邯鋼熱鍍鋅線S形張力輥安全性研究

趙衛(wèi)紅， 王金海， 趙朋舉

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司， 河北　邯鄲　056015）

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邯鋼熱鍍鋅線S形張力輥安全性研究

趙衛(wèi)紅， 王金海， 趙朋舉

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司， 河北邯鄲056015）

介紹常見(jiàn)的S形張力輥布局形式和張力輥放大倍數(shù)，說(shuō)明張力輥在使用中安全性驗(yàn)算的重要意義，找到張力輥安全使用放大倍數(shù)的驗(yàn)算方法，以期對(duì)生產(chǎn)操作中的調(diào)整和確定張力大小有一定的指導(dǎo)作用。

S形張力輥張力輥放大倍數(shù)安全性驗(yàn)算

在現(xiàn)代化連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組中，帶鋼在張力之下運(yùn)行，可達(dá)到以下目的：使帶鋼對(duì)中運(yùn)行；在一定程度上改善帶鋼不平坦的板形；使帶鋼在加工段的沉沒(méi)輥和冷卻塔第一轉(zhuǎn)向輥之間穩(wěn)定運(yùn)行，獲得均勻的鍍層；出料端的張力作用可使帶卷卷緊并且在必要時(shí)進(jìn)行錯(cuò)邊卷取。

張力大小的控制是通過(guò)張力輥實(shí)現(xiàn)的，張力大小的控制必須按照張力安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如果張力輥前后的張力值比值（放大倍數(shù)）超過(guò)安全系數(shù)的范圍，則板帶與張力輥之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致工藝處理時(shí)張力失去控制，發(fā)生故障。因此，在選擇張力時(shí)必須對(duì)張力輥進(jìn)行安全性驗(yàn)算，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)必須選擇合適的張力大小，以保證設(shè)備正常運(yùn)行[1]。

1　影響張力輥安全的因素分析

在板帶連續(xù)生產(chǎn)線中，張力由傳動(dòng)輥與帶鋼之間的摩擦力產(chǎn)生，產(chǎn)生張力的傳動(dòng)輥稱為張力輥，一般由按S形布置的輥筒組成，主要有以下三種基本形式（V為板帶前進(jìn)方向），見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

圖1　兩輥張緊布局

一般情況下，在開(kāi)始建立張力時(shí)，張力輥如圖1的1號(hào)輥和2號(hào)輥所示，轉(zhuǎn)矩方向是相反的。1號(hào)輥的轉(zhuǎn)矩與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相同，以便保持入口張力Te；2號(hào)輥的轉(zhuǎn)矩與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，以便保持出口張力Ts。在給定入口張力Te時(shí)，由于出口張力Ts的拉動(dòng)，板帶與張力輥的輥面不產(chǎn)生滑動(dòng)，使得在成對(duì)出現(xiàn)的張力輥之間產(chǎn)生張力[2]。

圖2　三輥張緊布局

圖3　四輥張緊布局

由于張力輥出口張力與入口張力是通過(guò)S形布置的驅(qū)動(dòng)輥達(dá)到平衡的，因此，張力輥出口張力與入口張力是有一定關(guān)系的。我們稱出口張力與入口張力的比值為該張力輥的張力放大倍數(shù)，即：

式中：Te即張力輥前帶鋼入口張力；K即張力輥的放大倍數(shù)；Ts即張力輥后帶鋼出口張力。

在安全的放大倍數(shù)范圍內(nèi)，張力輥的放大倍數(shù)K與帶鋼在張力輥上的總包角和帶鋼與張緊輥輥面的摩擦系數(shù)有關(guān)[1]，如下：

式中：K即張力輥放大倍數(shù)；α即總包角,rad，一般約為8rad；μ即摩擦系數(shù)；e為自然對(duì)數(shù)，2.718282。

張力輥的摩擦系數(shù)由以下因素決定[3]：輥的材質(zhì)（鋼、橡膠等）、輥的粗糙度、帶鋼的粗糙度、油和水存在的情況、帶鋼的平整度、輥面輪廓等。鋼質(zhì)輥面的摩擦系數(shù)最大為0.1，鋼質(zhì)鍍鉻輥面的摩擦系數(shù)最大為0.2，鋼質(zhì)碳化鎢輥面的摩擦系數(shù)最大為0.15。

2　張力輥安全性驗(yàn)算

如果帶鋼打滑，則會(huì)造成傳動(dòng)故障，導(dǎo)致張力輥傳動(dòng)故障報(bào)警，影響生產(chǎn)線正常運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)使用張緊輥時(shí)必須考慮張力輥的安全性，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況設(shè)計(jì)選擇設(shè)備參數(shù)和張力輥的布局形式。一般情況下，張力輥安裝完畢后，張力輥的安全系數(shù)只和帶鋼與輥之間的摩擦系數(shù)有關(guān)，即張力輥的最大和最小放大倍數(shù)基本上是固定的。安全性驗(yàn)算，即通過(guò)分析影響張力輥放大倍數(shù)的各種因素，找出張力的放大倍數(shù)安全域，保證正常生產(chǎn)使用。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝處理的需要或者設(shè)備運(yùn)行條件的限制，張力使用的大小需要經(jīng)常調(diào)整，因此，必須進(jìn)行張力輥安全性驗(yàn)算，找出張力輥不打滑、生產(chǎn)中張力不產(chǎn)生較大波動(dòng)的使用范圍[4]。

假定張力輥是鋼質(zhì)表面，給定張力輥入口張力Te=1 000 kg，μ=0.13，那么張力輥的放大倍數(shù)K=e0.13×8=2.83。

根據(jù)式（1），當(dāng)張力輥的入口張力在1000/2.83~ 1000×2.83之間時(shí)，張力輥沒(méi)有打滑的危險(xiǎn)。

另一種常用的驗(yàn)證方法是計(jì)算摩擦系數(shù)。假設(shè)同一張力輥前后帶鋼的張力分別是Te=1 000 kg、Ts=2000kg，根據(jù)公式Ts=Teeμα，得出μ=ln2/8=0.087，此值遠(yuǎn)小于實(shí)際值0.13。因此，該摩擦系數(shù)不會(huì)有打滑的危險(xiǎn)[1]。

根據(jù)此驗(yàn)算方法，在設(shè)計(jì)張力輥組時(shí)，當(dāng)一個(gè)工藝處理區(qū)間由較小的張力變成較大的張力或者由較大變?yōu)檩^小時(shí)，可采用圖3的結(jié)構(gòu)，以防止由于實(shí)際使用的放大倍數(shù)超過(guò)安全范圍，造成生產(chǎn)事故的發(fā)生。

3　應(yīng)用效果

在邯鋼連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組中設(shè)置六組張緊輥裝置，根據(jù)張緊輥之間差動(dòng)馬達(dá)所產(chǎn)生的速度差，靈活調(diào)整各段的帶鋼張力。

從開(kāi)卷機(jī)到1號(hào)張緊輥組之間產(chǎn)生的張力是由于1號(hào)張緊輥向前拉動(dòng)帶鋼時(shí)，開(kāi)卷機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)下形成的。入口和出口活套內(nèi)的張力是在張緊輥組的配合下，由卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)活套車的拉力形成的。連續(xù)退火爐和鋅鍋部的張力對(duì)連續(xù)熱鍍鋅尤其重要，如果控制不好，則有可能造成斷帶或使鍍鋅質(zhì)量下降。鍍鋅機(jī)組上的帶鋼在拉彎矯直時(shí)張力達(dá)到最大值，在強(qiáng)大的張力和彎曲輥?zhàn)饔孟拢瑫?huì)促使帶鋼發(fā)生伸長(zhǎng)變形。卷取機(jī)的張力是由于卷取機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于張緊輥的速度造成的。

機(jī)組上的張力大小可根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)確定，不同區(qū)域的機(jī)組所使用的張力大小均不同，見(jiàn)表1。

表1　張力控制表　kN

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)張力輥的安全系數(shù)的驗(yàn)算可知，在正常生產(chǎn)中調(diào)整張力值時(shí)，必須考慮張力輥的安全性，否則會(huì)引起張力輥打滑，造成傳動(dòng)故障，影響正常生產(chǎn)。

[1]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術(shù)問(wèn)答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：29-56.

[2]陳晶晶.淺談張力輥的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012 （22）：70.

[3]李建軍，徐曉艷，張學(xué)軍.酸洗連軋機(jī)組張力輥設(shè)計(jì)[J].河北冶金，2010（3）：16-18.

[4]連學(xué)良，吳瑞兵.冷連軋機(jī)組板帶張力測(cè)量系統(tǒng)分析及改進(jìn)[J].河北冶金，2007（3）：45-46.

（編輯：賀焱）

Discussion on the Safety of S-type Tension Roll of Handan Steel Hot Galvanizing Line

ZHAO Weihong，WANG Jinhai，ZHAO Pengju
（Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The layout formof common S-type tension roll and magnification of tension roller layout are described.The significance of the tension roller in use of security checking is revealed.The checking method in safe use of tension roller magnification is found,which plays a certain guiding role in adjusting and determining the tension in the production operation.

S-type tension roll,magnification of tension roller,security checking

TG333.1

A

1672-1152（2016）02-0065-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.25

2015-12-31

趙衛(wèi)紅（1981—），男，現(xiàn)在河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司冷軋廠從事熱鍍鋅工藝控制技術(shù)及生產(chǎn)組織管理工作，工程師。