本發(fā)明涉及一種鋼卷包裝技術(shù)，特別是一種鋼卷捆帶斷裂的防治方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對各種熱軋帶鋼的需求也不斷擴大，然而熱軋鋼卷在貯存運輸?shù)倪^程中，常常出現(xiàn)包裝捆帶的斷裂現(xiàn)象，給企業(yè)帶來大量不便和經(jīng)濟賠償。在熱軋鋼卷的整個生產(chǎn)過程中，鋼卷打捆作為重要的輔助工序，對整個生產(chǎn)過程的正常進行起著舉足輕重的影響。與此同時，鋼卷打捆后因捆帶斷裂而引起的散卷問題，導(dǎo)致后續(xù)吊裝與運輸工序無法正常進行，嚴重影響了機組的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品的質(zhì)量。以往國內(nèi)外學(xué)者對熱軋捆帶的研究多側(cè)重于打捆方式或力學(xué)性能等方面，其中比較典型的有張路漫等學(xué)者針對管線鋼鋼卷打捆捆帶斷裂現(xiàn)象提出了尾部帶頭自由端壓靠模型；劉海江等學(xué)者根據(jù)鋼板包裝中捆帶的捆扎方式建立了捆帶受力的物理模型、研究了鋼板包裝捆扎的力學(xué)性能、計算和分析了捆帶的受力狀態(tài)；SH Lee等學(xué)者則研發(fā)了一種多方位打捆的機器人系統(tǒng)。縱觀上述文獻以正常捆帶受力分析以及捆帶設(shè)備研究為主，而對捆帶斷裂機理及其防治技術(shù)的研究未見諸于文獻，如何經(jīng)濟有效解決現(xiàn)場捆帶斷裂問題依然是現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)的焦點與難點。

(參考文獻：[1]張路漫，惠世民,，高洪軍.X80管線鋼鋼卷打捆方式研究[J].重型機械,2010,04:26-29.[2]劉海江，周浩升.鋼板包裝中捆帶的力學(xué)性能分析[J].包裝工程,2011,17:44-46.[3]周曉歡，于革剛，劉明利.鋼卷包裝周向捆帶受力分析及應(yīng)用[J].冶金設(shè)備,2011,05:27-29.[4]羅超，鮑平.冷軋鋼卷最大約束反力分析[J].冶金設(shè)備,2012,1:9-11.[5]白振華，司紅鑫，周慶田.熱軋帶鋼卷取過程中鋼卷內(nèi)部應(yīng)力模型的研究[J].機械工程學(xué)報,2014,50(2):110-115)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對熱軋鋼卷捆帶出現(xiàn)的斷裂問題，提供一種能夠?qū)χ芟蚶嗔堰M行預(yù)報、并能現(xiàn)場科學(xué)有效分類使用捆帶的熱軋鋼卷的捆帶斷裂綜合防治方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種適合于熱軋鋼卷的捆帶斷裂綜合防治方法，其包括以下由計算機執(zhí)行的步驟：

(a)收集現(xiàn)場捆帶參數(shù)，主要包括：捆帶的抗拉強度σ_b；捆帶寬度B；捆帶厚度H；

(b)將捆帶按照強度大小分類：超高強度捆帶、高強度捆帶和普通捆帶；

(c)收集現(xiàn)場熱軋鋼卷參數(shù)，主要包括：鋼卷寬度b；帶鋼厚度h；鋼卷外半徑R₁；鋼卷內(nèi)半徑R₂；帶鋼的彈性模量E₂；帶鋼的泊松比ν₂；

(d)計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max，鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁以及捆帶斷裂系數(shù)λ：

d1)定義熱軋鋼卷第i個單元體處對應(yīng)的角度為θ_i，給出第i個單元體沒有發(fā)生變形時在極角為θ_i處的極徑ρ_01ij，

d2)定義Δ_ij為當前狀態(tài)下各單元體處帶鋼所產(chǎn)生的壓縮變形量，初始給定當前狀態(tài)下鋼卷的極徑分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij,i＝1,2,…j；

d3)計算熱軋鋼卷第j個單元體內(nèi)部的徑向壓應(yīng)力p_ij：

其中，當i＝j(luò)-n,j-n+1,…j時，ρ_i+nj＝0；

d4)計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}；

d5)鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁:

d6)計算捆帶斷裂系數(shù)λ：

(e)判斷捆帶斷裂系數(shù)λ是否大于1，不大于1的熱軋鋼卷直接使用普通強度捆帶；

(f)對于所有λ＞1的鋼卷，計算捆帶斷裂系數(shù)λ₁、λ₂…λ_n，再計算出標準捆帶斷裂系數(shù)λ_s，以及λ_smax：

(g)對λ＞λ_s的鋼卷計算當前捆帶斷裂系數(shù)λ'，并判斷λ'是否大于λ_smax，對于λ'＞λ_smax的鋼卷采用超高強度捆帶，其它采用高強度捆帶。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

結(jié)合捆帶性能和熱軋鋼卷參數(shù)對捆帶斷裂的影響，建立了一套鋼卷捆帶斷裂預(yù)報模型，實現(xiàn)了對周向捆帶斷裂的預(yù)報，并在引入鋼卷捆帶斷裂系數(shù)的基礎(chǔ)上，從統(tǒng)計學(xué)角度建立了捆帶斷裂判斷條件，提出了捆帶分檔使用原則，開發(fā)了熱軋鋼卷捆帶分檔使用系統(tǒng)軟件，幫助現(xiàn)場科學(xué)有效分類使用捆帶。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總計算框圖。

具體實施方式

實施例1

按照圖1所示的熱軋鋼卷的捆帶斷裂綜合防治方法的計算步驟：

首先，在步驟1中，收集現(xiàn)場捆帶參數(shù)，主要包括：捆帶的抗拉強度σ_b有340MPa、780MPa、1200MPa；捆帶寬度B為30mm；捆帶厚度H為5mm；

隨后，在步驟2中，將捆帶按照強度大小分類：超高強度捆帶、高強度捆帶和普通捆帶：即抗拉強度為1200MPa的為超高強度捆帶，抗拉強度為780MPa的為高強度捆帶，抗拉強度為340MPa的為普通捆帶；

隨后，在步驟3中，收集現(xiàn)場熱軋鋼卷參數(shù)，主要包括：鋼卷寬度b為800mm；帶鋼厚度h為15mm；鋼卷外半徑R₁為1500mm；鋼卷內(nèi)半徑R₂為500mm；帶鋼的彈性模量E₂為200GPa；帶鋼的泊松比ν₂為0.3；

隨后，在步驟4中計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max，鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁以及捆帶斷裂系數(shù)λ：

其中，在步驟4-1中，定義熱軋鋼卷第i個單元體沒有發(fā)生變形時在極角為θ_i處的極徑

隨后，在步驟4-2中，定義Δ_ij＝7um為當前狀態(tài)下，各單元體處帶鋼所產(chǎn)生的壓縮變形量，初始給定當前狀態(tài)下鋼卷的極徑分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij＝500+1.592*θ_i,i＝1,2,…1400；

隨后，在步驟4-3中，計算熱軋鋼卷第1400個單元體內(nèi)部各層的徑向壓應(yīng)力p_ij：

其中，當

i＝1380,1381,…1400時，ρ_i+20j＝0；

隨后，在步驟4-4中，計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}＝700kPa；

隨后，在步驟4-5中，鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁:

隨后，在步驟4-6中，計算捆帶斷裂系數(shù)λ：

隨后，在步驟5中，判斷λ＝0.87＜1；則該熱軋鋼卷采用普通捆帶即可滿足不會斷裂。

實施例2

首先，在步驟1中，收集現(xiàn)場捆帶參數(shù)，主要包括：捆帶的抗拉強度σ_b有340MPa、780MPa、1200MPa；捆帶寬度B為30mm；捆帶厚度H為5mm；

隨后，在步驟2中，將捆帶按照強度大小分類：超高強度捆帶、高強度捆帶和普通捆帶：即抗拉強度為1200MPa的為超高強度捆帶，抗拉強度為780MPa的為高強度捆帶，抗拉強度為340MPa的為普通捆帶；

隨后，在步驟3中，收集現(xiàn)場熱軋鋼卷參數(shù)，主要包括：鋼卷寬度b為1000mm；帶鋼厚度h為30mm；鋼卷外半徑R₁為2400mm；鋼卷內(nèi)半徑R₂為600mm；帶鋼的彈性模量E₂為210GPa；帶鋼的泊松比ν₂為0.31；

隨后，在步驟4中計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max，鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁以及捆帶斷裂系數(shù)λ：

其中，在步驟4-1中，定義熱軋鋼卷第i個單元體沒有發(fā)生變形時在極角為θ_i處的極徑ρ_01ij，

隨后，在步驟4-2中，定義Δ_ij＝8um為當前狀態(tài)下，各單元體處帶鋼所產(chǎn)生的壓縮變形量，初始給定當前狀態(tài)下鋼卷的極徑分布ρ_ij＝ρ_01ij-Δ_ij＝600+1.605*θ_i,i＝1,2,…1400；

隨后，在步驟4-3中，計算熱軋鋼卷第1400個單元體內(nèi)部各層的徑向壓應(yīng)力p_ij：

其中，當i＝1380,1381,…1400時，ρ_i+20j＝0；

隨后，在步驟4-4中，計算帶鋼厚度方向上的最大應(yīng)力σ_max：

σ_max＝max{p_ij,i、j＝0,1,2…n}＝1200kPa；

隨后，在步驟4-5中，鋼卷對捆帶的最大約束反力F₁:

隨后，在步驟4-6中，計算捆帶斷裂系數(shù)λ：

隨后，在步驟5中，判斷λ＝3.85＞1；

隨后，在步驟6中，根據(jù)之前計算出的標準捆帶斷裂系數(shù)λ_s＝1.45，以及λ_smax＝2.10，判斷λ＝3.85＞λ_s；

隨后，在步驟7中則對此鋼卷采用高強度捆帶重新計算當前捆帶下鋼卷的捆帶斷裂系數(shù)λ'＝2.61，判斷λ'＞λ_smax成立，則當前鋼卷采用超高強度捆帶，即可防止當前熱軋鋼卷捆帶出現(xiàn)斷裂。