鍍鋅線爐區(qū)張力控制

潘玉發(fā)

引言：連續(xù)生產(chǎn)線的帶鋼必須在張力之下運(yùn)行，張力的最基本作用是保證帶鋼的正常運(yùn)行，即使帶鋼盡可能沿著生產(chǎn)線中心線運(yùn)行而不致因走偏造成邊部刮傷甚至斷帶。同時(shí)，糾偏輥也只有在張力足夠的情況下才能起到糾偏的作用。本文具體闡述了鍍鋅線爐區(qū)張力控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流程，為鍍鋅線的生產(chǎn)操作提供了借鑒意義。

一、概述

爐區(qū)張力控制是鍍鋅線生產(chǎn)的一個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn)。鍍鋅線自投產(chǎn)以來(lái)，爐區(qū)張力控制成為制約鍍鋅線產(chǎn)品質(zhì)量提升、產(chǎn)量提高以及全廠生產(chǎn)組織的重要因素。本文對(duì)爐區(qū)張力與速度控制進(jìn)行系統(tǒng)梳理，并提出自己的主張和見(jiàn)解。

二、張力控制原理

鍍鋅機(jī)組采用退火爐，爐區(qū)的傳動(dòng)電機(jī)均為變頻電機(jī)。電機(jī)采用了速度轉(zhuǎn)矩雙環(huán)控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過(guò)減速箱后轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使各個(gè)區(qū)段的帶鋼按照一定的速度、張力運(yùn)行。

對(duì)于生產(chǎn)線上某一張力區(qū)域，區(qū)域內(nèi)所有參與張力調(diào)整的傳動(dòng)輥提供的總張力值等于該區(qū)域的張力設(shè)定值減去后一張力區(qū)域的 張力設(shè)定值。具體到該張力區(qū)域的某一參與張力控制的傳動(dòng)輥，在按照特定算法進(jìn)行張力分配后，把張力轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩值，傳送到變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。此外，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)還需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。在調(diào)整生產(chǎn)線速度時(shí)，就需要給出一個(gè)加減速補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。機(jī)械損耗作為一個(gè)固定參數(shù)在變頻器中設(shè)定，PLC程序中不進(jìn)行機(jī)械損耗計(jì)算。為保證退火爐區(qū)域內(nèi)帶鋼張力的穩(wěn)定性，在電機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩雙環(huán)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了張力閉環(huán)控制。張力計(jì)作為檢測(cè)帶鋼實(shí)際張力的檢測(cè)儀器，實(shí)時(shí)地將張力實(shí)際值反饋到控制系統(tǒng)中，與張力設(shè)定值進(jìn)行比較。它們的差值信號(hào)輸入到張力調(diào)節(jié)器中。張力調(diào)節(jié)器的輸出量經(jīng)過(guò)變化轉(zhuǎn)換為電機(jī)的附近速度值，與主速度設(shè)定值相加后傳送到變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

三、爐區(qū)張力控制及其對(duì)帶鋼的影響

爐區(qū)張力控制是鍍鋅生產(chǎn)線的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這是因?yàn)闋t區(qū)內(nèi)帶鋼必須被加熱到再結(jié)晶溫度范圍以上，而生產(chǎn)線出現(xiàn)故障，速度下降或停車時(shí)，帶鋼的溫度會(huì)更高。在700～800℃下的帶鋼的抗拉強(qiáng)度極低，塑性很高。如果張力較高，甚至由于張力波動(dòng)造成的瞬時(shí)張力過(guò)高，都會(huì)使帶鋼拉斷而造成停產(chǎn)事故的發(fā)生。

在生產(chǎn)線正常運(yùn)行的情況下，張力的作用也會(huì)使?fàn)t區(qū)帶鋼受到拉伸而發(fā)生寬度變窄的現(xiàn)象。在800℃時(shí)，帶鋼張力固定的情況下，不同厚度的帶鋼寬度變窄的數(shù)值如下表。

表1800℃時(shí)爐內(nèi)帶鋼寬度變窄數(shù)值

帶鋼厚度（mm） 帶鋼寬度變窄數(shù)值（mm）

0.40～0.56 6

0.57～0.74 5

0.75～1.50 4

>1.50 3

而在相同張力作用之下帶鋼在爐內(nèi)寬度變窄的數(shù)值隨爐溫的升高而加大。因而，在保證帶鋼正常運(yùn)行的情況下?tīng)t內(nèi)張力必須盡可能小。但正常情況下，均會(huì)造成帶鋼一定數(shù)值的寬度變窄，必須靠選擇原材料時(shí)適當(dāng)增加軋硬卷的寬度來(lái)彌補(bǔ)。

大部分情況下，帶鋼都或多或少地存在邊部波浪現(xiàn)象。帶鋼通過(guò)輥?zhàn)訒r(shí)中間接觸較緊，受到的力大一些，而邊部接觸較松，甚至不接觸，受到的力小一些，甚至沒(méi)有。爐內(nèi)張力過(guò)大還會(huì)造成薄板在高溫下連續(xù)發(fā)生打折的現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谳佔(zhàn)痈浇麄€(gè)帶鋼的橫截面方向上張力不均勻，而在離輥?zhàn)右欢ň嚯x的地方相對(duì)均勻，這樣在過(guò)渡區(qū)就會(huì)產(chǎn)生一對(duì)由兩側(cè)向中心的側(cè)向力，加上帶鋼在爐內(nèi)的強(qiáng)度較低，極易使帶鋼中部鼓起，以打折狀態(tài)進(jìn)入爐鼻輥。有時(shí)板形不良時(shí)，帶鋼上會(huì)形成斜方向的應(yīng)力流，也會(huì)產(chǎn)生斜狀打折。這種現(xiàn)象一旦產(chǎn)生，就會(huì)使側(cè)向力加大，形成惡性循環(huán)，很難恢復(fù)，造成大量的廢品，必須立即降低板溫和爐內(nèi)帶鋼的張力才能消除。

爐內(nèi)張力還會(huì)影響到板形。張力過(guò)小時(shí)，帶鋼在重力作用之下的下垂現(xiàn)象加大，而邊部的下垂現(xiàn)象更加明顯，在高溫之下邊部浪形加重，給帶鋼通過(guò)氣刀帶來(lái)困難，也加大了以后矯直的難度。如適當(dāng)提高張力可以使帶鋼中心部位在高溫下產(chǎn)生少量的塑性變形，抵消部分邊部浪形。

在工藝段，帶鋼從沉沒(méi)輥到冷卻塔頂轉(zhuǎn)向輥之間的距離很長(zhǎng)，如果張力過(guò)小會(huì)造成帶鋼的振動(dòng)，影響鍍鋅的均勻性，如果帶鋼有少量邊部缺口，也易被氣刀刮斷。當(dāng)然，如果張力過(guò)大，同樣會(huì)使帶鋼產(chǎn)生C形彎曲，即在橫截面的方向上的彎曲，影響橫截面方向上的鍍層均勻性，并加大邊部缺口被刮斷的傾向。相對(duì)而言，工藝段的張力必須比爐區(qū)張力大一些，才能達(dá)到理想狀態(tài)。

四、爐區(qū)與相關(guān)各區(qū)域的張力建立

活套張力較大，而爐區(qū)帶鋼不能施加過(guò)大的張力，因而設(shè)計(jì)了一個(gè)張緊輥向前拉動(dòng)帶鋼，抵消了一部分活套卷?yè)P(yáng)機(jī)向后的拉力，即爐區(qū)張力是活套張力和張緊輥張力之差。與脫脂段一樣，爐區(qū)張力大小靠調(diào)整張緊輥張力，即張緊輥的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

需要特別注意的是活套內(nèi)張力波動(dòng)較大，這是因?yàn)橐环矫婊钐變?nèi)帶鋼和卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩有一定的下垂震蕩的傾向，另一方面活套必須經(jīng)常充套放套，即需要加速減速。而爐內(nèi)帶鋼的強(qiáng)度很低，不能承受張力的波動(dòng)，極易造成很麻煩的斷帶事故。因而在靠張力輥調(diào)節(jié)爐內(nèi)張力的基礎(chǔ)上，還必須進(jìn)行特別的閉環(huán)微調(diào)處理，即不斷的調(diào)節(jié)張緊輥的張力來(lái)保證爐內(nèi)張力的波動(dòng)盡可能的小。

爐區(qū)帶鋼張力較小，而工藝段需要稍大的張力，在爐內(nèi)的熱張輥發(fā)揮了作用，它向后拉動(dòng)帶鋼，使工藝段的帶鋼張力大于爐內(nèi)的張力，即工藝段的張力是爐區(qū)張力和熱張輥張力之和。工藝段張力大小靠調(diào)整熱張輥的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

現(xiàn)代的鍍鋅工藝都是連續(xù)高速生產(chǎn)的，鍍鋅板需要處于一定的張力下才能保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。張力控制是關(guān)系到鍍鋅板生產(chǎn)率和質(zhì)量的一個(gè)最重要的控制指標(biāo)。今后，在條件允許的情況下，技術(shù)人員將進(jìn)一步做一些調(diào)整嘗試，更深入地了解鍍鋅生產(chǎn)線運(yùn)行狀況，積累數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，更好地解決今后遇到的各種速度、張力問(wèn)題。

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（作者單位：河北聯(lián)合大學(xué)）