线材圈型的控制方法与流程

本申请涉及线材吐丝技术领域，且特别涉及一种线材圈型的控制方法。

背景技术：

吐丝机是现代高速线材生产线上的关键设备，线材在经过精轧机轧制后需要通过吐丝机成圈完成由直件转化成盘卷。实际生产中，尤其是小规格软线生产时，吐丝过程中，圈型出现左右摇摆、忽大忽小等情况，经集卷收集后出现乱卷情况，外观不整齐。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种线材圈型的控制方法，以改善线材圈型乱卷的技术问题。

第一方面，本申请实施例提出了一种线材圈型的控制方法，包括：将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离调整为850mm-870mm，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离调整为9mm-11mm，调整吐丝圆盘的槽宽使其比吐丝管的内径大10mm-12mm。对吐丝管进行磨盘，使吐丝管的内壁具有沿吐丝管延伸方向设置的运动轨迹。采用经过磨盘的吐丝管和吐丝圆盘对进入吐丝管的线材进行弯曲，使线材沿运动轨迹运动并从吐丝管输出至吐丝圆盘以形成线圈，在弯曲的过程中，采用水汽冷却的方式对吐丝管进行降温。

本申请通过对吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离(吐丝管的直线段长度)、吐丝管的出口端与圆盘的距离以及吐丝圆盘的槽宽进行限定，很大程度上保证吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻合，使得线材达到所要求的曲率，形成稳定螺旋线圈。同时，对吐丝管进行磨盘形成运动轨迹，线材在弯曲过程中沿该运动轨迹运动，很大程度上避免了外力对线材的作用，使得线材在弯曲的过程中按预定圈型卷绕，降低线圈的乱卷率。吐丝管在对高温线材进行弯曲过程中易受到高温的影响，导致其发生形变，进而导致吐丝管曲率发生变化。采用水汽冷却的方式对吐丝管进行降温，冷却效率更高，很大程度上保证吐丝管不发生形变，吐丝管曲率不发生变化。

在本申请的部分实施例中，冷却的步骤包括：采用压缩空气将冷却水从吐丝管的进口端吹入吐丝管的内部。

从吐丝管的进口端开始进行冷却，吐丝管的冷却效果较佳。

在本申请的部分实施例中，压缩空气的压力为0.2mpa-0.35mpa，冷却水压力为0.12mpa-0.18mpa。可选的，压缩空气的压力为0.25mpa-0.3mpa，冷却水压力为0.14mpa-0.16mpa。

该条件压缩空气和冷却水可以使得冷却水形成雾化状态，对吐丝管进行雾化冷却，避免吐丝管变形。

在本申请的部分实施例中，吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离为855mm-865mm，吐丝管的出口端与圆盘的距离为9.5mm-10.5mm，吐丝圆盘的槽宽比吐丝管的内径大10.5mm-11.5mm。

该条件下的吐丝管可以较好的使得吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻合，同时避免线材受到外力作用，使得线材按预定圈型卷绕。

在本申请的部分实施例中，在磨盘过程中，采用含碳量大于0.2％、温度为900℃-950℃的钢线材进行磨盘；可选的，钢线材包括硬线、hpb300钢筋以及22a钢中的任意一种。

上述钢线材能够对吐丝管的进行高效的磨盘，具有较好的磨盘效果。

在本申请的部分实施例中，磨盘过程中的磨盘吨位不小于500吨，可选的，磨盘吨位为500吨-1000吨。

该条件下进行的磨盘得到的运动轨迹沿吐丝管的长度方向延伸，运动轨迹较为稳定，有助于线材的稳定运动。

在本申请的部分实施例中，吐丝管的导入段管径为25mm-28mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为33mm-35mm。

该管径的吐丝管能够限制线材在除运动方向的其他方向的运动，使得线材可以平稳的沿吐丝管运动。

在本申请的部分实施例中，线材的轧制速度为90-97m/s。

为了得到稳定的圈型，线材的轧制速度、吐丝管结构以及线材的规格要相互匹配，上述轧制速度与本申请提供的吐丝管参数可以相互匹配。

在本申请的部分实施例中，线材的直径不大于7mm。

该直径的线材为小规格线材，小规格线材的弯曲过程中速度快，圈型控制难度较大。本申请提供的方法对小规格线材具有较好的卷曲效果。

本申请的有益效果包括：

本申请通过对吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离(吐丝管的直线段长度)、吐丝管的出口端与圆盘的距离进行限定，很大程度上保证吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻合；采用钢线材对吐丝管进行磨盘，使得线材按照磨盘后的运动轨迹运动，在此基础上，进一步对吐丝圆盘的槽宽进行限定，避免线材在盘卷过程中受外力作用变形，使得线材在吐丝管内由直线运动逐渐弯曲，并在吐丝管出口达到所要求的曲率，按预定圈型卷绕，降低线圈的乱卷率至0.10％以下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的吐丝管的局部结构示意图；

图2为本申请实施例1和实施例2采用的吐丝机得到的线圈的乱卷率统计图；

图3为本申请实施例1和实施例2采用的吐丝机月度圈型调整时间统计图；

图4为本申请实施例1采用的吐丝机的轧制吨位统计图；

图5为本申请实施例2采用的吐丝机的轧制吨位统计图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

吐丝机工作时，通过吐丝机前的夹送辊由吐丝机入口导管送入吐丝机的空心轴内，空心轴带动吐丝盘和吐丝管一同旋转，使进入空心轴内的线材通过旋转的吐丝管沿着吐丝管出口圆周切线方向吐出线圈，形成连续不断的线圈。

由于小规格线材直径小且速度快，在生产过程中，圈型控制难度较大，因此吐丝过程中，圈型出现左右摇摆情况。经集卷收集后，线卷表面出现“长毛”缺陷，严重影响外观质量。同时在日常生产过程中，出现该问题时，除了更换吐丝盘外，无法调整，同时即使更换吐丝盘，仍无法保证新上线吐丝盘圈型稳定。整个过程严重影响生产连续及稳定性。

本申请发明人针对上述缺陷，提出了一种线材圈型的控制方法，尤其适用于小规格的线材，其直径发明人对线材在吐丝管运动过程中受到的吐丝管管壁的正压力、滑动摩擦力、精轧机和夹送辊的推力、自身的离心力进行分析研究，对线材弯曲过程中吐丝管、吐丝圆盘的参数进行调整，使得线材在弯曲的过程中按预定圈型卷绕，降低线圈的乱卷率。

下面对本申请实施例的一种线材圈型的控制方法进行具体说明。

本申请实施例提出了一种线材圈型的控制方法，尤其适用于小规格直径小的线材，包括：将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离l调整为850mm-870mm，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离h调整为9mm-11mm。经过上述参数的调整，很大程度上保证吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻合，使得线材达到所要求的曲率。

将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离l调整为850mm-870mm。由图1可知，线材在从吐丝管的进口端运动至吐丝管的定位盘端面之间过程中有一定的离心作用，该离心作用与线材的运动速度、运动路径以及本身的质量均有关系，因此，在线材的规格一定轧制速度为90-97m/s的条件下，吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离为850mm-870mm时，线材在后续的弯曲过程中，能够随着吐丝管的形状逐渐弯曲变形，由直线运动逐渐弯曲，并在吐丝管出口达到所要求的曲率，形成螺旋线圈。可选的，吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离可以为850mm、855mm、860mm、865mm或870mm。轧制速度可以为90m/s、91m/s、92m/s、93m/s、94m/s、95m/s或96m/s。

由于线材在进入吐丝管之前会受到外力的作用，在吐丝管内直线运动的线材会在垂直于运动方向的方向运动，为了避免线材在弯曲变形过程仍然受到上述外力的影响，在本申请的部分实施例中，调整吐丝管的导入段管径为25mm-28mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为33mm-35mm。该管径的吐丝管能够限制线材在除运动方向的其他方向的运动，使得线材可以平稳的沿吐丝管运动。可选的，吐丝管的导入段管径可以为25mm、26mm、27mm或28mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为33mm、34mm或35mm。

线材运动至吐丝管的出口后，继续运动至吐丝圆盘，并盘卷在吐丝圆盘上。本申请实施例中的吐丝管与吐丝圆盘之间有间隙，为了使得线材可以平稳的形成线圈，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离h调整为9mm-11mm。可选的，吐丝管的出口端与圆盘的距离为9.5mm-10.5mm。更可选的，吐丝管的出口端与圆盘的距离h可以为9mm、10mm或11mm。

由于线材盘卷在吐丝圆盘的槽内，以平整圈型。在卷曲的过程中，线材很大程度上会受到吐丝圆盘槽的侧壁的作用，若部分线材与吐丝圆盘槽的侧壁接触并具有相互作用，则导致线材受到不均匀的外力，容易引起线材圈型不均匀。调整吐丝圆盘的槽宽d使其比吐丝管的内径大10mm-12mm，调整后的结构可以减少线圈与吐丝圆盘槽侧壁的摩擦，提高圈型的稳定性。可选的，吐丝圆盘的槽宽比吐丝管的内径大10.5mm-11.5mm。更可选的，吐丝圆盘的槽宽比吐丝管的内径大10mm、11mm或12mm。

若直接对线材进行卷曲，吐丝管内壁产生的磨损会使线材在吐丝管内的运行轨迹发生变化，造成圈型变差。为了解决该问题，本申请实施例采用含碳量大于0.2％、温度为900℃-950℃的钢线材对吐丝管进行磨盘，即采用含碳量大于0.2％、温度为900℃-950℃的钢线材在一定的速率下进行卷曲，使吐丝管的内壁具有沿吐丝管延伸方向设置的运动轨迹。

在本申请的部分实施例中，含碳量大于0.2％的钢线材包括硬线、hpb300钢筋以及22a钢中的任意一种。上述钢线材具有较高的硬度，在磨盘的过程中，一方面可以磨出运动凹槽，另一方面可以使该凹槽的表面较为光滑，降低吐丝管内壁的粗糙对线材的影响。

进一步地，采用温度为900℃-950℃的钢线材对吐丝管进行磨盘是为了对吐丝管进行前期的测试，观察吐丝管在对高温的钢线材弯曲的过程中是否会发生形变，导致吐丝管曲率改变。如果吐丝管在磨盘过程中曲率发生变化，需要对吐丝管进行调整使吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻合。

进一步地，为了提高钢线材的磨盘效果，磨盘过程中的磨盘吨位不小于500吨，得到的运动轨迹沿吐丝管的长度方向延伸，使得线材可以平稳的沿吐丝管运动。可选的，磨盘吨位为500吨-1000吨，更可选的，磨盘吨位可以为500吨、600吨、700吨、800吨、900吨或1000吨。

采用经过磨盘的吐丝管和吐丝圆盘对进入吐丝管的线材进行弯曲。本申请发明人发现，吐丝管在对高温线材进行弯曲过程中易受到高温的影响，导致其发生形变，进而导致吐丝管曲率发生变化。本申请发明人提出在弯曲过程中，采用水汽冷却的方式对吐丝管进行降温。水汽冷却相比气冷却，冷却效率更高，很大程度上保证吐丝管不发生形变，吐丝管曲率不发生变化。本申请部分实施例中，线材含碳量低于0.2％，线材的温度为760-960℃。可选的，线材含碳量为0.1％，线材的温度可以为760℃、800℃、830℃、850℃、900℃、950℃或960℃。

在本申请的部分实施例中，采用压缩空气，在压缩空气的压力为0.2mpa-0.35mpa的条件下，将冷却水以0.12mpa-0.18mpa的喷出压力从吐丝管的进口端吹入吐丝管的内部。该条件压缩空气和冷却水可以使得冷却水形成雾化状态，对吐丝管进行雾化冷却，避免吐丝管变形。可选的，压缩空气的压力为0.25mpa-0.3mpa，冷却水压力为0.14mpa-0.16mpa。

需要说明的是，本申请中的水汽冷却装置为本技术领域中的常用装置，本申请对其结构、型号不做限定。

为了得到稳定的圈型，线材的轧制速度、吐丝管结构以及线材的规格要相互匹配，在本申请部分实施例中，线材的轧制速度为90-97m/s。

本申请提出的线材圈型的控制方法通过对吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离(吐丝管的直线段长度)、吐丝管的出口端与圆盘的距离进行限定，很大程度上保证吐丝管曲率与吐丝锥头曲率吻。采用含碳量大于0.2％、温度为900℃-950℃的钢线材对吐丝管进行磨盘，使得线材按照磨盘后的运动轨迹运动，在此基础上，进一步对吐丝圆盘的槽宽进行限定，避免线材在盘卷过程中受外力作用变形，使得线材在吐丝管管壁的正压力、滑动摩擦力、轧制速率以及自身的离心力的作用下，随着吐丝管的形状逐渐弯曲变形，由直线运动逐渐弯曲，并在吐丝管出口达到所要求的曲率，按预定圈型卷绕，降低线圈的乱卷率。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种线材圈型的控制方法，包括：

将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离调整为860mm，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离调整为10mm，调整吐丝圆盘的槽宽使其比吐丝管的内径大12mm。

吐丝管的导入段管径为25mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为34mm。

采用含碳量大于0.2％、温度为950℃的22a钢线材对吐丝管进行磨盘，磨盘过程中的磨盘吨位不小于500吨。使吐丝管的内壁具有沿吐丝管延伸方向设置的运动轨迹。

在轧制速度为96m/s的条件下，采用上述吐丝管和上述吐丝圆盘对进入吐丝管的线材进行弯曲。线材的直径为7mm。

弯曲过程中，采用压缩空气，在压缩空气的压力为0.3mpa的条件下，将冷却水以0.15mpa的压力从吐丝管的进口端吹入吐丝管的内部，线材从吐丝管输出至吐丝圆盘，并形成线圈。

实施例2

本实施例提供一种线材圈型的控制方法，包括：

将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离调整为850mm，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离调整为11mm，调整吐丝圆盘的槽宽使其比吐丝管的内径大10mm。

吐丝管的导入段管径为28mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为34mm。

采用含碳量大于0.2％、温度为900℃的hpb300钢筋线材对吐丝管进行磨盘，磨盘过程中的磨盘吨位不小于500吨。使吐丝管的内壁具有沿吐丝管延伸方向设置的运动轨迹。

在轧制速度为90m/s的条件下，采用上述吐丝管和上述吐丝圆盘对进入吐丝管的线材进行弯曲。线材的直径为7mm。

弯曲过程中，采用压缩空气，在压缩空气的压力为0.35mpa的条件下，将冷却水以0.18mpa的压力从吐丝管的进口端吹入吐丝管的内部，线材从吐丝管输出至吐丝圆盘，并形成线圈。

实施例3

本实施例提供一种线材圈型的控制方法，与实施例1的主要不同之处在于：

吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离为870mm，吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离为9mm。

实施例4

本实施例提供一种线材圈型的控制方法，与实施例1的主要不同之处在于：

压缩空气的压力为0.35mpa，冷却水的压力为0.18mpa。

实施例5

本实施例提供一种线材圈型的控制方法，与实施例1的主要不同之处在于：

吐丝管的导入段管径为30mm，吐丝管的变形段管径以及吐丝管的定形段管径为34mm。

对比例1

本对比例提供一种线材圈型的控制方法，与实施例1的主要不同之处在于：

采用气冷却对吐丝管进行冷却。

对比例2

本对比例提供一种线材圈型的控制方法，与实施例1的主要不同之处在于：

调整吐丝管以及吐丝圆盘的参数后，不进行磨盘，直接对线材进行弯曲。

对比例3

本对比例提供一种线材圈型的控制方法，包括：

将吐丝机按常规工艺参数调整，其中，吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离为880mm，吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离为8mm，吐丝圆盘的槽宽比吐丝管的内径大8mm。

按照常规工艺对线材进行轧制。

对比例4

本对比例提供了一种线材圈型的控制方法，包括：

将吐丝管的进口端至吐丝管的定位盘端面的距离调整为830mm，将吐丝管的出口端与吐丝圆盘的入口端的距离调整为12mm，调整吐丝圆盘的槽宽使其比吐丝管的内径大13mm。

采用含碳量大于0.2％、温度为950℃的22a钢线材对吐丝管进行磨盘，磨盘过程中的磨盘吨位不小于500吨。使吐丝管的内壁具有沿吐丝管延伸方向设置的运动轨迹。

在轧制速度为96m/s的条件下，采用上述吐丝管和上述吐丝圆盘对进入吐丝管的线材进行弯曲。

弯曲过程中，采用压缩空气，在压缩空气的压力为0.3mpa的条件下，将冷却水以0.15mpa的压力从吐丝管的进口端吹入吐丝管的内部，线材从吐丝管输出至吐丝圆盘，并形成线圈。

对实施例1-5、对比例1-4得到的线圈的乱卷率进行统计，结果如下表：

表1乱卷率统计结果

由表1可知，与对比例相比，实施例1-5得到的线圈的乱卷率较低，均小于0.1％。对比例1采用了常规的气冷却，冷却不足，导致吐丝管曲率发生变化。对比例2没有进行磨盘，在弯曲过程中，线材在吐丝管中运动轨迹不稳定，导致线材的弯曲不均匀，造成圈型变差。对比例3采用的吐丝管参数、吐丝圆盘参数均不在本申请的技术方案的范围内，并按常规工艺进行弯曲，对线材的弯曲效果较差。对比例4采用的吐丝管参数、吐丝圆盘参数均不在本申请的技术方案的范围内，由乱卷率结果可知，对比例4的参数不能保证线材的稳定运动，导致圈型较差。

分别对实施例1、实施例2采用的吐丝机进行18个月的运行，其前12个月按常规设置参数进行吐丝，后6个月按实施例1、实施例2提供的线材圈型的控制方法进行吐丝，统计每个月得到的所有线圈的乱卷率，结果如图2；统计月度圈型调整时间，结果如图3；统计轧制期间的轧制吨位，结果分别如图4和图5。

由图2可知，前12个月得到的线圈的乱卷率不稳定，时高时低。后6个月得到的线圈的乱卷率均较低，说明实施例1、实施例2采用的线材圈型的控制方法可以有效控制并降低乱卷率。

由图3可知，采用了实施例1、实施例2的线材圈型的控制方法后，每月圈型调整时间明显减少，直至持续3个月无圈型调整时间。

由图4和图5可知，采用了实施例1、实施例2的线材圈型的控制方法后，吐丝管轧制吨位稳定在8000吨以上，说明采用实施例1和实施例2提供的线材圈型的控制方法后，圈型稳定的同时，吐丝管的弯曲效率也得到提升。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。