基本信息
- 项目名称：
- 扇形板与楔形套非均匀配合型卷取机卷筒
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 扇形板与楔形套非均匀配合型卷取机卷筒以能够有效延长扇形板的使用寿命为目的，通过改变扇形板与楔形套之间的配合关系，减轻了扇形板由于变形带来的应力集中现象，抑制了扇形板裂纹的产生。
- 详细介绍：
- 卷筒的扇形板在卷取机工作时直接与带材接触，并且与楔形套相互配合完成卷取过程中卷筒的涨缩，以实现卷取和卸卷。随着用户对热轧带钢需求的发展，卷取温度和带材的抗拉强度不断升高，带材的厚度范围也在不断扩大。现有的卷筒扇形板由于连续承受急冷急热，频繁冲击，卷取80万吨后出现开裂，不得不报废，这不仅增加了设备成本，降低了生产效率，而且还容易发生产品质量问题和生产事故。 为延长卷筒上的扇形板的使用寿命，通常的做法是将扇形板进行下机修复，如宝钢对已经出现裂纹的扇形板进行堆焊修复，达到要求后重新上机使用。但是，下机修复一方面会影响生产效率，另一方面重新上机的扇形板有断裂的可能，这会直接导致生产事故。 为了解决上述技术问题，本发明提供一种扇形板与楔形套非均匀配合型卷取机卷筒，它能有效的延长扇形板的使用寿命。通过对扇形板的结构进行改进，改变了扇形板与楔形套之间的配合关系，当扇形板因外部作用而出现变形时，通过扇形板与楔形套之间的设置间隙将会补偿这种变形，减轻了扇形板由于变形而带来的应力集中现象，抑制了扇形板裂纹的产生，从而有效地延长了扇形板的使用寿命。 对新结构的扇形板进行热力耦合分析，由于新结构留出了一定的变形余量，在卷取、冷却过程中扇形板两端的变形减小，卷取结束时头部变形仅0.6mm，变形量的降低会使变形不均的情况得到改善。另外，修改结构后的扇形板在工作时斜面的顶端与底端处的应力比未修改的扇形板在这些点处的应力有明显的降低，因此这种结构改进方案可以在减轻应力集中现象、抑制裂纹的产生与扩张方面起到良好的作用。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 工业上常用的延长卷取机卷筒上扇形板的使用寿命的方法不仅会影响生产效率而且严重的会直接导致生产事故。为了解决上述技术问题，本发明提供一种扇形板与楔形套非均匀配合型卷取机卷筒。 作品的创新之处：针对扇形板的磨损失效和断裂失效，对零件的制造工艺、结构形状进行了相应的改进，并对新结构的扇形板进行热力耦合分析，结果显示卷取结束时头部变形仅0.6mm，而且修改结构后的扇形板在工作时斜面的顶端与底端处的应力比有明显的降低，有效地延长了扇形板的使用寿命。
科学性、先进性
- 本发明对传统卷取机卷筒所作的改进首先将现有的卷筒上的扇形板上的四组斜面在径向方向向下调整0.3～1mm，并针对两端斜面进行了局部修改。经实验及工业验证发现，这种结构改进方案可以在减轻应力集中现象、抑制裂纹的产生与扩张方面起到良好的作用。 参考文献： 1 郑丽, 付爱君. 改进卷筒轴与扇形板加工工艺的研究. 一重技术, 1996, (3): 104-107 2 田宏霞, 王峰. 卷取机中扇形板加工工艺的改进. 维修与改造, 2008, 25(11): 74-75 3 王淑娟. 宝钢1580卷取机卷筒扇形板修复. 江苏冶金, 2000, (3): 56-57 4 李汉俊. 卷取机改造新工艺及设备情况介绍. 轧钢, 1994(5): 15-19
获奖情况及鉴定结果
- 实体部件于2010年7月10日在宝钢热轧厂进行了中期检测，其运行情况良好，在延长扇形板使用寿命方面效果显著。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图纸、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 新型卷筒性能稳定，使用效果良好，可以有效地减少应力集中现象、抑制裂纹的产生与扩张，延长扇形板的使用寿命。该结构的扇形板易于加工，且成本较低，与传统的卷筒扇形板相比不仅没有提高相应的使用成本，同时又有效地延长了扇形板的使用寿命。该发明可应用在热轧或冷轧带钢的轧制过程中，提高了卷取机卷筒的使用效率，有广阔的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 近年来，随着用户对热轧带钢需求的提高，增加了扇形板在工作时受到的卷取力以及高温所带来的若干负面影响，使得扇形板更容易出现变形、龟裂及磨损等缺陷，直接影响带卷的质量。更为严重的是，当缺陷达到一定程度，会导致卷取机无法正常工作、扇形板断裂等情况。 目前，国外生产卷筒扇形板的厂家很多，国外如日本三菱、德国西马克等，但除去价格昂贵以外，使用寿命也并不能满足生产的需要。 国内的宝菱重工、陕压等企业也已具备了批量生产扇形板的能力，其材质一般采用耐热不锈钢锻件或铸件，与进口的扇形板相比使用寿命相差不大，但是由于大多不经过堆焊等表面强化处理，使得其所生产的扇形板在使用过程中磨损现象颇显严重。 为适应高温卷曲的需要，燕山大学的李俊洪等人采用有限单元法对1580热连轧卷取机卷筒扇形板在卷取过程中的热变形进行了分析计算，并在实验室进行了模拟试验，得出了扇形板关键部位的热变形量的大小。 唐田秋等人利用ANSYS软件对卷取机卷筒的扇形板的强度进行了分析计算，得出了扇形板的应力分布和各节点出的位移，找出了扇形板的薄弱环节，并在有限元分析的基础上进行了优化设计。 董海红等人针对热轧平整机组开卷机卷筒扇形板的防护问题介绍了扇形板表面HVOF喷涂技术与应用。 田红霞，王峰从扇形板加工工艺的角度研究了扇形板加工工艺及改进的措施。
