1、高速線材廠吐絲機吐圈過程分析及圈形保證 摘 要：吐絲機是高速線材生產的關鍵設備之一，吐絲的好壞直接影響高速線材的實物質量。本文從吐絲機的吐絲原理入手，分析了吐絲過程的主要數據及吐絲圈形不穩定的原因，并對如何保證圈形質量提出了方案。關鍵詞：吐絲原理、吐絲機、吐絲盤、吐絲管、圈形、夾送輥、精軋機1、前言高速線材軋機一般是指最大軋制速度高于40m/s的線材軋機，是冶金技術、電控技術和機械制造技術的綜合產物，在高速線材生產線上，線材在經過軋制后，需要通過吐絲機吐絲成圈，才能完成由直線狀線材向盤卷的轉化。吐絲機是高速線材生產的關鍵設備之一，也是制約高速軋機進一步提速的一個重要瓶頸，吐絲的好壞直接影響高速

2、線材的實物質量。吐絲機以其特殊形狀的結構與一定的轉速配合，把高速運動的直現狀線材變成圈型穩定、間距均勻的線圈。隨著線材軋制速度和產量的提高，對吐絲機的要求也越來越高，因此許多高速線材生產企業在生產中都會出現因吐絲圈不穩定，而影響到產品質量和生產順行。2、吐絲原理2.1吐絲機的結構高速線材廠吐絲機為臥式結構，位于精軋機后控制冷卻線的水冷箱與冷控輥道之間。吐絲機由傳動裝置、空心軸、吐絲盤、吐絲管、錐齒輪等零部件組成。吐絲機由一臺電機驅動，通過齒輪箱內一對錐齒輪嚙合帶動空心軸旋轉，吐絲管安裝在吐絲盤上，吐絲盤與空心軸通過螺栓連接，吐絲機的結構（如圖1所示）。 圖表 12.2吐絲機吐絲過程分析吐絲機工

3、作時，通過吐絲機前的夾送輥由吐絲機入口導管送入吐絲機的空心軸內，空心軸帶動吐絲盤和吐絲管一同旋轉，使進入空心軸內的線材通過旋轉的吐絲管沿著吐絲管出口圓周切線方向吐出線圈，并平穩的傾倒在風冷輥道上，形成連續不斷的線圈。線材通過高速旋轉的吐絲管時，受到吐絲管管壁的正壓力、滑動摩擦力、精軋機和夾送輥的推力、自身的離心力的作用下，隨著吐絲管的形狀逐漸彎曲變形，有直線運動逐漸彎曲，并在吐絲管出口達到所要求的曲率，形成螺旋線圈，均勻平穩的成圈吐出。3、吐絲機常見故障及問題(1)甩尾，線材尾部經吐絲機吐出時易出現線圈紊亂、成圈不圓，大小不均、排列不齊，甩尾幅度隨軋制速度提高而越趨嚴重。(2)吐圈不圓，吐絲機

4、開始吐圈后，部分圈形不好或吐絲的圓度不夠，導致控冷軌道和集卷站經常發生堆鋼、卡鋼影響生產正常進行。(3)吐絲左右擺動，在吐絲的過程中，出現吐出線圈左右擺動的現象，在一定程度上增加集卷難度，并嚴重影響盤卷包裝質量。(4)吐絲管壽命短，吐絲管使用壽命短不但會增加生產成本，嚴重時吐絲管壁還會被摩穿，發生堆鋼事故。(5)振動，由于吐絲機是高速旋轉設備，因此振動也是吐絲機比較常見的故障之一。振動使支撐軸承易受沖擊載荷而損壞，使用壽命縮短，設備固定基礎被壓碎，固定螺栓易斷，吐絲盤變形。備件費用增加，使用周期短，影響產量，甚至人身安全。4、吐絲機吐圈主要參數分析 根據對吐絲機原理的分析，影響吐絲機吐圈質量的

5、因素主要包括吐絲管的曲線，精軋機、夾送輥、吐絲機的速度匹配。4.1吐絲管的空間曲線吐絲管曲線可分成三部分：（1）導入部分：為保證線材在進入吐絲管變形部分前充分進入吐絲管，減小變形受力引起的軌跡偏移。（2）變形區：吐絲管的中間段是按阿基米德螺旋線展開（如圖2所示）。圖表 2螺旋線從回轉軸線方向開始，并且與回轉軸線法向平面的夾角由90°逐漸減少，到螺旋線末端吐絲管出口處=1.6°1.9°，吐絲管軸線上各點到回轉軸的距離，即該點的回轉半徑R逐漸增大，出口段一定范圍內R=R0。4.2線材對吐絲管的相對速度圖表 3 在連續工作條件下，線材進出吐絲管遵守秒流量相等原理，故線材

6、在吐絲管中的速率均為V，方向為沿相應點的吐絲管的切線方向。由于吐絲管喂螺旋曲線方向是變化的，線材相對吐絲管速度的分量也隨吐絲管的方向變化（如圖3所示）。根據吐絲管螺旋曲線計算。線材相對吐絲管的速度V分解為軸向VX、切向VY、徑向VZ，設回轉軸法向上的速率為VB。設X為線材速度V與吐絲機回轉軸法向平面的夾角，則吐絲管出口處線材對吐絲管的軸向速度分別為因為所以 吐絲管沿著線材吐出的相反方向旋轉，由于只作定軸的圓周運動，所以吐絲管上各點只有其所在圓周的切向速度（R為相應各點的回轉半徑，為吐絲機的回轉角速度）。得出結論吐絲管各點相對吐絲管的軸向速度、徑向速度均為0。由于吐絲機出口，故 4.3線材相對地

7、面的速度根據矢量合成原則，線材對地的速度等于線材對吐絲機的速度V與吐絲機對地速度的矢量和。、為線材對地速度的軸向分量、切向分量與徑向分量，在吐絲管出口處，線材相對地面的速度為：5、吐絲機吐圈不穩的因素及影響5.1吐絲管的原因（1）吐絲管在加工過程中成形不好或安裝時位置不當，將會吐絲管空間曲線和線材運行軌跡的改變，線材在吐絲管內的速度及受力都將改變，而且將大大降低吐絲管使用壽命；（2） 吐絲管內壁產生的磨損，使線材在吐絲管內的運行軌跡發生變化，造成圈形變差，嚴重時還會造成吐絲盤偏心吐絲機振動值增大。根據經驗，一根吐絲管應使用與不同規格的線材生產，從而在保證吐圈達到一定的整齊度時，并大大降低生產成

8、本。（3）吐絲管內有氧化鐵皮堆積使線材運行受阻，發生吐絲圈形亂。5.2吐絲盤吐絲盤的質量偏心吐絲盤的質量偏心是引起吐絲機振動的主要原因。因為吐絲機工作在亞共振區，由振動理論知，此時系統振幅將隨著工作頻率的增加而增大，轉速越高，振幅越大。吐絲機裝有振動報警器，當吐絲機振動值達到一定數值時將報警跳閘，嚴重制約生產。5.2.2吐絲盤的磨損當盤面發生屈曲變形或磨損較大時，因線圈與盤面的非正常接觸，線圈前行方向發生偏離，極易發生彈跳現象，從而使線圈的形狀和節距發生紊亂。其次，吐絲盤外圓面(圓周面)如磨損過大，則外圓面與其護罩間的間隙增大，吐絲機高速旋轉時產生的氣流出現劇烈波動，從而使吐絲狀況發生異常變化

9、。5.3精軋機、線材、吐絲機的速度匹配根據E芬克前滑公式可知，線材的速度大于精軋機出口軋輥的線速度，而且由于實際情況比較復雜，諸如鋼溫、摩擦、輥徑及張力的變化都會引起前滑值的變化。所以要達到吐絲最為穩定，需保證吐絲機的速度略高于精軋機的速度而略低于線材的實際速度，才能滿足速度計算結果的吻合。6、吐絲圈形的保證6.1保證吐絲管的正確使用一根合格的吐絲管在安裝時，與吐絲盤管座要自然吻合；如不能自然吻合，則可認為該吐絲管曲線不符合要求。不合格的吐絲管不得使用，不得利用管夾強制使吐絲管變形后安裝就位。為得到正確的圈形，吐絲管安裝時必須保證出口和入口位置正確。對出口入口位置不能吻合的按不合格吐絲管處理。

10、要保證吐絲管正向和反向空氣吐掃正常，在小規格線材生產時，還應定期使用鋼絲繩對吐絲管內結成塊狀的氧化鐵皮進行清理。6.2保證吐絲盤的正確使用吐絲盤的質量偏心實踐表明，在影響吐絲機振動的諸因素(如齒輪間隙誤差、軸承誤差和損壞情況、傳動鏈的安裝誤差、旋轉件的偏心質量等)中，吐絲盤偏心是最主要的因素。 (1)吐絲管的磨損由于吐絲管形狀不規則，線材在吐絲管內運動時為非勻加速運動，因此吐絲管的磨損是不均勻的，造成重心偏移，可通過跟換吐絲管解決。(2)吐絲管夾具的安裝誤差吐絲管夾具質量相對較大且形狀同，檢修安裝時，應嚴格按照編號進行安裝，不得顛倒夾具順序。(3)吐絲盤安裝螺栓的統一，因螺栓的材質不同會導致重

11、量差異，因此需使用相同的螺栓、螺母及墊片，并對每組進行稱量。吐絲盤的修復（1）盤面修復吐絲盤盤面應呈螺旋狀，螺旋升角為。我們通過把吐絲盤放在一個檢驗平臺上，等角度均分盤面，測量盤面各點到平臺的高度，再畫出盤面展開后的曲線圖，以此來判斷盤面磨損和變形情況。一般在盤面前端(靠近吐絲管出口處)磨損和變形都較大，盤面后端主要是變形。將實測曲線與理論曲線對照，采取氣焊加熱校正變形部位，然后堆焊打磨修補磨損部位，使修復后的曲線與理論曲線基本吻合。（2） 外圓面檢查和修復外圓面的檢查較為簡捷，可以在線檢查。打開吐絲機護罩，轉動吐絲盤，檢查吐絲盤與護罩之間的間隙。圖紙上此間隙為2mm，一般超過4mm即需對外圓

12、面進行修復。修復前需測出外圓面各點處間隙值，然后根據間隙曲線展開圖對外圓面進行堆焊后機加工修復。對吐絲盤修復后，安裝新吐絲管后，對吐絲盤做動平衡配重。6.3保證夾送輥、吐絲機工藝參數設定的匹配精軋機、夾送輥和吐絲機三者的速度匹配要求較高，如夾送輥或吐絲機工藝參數設定不當，往往會造成堆鋼或吐絲圈形不好。就夾送輥與吐絲機而言，由可知，夾送輥應稍超過吐絲機0.04才能保證吐絲機的穩定工作狀態，故夾送輥應超前于精軋機0.948.4為宜。當夾送輥空轉(不夾持到鋼)時，夾送輥速度超前于精軋機。當線材尾部離開精軋機后，為保證線圈尾部線圈的大小，對夾送輥的線速度給定有三種控制狀態：（1）維持狀態為了避免因軋件

13、的張力消失，而使夾送輥升速，造成線材的最后幾圈直徑變大，故在軋件尾部離開精軋機后，將夾送輥的線速度給定減小，變為精軋出口線速度減去一個軋件尾部滯后量，當滯后速度設定值為0時，軋件尾部脫離精軋機后，軋件將保持原有的線速度。 （2）尾部降速在軋制較小的線材時，為了縮小最后幾圈的圈徑，以避免集卷筒內線材尾部出現纏繞，便于集卷，故在軋件尾部離開精軋機后，將夾送輥的線速度給定減少，變為精軋機出口線速度減去一個軋件尾部滯后量。當滯后速度設定值不等于零時，軋件尾部脫離精軋機后，軋件的線速度將低于精軋機的出口速度。（3）尾部增速軋制大規格時，軋制速度低，線材需加一個動力才能通過吐絲機，故在軋件尾部離開精軋機后，將夾送輥的線速度給定增大，變為精軋機出口線速度加上一個軋件尾部滯后量，使軋件尾部脫離精軋機后，軋件的線速度將低于精軋機的出口速度。在生產過程中，必須定時檢查夾送輥夾持鋼時的限幅電流值，只有當限幅電流值穩定、轉速速降3050RPM時，方可認為工作正常，否則必須進行相應的調整。夾送輥正常夾持氣壓一般設為2bar左右，尾部高壓夾持氣壓一般為34bar。7、結束語高速線材生產對吐絲圈形的要求較高，吐絲質量的好壞直接影響生產的節奏。吐絲機吐絲過程比較復雜，當吐絲狀況不好時，要進行仔細觀察表現出的狀況，細致檢查、檢測并認真做好調整的記錄，通過對吐絲過程的理解，找出原因并