋转液压缸，旋转液压缸上连接旋转接头；所述卷筒芯轴的轴身处通过轴承固定安装有齿轮箱，齿轮箱内设置传动齿轮，传动齿轮通过渐开线花键与卷筒芯轴传动连接，在齿轮箱与不锈钢钢卷之间设置推板。本发明结构设计合理，使用寿命长、性能稳定，可适应于宽板大张力不锈钢轧机生产中，为国内不锈钢板材的发展奠定的基础。

Description

一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机

技术领域

本发明涉及冷轧不锈钢轧制机组设备技术领域，具体为一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机。

背景技术

卷取机是将冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间重要关键设备，在冷带钢连轧机上布置在成品机座之后；在单机架可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。此外，它也安装在连续酸洗机组、纵剪、退火、涂层等各种精整机组中。卷取机在很多行业也广泛应用。

冷带钢由于产品断面形状的特点，在轧制后立即用卷取机将钢材弯曲成卷，从而为增大原材料钢卷重量、提高轧制速度，减小尾温差提供了有力的条件。由此提高了产品产量与质量；此外，成卷的轧材便于运送，这是各种形式卷取机的共同特点和作用。

卷取机是将产品卷成卷的机械设备。就复杂程度而言，冶金行业的钢板卷取机具有代表性。卷取张力在200KN-300KN之间。这种张力轧机卷取机，在冷轧带钢轧制机组是比较常见的，卷取机卷筒采用倒四棱锥轴结构，径向液压钳口卷取，完全能满足普碳钢的轧制要求。但作为不锈钢宽板轧机轧制工艺的要求，卷取机工作时，卷取张力可达600KN。与同类张力卷取机相比，结构最复杂，技术含量最高，为此，迫于备件压力和市场需求，急需研制出600KN大张力不锈钢轧机卷取机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，结构设计合理，使用寿命长、性能稳定，可适应于宽板大张力不锈钢轧机生产中，同时开发了可自动换档的变速传动系统，满足不锈钢轧机高速轧制及低速轧制的要求，解决国内不能设计、制造不锈钢600KN大张力卷取机的困境，为国内不锈钢板材的发展奠定的基础。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，包括旋转液压缸、齿轮箱、传动齿轮、推板、卷筒和不锈钢钢卷；所述不锈钢钢卷套装在卷筒上，卷筒包括卷筒芯轴和卷筒空心套；所述卷筒空心套套接在卷筒芯轴上，卷筒空心套与卷筒芯轴连接的端部设置扇形板，扇形板与卷筒芯轴之间设置焊铜耐磨层，所述卷筒芯轴上还设置钳口，钳口内安装钳口液压缸，所述卷筒芯轴一端的头部设置支撑头，并通过支撑头顶起卷筒芯轴；卷筒芯轴另一端的头部连接旋转液压缸，旋转液压缸上连接旋转接头；所述卷筒芯轴的轴身处通过轴承固定安装有齿轮箱，齿轮箱内设置传动齿轮，传动齿轮通过渐开线花键与卷筒芯轴传动连接，渐开线花键设置在卷筒芯轴的端面上；所述齿轮箱与不锈钢钢卷之间设置推板，推板安装在卷筒上。

更进一步地，所述旋转接头通过不同液压通道分别与旋转液压缸、钳口液压缸连接。

更进一步地，所述扇形板与卷筒芯轴之间的摩擦副通过焊铜耐磨层代替摩擦副中的铜滑板铜套。

更进一步地，所述卷筒芯轴上的渐开线花键的参数选定为齿数30，模数12，压力角20°。

更进一步地，所述旋转液压缸的缸径选定为φ750Xφ355X65mm，行程为65mm。

更进一步地，所述卷筒规格参数选定：有效长度1950mm，缩径Ф592mm，直径Ф610。

更进一步地，所述不锈钢钢卷规格参数选定：重量35t，外径Ф2150mm，带材厚度0.5-10mm，带材宽度1600mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，通过对卷取机中的卷筒上堆焊的焊铜耐磨层、渐开线花键形式及参数、旋转液压缸等重要零件的实体建模分析，达到了选择材料合理、结构先进、优化的参数稳定可靠的目的；根据不锈钢轧制机组的工艺要求，研制出大张力卷取机完全适用于板宽1600mm，板厚0.5-10mm，卷重35t，张力600KN的工艺要求，经使用证明：本发明结构设计合理，使用寿命长、性能稳定，可适应于宽板大张力不锈钢轧机生产中，同时开发了可自动换档的变速传动系统，满足不锈钢轧机高速轧制及低速轧制的要求，解决国内不能设计、制造不锈钢600KN大张力卷取机的困境，为国内不锈钢板材的发展奠定的基础。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖面图；

图2为本发明的卷筒剖面图；

图3为本发明的卷筒侧剖图；

图4为本发明的旋转液压缸缸径分析示意图；

图5为本发明的旋转液压缸缸内径分析示意图；

图6为本发明的旋转液压缸受力分析示意图。

图中：1旋转接头、2旋转液压缸、3轴承、4卷筒芯轴、5渐开线花键、6卷筒空心套、7钳口液压缸、8扇形板、9焊铜耐磨层、10钳口、11支撑头、12齿轮箱、13传动齿轮、14推板、15卷筒、16不锈钢钢卷。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中：一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，包括旋转液压缸2、齿轮箱12、传动齿轮13、推板14、卷筒15和不锈钢钢卷16；不锈钢钢卷16套装在卷筒15上，卷筒15包括卷筒芯轴4和卷筒空心套6；卷筒空心套6套接在卷筒芯轴4上，卷筒空心套6与卷筒芯轴4连接的端部设置扇形板8，扇形板8与卷筒芯轴4之间设置焊铜耐磨层9，卷筒芯轴4上还设置钳口10，钳口10内安装钳口液压缸7，卷筒芯轴4一端的头部设置支撑头11，并通过支撑头11顶起卷筒芯轴4；卷筒芯轴4另一端的头部连接旋转液压缸2，旋转液压缸2上连接旋转接头1；卷筒芯轴4的轴身处通过轴承3固定安装有齿轮箱12，齿轮箱12内设置传动齿轮13，传动齿轮13通过渐开线花键5与卷筒芯轴4传动连接，渐开线花键5设置在卷筒芯轴4的端面上；齿轮箱12与不锈钢钢卷16之间设置推板14，推板14安装在卷筒15上。

工作原理：本发明提供的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，卷筒15是张力卷取机的核心，其包括卷筒芯轴4和卷筒空心套6，卷筒15安装在齿轮箱12上，并通过传动齿轮13带动卷筒芯轴4旋转，卷筒芯轴4是实现卷筒15胀缩的主体，当旋转液压缸2通过旋转接头1带动卷筒芯轴4左移时，由于卷筒芯轴4与扇形板8沿焊铜耐磨层9斜台面产生相对位移，扇形板8上外侧移动，卷筒15胀径，卷取机实现卷取功能；反之，扇形板8向圆心移动，卷筒15缩径，卷取机完成退卷功能；旋转液压缸2与卷筒芯轴4连在一起，通过旋转接头1供油，活塞左右移动，实现卷筒15胀缩运动，旋转接头1还可以通过不同液压通道，将液压油配送给卷筒15的钳口液压缸7，实现钳口10夹紧功能；卷取时，由于卷取机张力较大，加之卷重较重，为了改善卷筒15受力大小及性质，卷筒15轴端设有支撑头11，用外支撑机构顶起卷筒芯轴4，以协助卷取机的正常卷取，卷取机缩径时为使钢卷顺利退出，卷取机箱体上设有推板14，卷取完毕后，推板14与卸卷小车同步移动，将带卷顺利移出缩径后的卷筒15。

在上述实施例中，卷取机主要工艺参数如下表：

表1卷取机主要工艺参数

在上述实施例中，焊铜耐磨层9材料的选定：扇形板8与卷筒芯轴4之间的摩擦副，斜台面的堆焊铜是大张力卷取机重要关键部分之一，直接影响大张力卷取机的使用性能和使用寿命；合金钢上堆焊高强度合金铜，代替摩擦副中的铜滑板铜套，在国外轧机生产尤其是大张力卷取机生产中已采用了该项工艺技术，它可以大幅度提高卷取机的使用寿命及加工精度，西马克在φ610大张力卷取机生产中堆焊铝青铜是按照西德工业标准DIN 8555，E31-200，要求进行的。

借鉴DIN 8555的技术要求，E31-200级焊条相当西德铜合金AMPC018的性能要求，是铝铁青铜(AL 10.5％Fe 3.5％)国内铝铁青铜只有ZQ AL 9—4等几种牌号，根据实验并不理想，性能也达不到要求；用于船用推进器的ZQ Mn12—8—3—2铝铁镍青铜的性能可以满足E31-200的技术要求，该青铜加入镍的目的是为了保证合金的强度及抗蚀性能，对大张力卷取机摩擦副材料主要求的是高强度及耐磨损，因此适当提高强化元素锰的含量，去掉镍，用于卷取机摩擦副中，实际上Mn对金相组织的影响可考虑用AL量置换，1％的Mn相当于0.16—0.2％AL，如铜合金中AL量增加时抗拉强度及硬度显著增大，而延伸率下降，故通常以含Mn偏高，含铝稍低而铝当量值较高为合理，经过多次试验结果，选用ZQAl8Mn13Fe3铝铁锰青铜，铝当量值为10.5与AMPV018AL量相当，从浇注的焊芯采用弱极氩弧焊接后的机械性能试验是符合E31-200级要求，ZQAl8Mn13Fe3铝铁锰青铜的性能：δ_b>70Kg/mm²，δ>10％，HB>180。

在上述实施例中，卷取机卷取芯轴4上的花键形式及参数：卷筒芯轴4上的花键是卷取机传递动力的主要部件，其强度如何，直接关系到卷取机的正常运行，经过选择对比试验确定使用渐开线花键5，渐开线花键5受载时，齿上有径向分力，能起自动定心作用，使各齿承载均匀，强度高，使用寿命长等优点；卷筒芯轴4上的渐开线花键5的主要参数有：齿数、模数、压力角等，对各种参数组合的外花键进行了有限元分析，根据结构及其受力特点，选定齿数30，模数12，压力角20度的渐开线花键5。

在上述实施例中，旋转液压缸2的缸径确定：请参阅图4-6，根据物理学计算公式：

T·R＝P·r＝4·μ·G·r；

G＝T·R/4·μ·r；

其中，T-带材张力Kg；R-钢卷外径mm；r-卷筒半径mm；G-作用于扇形板上的压力Kg；P-由压力G产生的总摩擦力Kg；μ-带材与卷筒间的摩擦力μ＝0.15；

当∑X＝0时F1·comα+N·sinα＝S-F2；S＝F1·comα+N·sinα+F2

当∑Y＝0时N·comα＝P1+P1·sinα；

N·comα＝P1+f1·N·sinα；

N＝P1/comα-f1sinα；

其中，f1-斜楔间摩擦系数f1＝0.1；f2-斜楔与扇形板间摩擦系数f2＝0.12-0.15；K-安全系数K＝1.2-1.6；扇形板角度7.5°；P1-卷筒径向胀紧时所需拉力P1＝G；所以，一个扇形板8在轴向滑动所需的作用力：S＝P1{[(f1·comα+sinα)/(comα-f1·sinα)]+f2}Kg因此，液压缸拉力应满足Q＝4·K·S；按计算旋转液压缸选定：φ750Xφ355X65。

综上所述：本发明提供的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，通过对卷取机中的卷筒15上堆焊的焊铜耐磨层9、渐开线花键5形式及参数、旋转液压缸2等重要零件的实体建模分析，达到了选择材料合理、结构先进、优化的参数稳定可靠的目的；根据不锈钢轧制机组的工艺要求，研制出大张力卷取机完全适用于板宽1600mm，板厚0.5-10mm，卷重35t，张力600KN的工艺要求，经使用证明：本发明结构设计合理，使用寿命长、性能稳定，可适应于宽板大张力不锈钢轧机生产中，同时开发了可自动换档的变速传动系统，满足不锈钢轧机高速轧制及低速轧制的要求，解决国内不能设计、制造不锈钢600KN大张力卷取机的困境，为国内不锈钢板材的发展奠定的基础。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于，包括旋转液压缸(2)、齿轮箱(12)、传动齿轮(13)、推板(14)、卷筒(15)和不锈钢钢卷(16)；所述不锈钢钢卷(16)套装在卷筒(15)上，卷筒(15)包括卷筒芯轴(4)和卷筒空心套(6)；所述卷筒空心套(6)套接在卷筒芯轴(4)上，卷筒空心套(6)与卷筒芯轴(4)连接的端部设置扇形板(8)，扇形板(8)与卷筒芯轴(4)之间设置焊铜耐磨层(9)，所述卷筒芯轴(4)上还设置钳口(10)，钳口(10)内安装钳口液压缸(7)，所述卷筒芯轴(4)一端的头部设置支撑头(11)，并通过支撑头(11)顶起卷筒芯轴(4)；卷筒芯轴(4)另一端的头部连接旋转液压缸(2)，旋转液压缸(2)上连接旋转接头(1)；所述卷筒芯轴(4)的轴身处通过轴承(3)固定安装有齿轮箱(12)，齿轮箱(12)内设置传动齿轮(13)，传动齿轮(13)通过渐开线花键(5)与卷筒芯轴(4)传动连接，渐开线花键(5)设置在卷筒芯轴(4)的端面上；所述齿轮箱(12)与不锈钢钢卷(16)之间设置推板(14)，推板(14)安装在卷筒(15)上。

2.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于：所述旋转接头(1)通过不同液压通道分别与旋转液压缸(2)、钳口液压缸(7)连接。

3.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于：所述扇形板(8)与卷筒芯轴(4)之间的摩擦副通过焊铜耐磨层(9)代替摩擦副中的铜滑板铜套。

4.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于：所述卷筒芯轴(4)上的渐开线花键(5)的参数选定为齿数30，模数12，压力角20°。

5.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于，所述旋转液压缸(2)的缸径选定为φ750Xφ355X65mm，行程为65mm。

6.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于，所述卷筒(15)规格参数选定：有效长度1950mm，缩径Ф592mm，直径Ф610。

7.如权利要求1所述的一种600KN大张力不锈钢轧机卷取机，其特征在于，所述不锈钢钢卷(16)规格参数选定：重量35t，外径Ф2150mm，带材厚度0.5-10mm，带材宽度1600mm。