潘玉發(fā)

引言：連續(xù)生產(chǎn)線的帶鋼必須在張力之下運行，張力的最基本作用是保證帶鋼的正常運行，即使帶鋼盡可能沿著生產(chǎn)線中心線運行而不致因走偏造成邊部刮傷甚至斷帶。同時，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)的實現(xiàn)設(shè)計流程，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)的一個重點難點。鍍鋅線自投產(chǎn)以來，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。本文對爐區(qū)張力與速度控制進行系統(tǒng)梳理，并提出自己的主張和見解。

二、張力控制原理

鍍鋅機組采用退火爐，爐區(qū)的傳動電機均為變頻電機。電機采用了速度轉(zhuǎn)矩雙環(huán)控制，電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過減速箱后轉(zhuǎn)化為傳動輥的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使各個區(qū)段的帶鋼按照一定的速度、張力運行。

對于生產(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輥，在按照特定算法進行張力分配后，把張力轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩值，傳送到變頻器控制電機轉(zhuǎn)矩。此外，實際生產(chǎn)運行時還需要進行轉(zhuǎn)矩補償。在調(diào)整生產(chǎn)線速度時，就需要給出一個加減速補償轉(zhuǎn)矩。機械損耗作為一個固定參數(shù)在變頻器中設(shè)定，PLC程序中不進行機械損耗計算。為保證退火爐區(qū)域內(nèi)帶鋼張力的穩(wěn)定性，在電機的速度轉(zhuǎn)矩雙環(huán)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了張力閉環(huán)控制。張力計作為檢測帶鋼實際張力的檢測儀器，實時地將張力實際值反饋到控制系統(tǒng)中，與張力設(shè)定值進行比較。它們的差值信號輸入到張力調(diào)節(jié)器中。張力調(diào)節(jié)器的輸出量經(jīng)過變化轉(zhuǎn)換為電機的附近速度值，與主速度設(shè)定值相加后傳送到變頻器控制電機轉(zhuǎn)速。

三、爐區(qū)張力控制及其對帶鋼的影響

爐區(qū)張力控制是鍍鋅生產(chǎn)線的重點和難點，這是因為爐區(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，帶鋼的溫度會更高。在700～800℃下的帶鋼的抗拉強度極低，塑性很高。如果張力較高，甚至由于張力波動造成的瞬時張力過高，都會使帶鋼拉斷而造成停產(chǎn)事故的發(fā)生。

在生產(chǎn)線正常運行的情況下，張力的作用也會使?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，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，在保證帶鋼正常運行的情況下爐內(nèi)張力必須盡可能小。但正常情況下，均會造成帶鋼一定數(shù)值的寬度變窄，必須靠選擇原材料時適當(dāng)增加軋硬卷的寬度來彌補。

大部分情況下，帶鋼都或多或少地存在邊部波浪現(xiàn)象。帶鋼通過輥子時中間接觸較緊，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，甚至沒有。爐內(nèi)張力過大還會造成薄板在高溫下連續(xù)發(fā)生打折的現(xiàn)象。這是因為在輥子附近整個帶鋼的橫截面方向上張力不均勻，而在離輥子一定距離的地方相對均勻，這樣在過渡區(qū)就會產(chǎn)生一對由兩側(cè)向中心的側(cè)向力，加上帶鋼在爐內(nèi)的強度較低，極易使帶鋼中部鼓起，以打折狀態(tài)進入爐鼻輥。有時板形不良時，帶鋼上會形成斜方向的應(yīng)力流，也會產(chǎn)生斜狀打折。這種現(xiàn)象一旦產(chǎn)生，就會使側(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)張力還會影響到板形。張力過小時，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，給帶鋼通過氣刀帶來困難，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，帶鋼從沉沒輥到冷卻塔頂轉(zhuǎn)向輥之間的距離很長，如果張力過小會造成帶鋼的振動，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，如果張力過大，同樣會使帶鋼產(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。相對而言，工藝段的張力必須比爐區(qū)張力大一些，才能達到理想狀態(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)帶鋼不能施加過大的張力，因而設(shè)計了一個張緊輥向前拉動帶鋼，抵消了一部分活套卷揚機向后的拉力，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，即張緊輥的電流來實現(xiàn)。

需要特別注意的是活套內(nèi)張力波動較大，這是因為一方面活套內(nèi)帶鋼和卷揚機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)帶鋼的強度很低，不能承受張力的波動，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)張緊輥的張力來保證爐內(nèi)張力的波動盡可能的小。

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)整熱張輥的電流來實現(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)運行。張力控制是關(guān)系到鍍鋅板生產(chǎn)率和質(zhì)量的一個最重要的控制指標(biāo)。今后，在條件允許的情況下，技術(shù)人員將進一步做一些調(diào)整嘗試，更深入地了解鍍鋅生產(chǎn)線運行狀況，積累數(shù)據(jù)經(jīng)驗，更好地解決今后遇到的各種速度、張力問題。

參考文獻

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（作者單位：河北聯(lián)合大學(xué)）