冷軋帶鋼連續(xù)生產(chǎn)線糾偏技術(shù)研究

郭曉捷

1.一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

隨著冷軋鋼板需求持續(xù)升溫，鋼板生產(chǎn)裝備向大型、連續(xù)化方向發(fā)展。而在帶鋼連續(xù)生產(chǎn)中，由于帶鋼板形、機(jī)組速度、帶鋼張力、設(shè)備制造及安裝精度等都會(huì)引起帶鋼的跑偏，對(duì)帶鋼生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量都會(huì)造成很大的影響。于是，在高速機(jī)組中，對(duì)帶鋼連續(xù)生產(chǎn)中的跑偏控制提出了更高的要求。

1 糾偏裝置的作用

理想狀態(tài)下帶鋼在機(jī)組中運(yùn)行時(shí)其張力應(yīng)該是平均分布的，但實(shí)際上會(huì)受到諸多因素的干擾，如：帶鋼斷面不均勻（如帶鋼鐮刀彎）、輥?zhàn)訋缀涡螤睢⑺洼佪S向不平行、輥面質(zhì)量、橡膠夾送輥兩端壓力不均、帶鋼運(yùn)送中的氣流和液流、活套中運(yùn)動(dòng)輥導(dǎo)向精度及帶鋼張力波動(dòng)的影響等，由此將引起帶鋼張力分布不均，導(dǎo)致帶鋼跑偏。

糾偏裝置的作用在于盡可能克服或減小上述不利因素對(duì)張力分布的影響，把帶鋼跑偏程度控制在一定范圍內(nèi)，確保帶鋼生產(chǎn)順利進(jìn)行及產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

通過對(duì)帶鋼跑偏原因的深入分析后發(fā)現(xiàn)，在其他所有的工作條件保持不變的情況下，提高帶鋼的張力，就會(huì)有效減小帶鋼跑偏量；而由于帶鋼自由運(yùn)送段過長將造成跑偏量明顯增大。因此糾偏裝置可從這兩方面入手。

2 糾偏裝置工作原理

帶鋼的糾偏從其工作方式上來講可分為CPC對(duì)中糾偏裝置和EPC齊邊糾偏裝置。CPC對(duì)中糾偏核心在于保證帶鋼的中心始終與機(jī)組中心線重合，當(dāng)帶鋼發(fā)生跑偏時(shí)通過糾偏輥摩擦力作用與以糾正；而EPC齊邊糾偏裝置是采用齊邊浮動(dòng)卷取方式，通過將卷取機(jī)的卷筒中心移向跑偏的帶鋼中心以確保鋼帶卷一側(cè)邊部整齊。糾偏系統(tǒng)主要由液壓站、檢測(cè)裝置、控制箱及操作盤、液壓隨動(dòng)缸、伺服閥、位移傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)糾偏、自動(dòng)邊位控制、自動(dòng)對(duì)中（對(duì)邊）三種工作方式。CPC和EPC控制系統(tǒng)自成一體，為連續(xù)閉環(huán)式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)帶鋼偏離生產(chǎn)線規(guī)定的位置時(shí)，由測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出板帶位置偏差，并將偏差值輸入到電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)的輸出與液壓伺服系統(tǒng)相連，由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)作相應(yīng)移動(dòng)，糾正板帶運(yùn)行狀態(tài)。糾偏裝置檢測(cè)方法主要有電感式位置檢測(cè)和光電式位置檢測(cè)兩種。下文主要以CPC輥式糾偏裝置為例來進(jìn)行說明。

CPC糾偏裝置通過改變糾偏輥 (即擺動(dòng)輥)的位置使走偏鋼帶恢復(fù)到與機(jī)組對(duì)中位置，當(dāng)帶鋼從正中穿過時(shí)，兩個(gè)檢測(cè)元件接收端接收的磁力線相等，感應(yīng)電勢(shì)相等，而當(dāng)鋼帶出現(xiàn)偏移時(shí)，由于接收到的磁力線不同使感應(yīng)電壓也不等，此時(shí)輸出信號(hào)即為鋼帶位置偏差信號(hào)，能反映出鋼帶往哪個(gè)方向偏離中心線，偏移量是多少。另一方面安裝于糾偏旋轉(zhuǎn)框上的位移傳感器能夠發(fā)出反映糾偏輥實(shí)際位置的信號(hào)，即糾偏輥目前已經(jīng)往哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的實(shí)際角度是多少。信號(hào)處理放大器負(fù)責(zé)將糾偏輥所需要旋轉(zhuǎn)的理論角度與實(shí)際角度相比較，決定驅(qū)動(dòng)糾偏輥框架的液壓缸是向外伸出還是向內(nèi)縮回，進(jìn)而向液壓控制系統(tǒng)發(fā)出指令，由電液伺服閥控制液壓缸動(dòng)作，推動(dòng)糾偏輥框架向所需的方向旋轉(zhuǎn)。隨著檢測(cè)元件連續(xù)不斷地發(fā)出鋼帶的位置信號(hào)，整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)就不斷地循環(huán)工作，保證鋼帶始終沿機(jī)組組中心線運(yùn)行（見圖1）。

在糾偏系統(tǒng)工作時(shí)糾偏輥始終處于被動(dòng)狀態(tài)，其進(jìn)口張力T2小于出口張力T1，帶鋼與糾偏輥輥面的總摩擦力ΔF總是指向進(jìn)口端。當(dāng)帶鋼向左側(cè)跑偏時(shí)，應(yīng)將糾偏輥向右擺過一定角度進(jìn)行糾正。即由糾偏輥根據(jù)帶鋼跑偏方向往復(fù)擺動(dòng)，以達(dá)到定心作用。由此可知，糾偏裝置是依靠帶鋼與輥面摩擦力來糾偏的。一般來說，摩擦力越大，糾偏效果越好。而摩擦力的大小是與接觸面積有關(guān)（即與包角有關(guān)）。因此，建議擺動(dòng)輥應(yīng)在包角大于90°的場(chǎng)合下采用。實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)在擺動(dòng)輥表面上包裹橡膠以增大摩擦力。

3 糾偏裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式

在糾偏裝置中糾偏輥與帶鋼接觸形式大體可分為平鋪式和包裹式。所謂平鋪式就是帶鋼與糾偏輥表面接觸，無包角形成，糾偏裝置兩側(cè)的帶鋼處于同一高度，由于接觸面積較小，所產(chǎn)生的摩擦力主要由糾偏輥下壓力來決定，常見的設(shè)備如帶有糾偏性能的夾送輥等。所謂包裹式就是帶鋼與糾偏輥形成一定的包角，帶鋼與糾偏輥接觸面積較大，所產(chǎn)生的摩擦力也較大，該類糾偏裝置可以改變帶鋼運(yùn)行高度和角度，也可以用于糾偏裝置兩側(cè)同一高度的帶鋼，以下主要介紹包裹式糾偏裝置。

圖1 糾偏系統(tǒng)控制原理圖

連續(xù)機(jī)組中的糾偏裝置有以下幾種結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)機(jī)組要求來確定其在機(jī)組中的位置和精度。當(dāng)糾偏輥擺動(dòng)角較大時(shí)，其糾偏量也相對(duì)較大；糾偏值還與擺動(dòng)點(diǎn)的位置有關(guān)，擺點(diǎn)位置不同，糾偏值δ亦不相同。下文以CPC對(duì)中糾偏裝置為例對(duì)各類型的糾偏設(shè)備進(jìn)行分析。

3.1 單輥糾偏裝置

該裝置中只有一個(gè)糾偏輥，利用液壓缸推動(dòng)擺臂使糾偏輥來回?cái)[動(dòng)，以達(dá)到對(duì)帶鋼的糾偏目的（見圖2）。該糾偏裝置在工作時(shí)既有側(cè)向位移，又有角度的改變。當(dāng)糾偏輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量點(diǎn)處板帶產(chǎn)生橫向位移，板帶成比例移動(dòng)；由于糾偏輥軸線與帶鋼形成一定偏轉(zhuǎn)角度，板帶受到側(cè)向力作用，迫使板帶進(jìn)帶方向與輥?zhàn)又行木€垂直。同時(shí)在單輥?zhàn)饔孟聨т撛谌肟谂c出口的運(yùn)行方向上有所不同，對(duì)帶鋼而言具有一定的轉(zhuǎn)向作用。而帶鋼與輥?zhàn)又g形成較大包角又增大了帶鋼與輥?zhàn)又g的接觸面積，使輥?zhàn)优c帶鋼之間摩擦力增大。因此該糾偏裝置可用于帶鋼運(yùn)行速度較高，并且運(yùn)行距離較長的如活套等設(shè)備上。

圖2 單輥糾偏輥示意圖

單糾偏輥糾偏值

式中，D—擺動(dòng)輥直徑（mm）；α—擺動(dòng)輥擺動(dòng)角度 （°）（見圖 3）。

圖3 單糾偏輥移動(dòng)角度

3.2 雙輥糾偏裝置

該裝置中有兩個(gè)糾偏輥，隨動(dòng)液壓缸推動(dòng)糾偏框架帶動(dòng)糾偏輥以某一固定點(diǎn)為定心來回?cái)[動(dòng)以達(dá)到對(duì)帶鋼糾偏的目的，通常該裝置的定心設(shè)在設(shè)備入口處，而測(cè)量裝置、液壓缸調(diào)整設(shè)備固定安裝在設(shè)備的出口處，同時(shí)該設(shè)備利用兩個(gè)輥?zhàn)拥母叨炔顚т撚扇肟诘母叨雀淖優(yōu)槌隹诘母叨?，其糾偏能力與糾偏角度均與該高度有關(guān)。該裝置使用較為廣泛，適合用在安裝位置較為狹窄的場(chǎng)合（見圖4）。

圖4 雙輥糾偏輥示意圖

由于兩個(gè)擺動(dòng)輥安裝在同一底座上繞擺動(dòng)點(diǎn)擺動(dòng)（見圖5），其糾偏值

圖5 雙糾偏輥擺動(dòng)角度

3.3 三輥糾偏裝置

該裝置中有三個(gè)糾偏輥，其中兩個(gè)輥?zhàn)釉谕黄矫?，另一個(gè)輥?zhàn)釉趦蓚€(gè)輥?zhàn)又虚g的上方，通過上側(cè)輥?zhàn)拥纳舷乱苿?dòng)使帶鋼與上輥形成一定的包角。其定心在設(shè)備的一端，另一端利用對(duì)中液壓缸推動(dòng)擺臂帶動(dòng)輥?zhàn)觼砘財(cái)[動(dòng)而達(dá)到對(duì)帶鋼糾偏的目的，從而迫使運(yùn)行中的帶鋼在輥?zhàn)由献鱾?cè)向移動(dòng)，直到帶鋼對(duì)中。但該裝置將帶鋼調(diào)整到新的位置時(shí)需要一定的時(shí)間，故其動(dòng)態(tài)性能較差，通常在運(yùn)行速度較小以及帶鋼鐮刀彎較小時(shí)使用。該種形式的糾偏裝置可使帶鋼的入口和出口水平高度一致，可用于設(shè)備之間距離較大且?guī)т撨\(yùn)行高度一致的機(jī)組中（見圖 6）。

圖6 三輥糾偏輥示意圖

其糾偏值

式中，LA—擺動(dòng)點(diǎn)至擺動(dòng)輥中心的距離（mm）（見圖 7）。

圖7 三糾偏輥擺動(dòng)角度

4 結(jié)語

通過對(duì)帶鋼側(cè)向跑偏的各種原因分析可以看出，采用帶自動(dòng)控制系統(tǒng)的糾偏輥對(duì)帶鋼位置進(jìn)行的糾偏是一種比較好的方式。目前，這種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)酸洗冷連軋、鍍鋅等各機(jī)組中，糾偏效果良好，鑒于其結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，可根據(jù)機(jī)組的具體要求進(jìn)行選擇。