82B盘条是市场上最普遍的预应力钢绞线用热轧盘条，其性能的稳定性对钢丝制品的影响非常显著，盘条的抗拉强度波动大，会造成钢丝在预张拉过程中每根钢丝强度不同而出现打滑和张应力不稳定，对预应力构件产生隐形的危害，此外，也会造成盘条在拉拔过程中模具的受力状态和拔丝机的载荷处于交变不稳定状态，造成模具损耗大，拔丝断丝率增加，影响生产效率和钢丝质量。造成82B盘条强度波动的因素除冶炼成分波动外，最主要的是轧制和冷却过程中温度的控制。对于同一卷盘条，除由于轧制冷却不均会造成头部、中部和尾部强度波动外，还会出现同圈强度波动，其对深加工过程的影响最直接。
      本研究对82B盘条生产过程中存在的同圈波动大的问题进行了强度分析，利用热成像仪分析了82B盘条搭节点和非搭接点的温度场，并结合斯太尔摩风冷线风口设置缺陷和佳灵装置控制参数，得出风口设计不当导致盘条同圈温差较大是造成82B盘条同圈强度波动大的主要原因，从而提出了风口优化方案和控制同圈强度波动的措施，使82B盘条的同圈强度波动由原来的80 MPa降低到40 MPa，为实际生产提供了有效的参考。
      1、82B盘条同圈强度波动的原因分析
      斯太尔摩生产工艺对82B盘条的冷却是通过风冷线下的风机实现的，而吐丝后盘条在风冷线上是通过风机上方的出风口实现对盘条的冷却。本研究通过热成像仪分析了盘条同圈温度场，对4风机位置的盘条同圈温度场分析表明：盘条边部搭节点温度在550℃左右，而中间非搭接点温度在630℃左右，同圈温度波动在60℃以上。
      同时对搭节点和非搭接点的冷却过程进行了分析，在沿着盘条传输的方向上，对盘条温度进行线扫描，用不同风机位置的盘条的温度表征盘条的冷却曲线，如图所示。
      根据82B盘条冷却过程中的冷却特性和相变规律，盘条搭节点和非搭接点相变特征点如表所示，搭接点盘条的冷却速率达到12℃/s、，而非搭接点只有80℃/s，造成搭节点和非搭接点相变开始温度相差45℃。通过同圈温度场和冷却过程分析，得出盘条在冷却过程中同圈的冷却速率和相变温度存在较大的差异。
      此外，分析了风冷线的风口设计，如图所示，在风口设计上，搭节点的出风面积是非搭接点的3倍，这种情况下，佳灵装置1-挡板开启角度为的情况下，搭节点出风量依然很大，使搭接点温度较非搭接点温度低，即这种风口设计己经无法保证风机佳灵装置对风冷线同圈温度均匀化的控制能力。
      2、改进措施
      佳灵装置是根据盘条在辊道上横向布置密度的不同，合理分配风机的风量，对辊道横向盘条密度进行计算，盘条的圈间距与盘条的轧制速度、辊道速度、规格、圈径等有关，盘条横向坐标以辊道中心为坐标原点，其搭接点和非搭接点的密度计算公式不同，分别见式。
      通过计算，可以得到盘条密度沿着辊道横向的分布，如图所示，可以发现随着盘条规格的增大，辊道边部和中间盘条密度差逐渐减小。通过密度差分析，可以指导目前佳灵挡板调节的方向，以减小盘条同圈力学性能的波动。
      针对不同规格盘条的疏密程度，对风冷线的风口进行了改造，如图所示，风口改为通长的设计，增加了非搭接点出风面积，以缓解搭接点出风量太大带来的冷却能力无法调节的问题。同时，对佳灵挡板的角度进行了优化调整。
      改造后，热成像仪采样分析的同圈温度场明均匀，同圈温度波动由原来的60℃以上降至30以内。对同圈盘条搭节点和非搭接点的冷却过程进行了分析，过程数据如表所示，同圈冷却速率的差异基本相同，相变开始温度差异为15℃。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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