莫 一

MO Yi

（武漢中冶易新科技有限公司，武漢 430415）

0 引言

為滿足連續(xù)酸洗的工藝要求，機組全線共設置6套張力輥組，實現對機組的張力分段控制；同時，穩(wěn)定機組張力，減小張力的波動，保證酸洗質量以及圓盤剪的切邊精度。張力輥工作原理為，帶鋼與張力輥形成一定的包角，通過帶鋼與輥面的摩擦，使張力輥的出口張力與入口張力按一定的規(guī)律變化來改變帶鋼的張力值，實現對機組的張力控制[1]。

1 機組設備組成及張力分布

酸洗機組設計年生產能力120萬t，帶鋼材質CQ、DQ、HSS，帶材屈服極限350MPa～450MPa，帶鋼厚度2.0mm～4.5mm，寬度750mm～1250mm，鋼卷最大重量35t。入口段最大帶速500m/min，工藝段最大帶速180m/min，出口段最大帶速320m/min。其主要設備組成如圖1所示。

機組各段帶鋼張力是按張力表中該段的單位張力乘以帶鋼的截面面積設定的。根據連續(xù)酸洗工藝的要求，機組張力的設定如表1所示。

圖1 連續(xù)酸洗機組主要設備布置圖

2 張力輥參數設計

全線的張力分成若干個區(qū)段。而各段張力的分隔是由張力輥組實現的(如圖1所示)。張力輥組提供的張力值的大小由張力輥與帶鋼的包角大小及摩擦系數所確定的放大系數決定的。

2.1 張力輥直徑

張力輥直徑的選擇原則是以帶材在張力輥上不產生塑性彎曲變形為前提。計算公式[2]為：

表1 機組張力表

式中，D為張力輥直徑，mm；

hmax為帶材最大厚度，取值4.5mm；

E為帶材彈性模數，取值210GMPa；

σs為帶材屈服極限，取值450MPa。

由式(1)計算得，D＝2100mm。由于在選擇張力輥直徑時，通常允許帶材在輥子上有很小的塑性彎曲變形，按此計算出來的張力輥直徑往往過大。張力輥直徑的大小取決于材質和帶鋼厚度，應根據綜合性能進行選擇。隨帶材厚度不同，張力輥直徑的選擇范圍一般為500mm～1500mm，參考國內外同類型機組，確定本機組張力輥直徑D＝1200mm。

2.2 張力放大系數

張力輥依靠輥面與帶材的摩擦傳遞張力，所傳遞的張力值與輥面摩擦系數及帶材與張力輥的包角有關。張力輥輥面采用聚氨酯材料，具有良好的耐磨性，與碳鋼的摩擦系數取 μ =0.2。由于帶材的彈性變形，實際包角小于理論包角，在實際設計時將所計算的理論包角乘以0.8～0.9的系數，通過確定每個輥子的張力放大系數。本機組實際包角為200o，計算出

2.3 張力輥組輥子配置

張力輥組的輥數主要取決于帶材所需的張力值，本機組每個張力輥組采用S輥型式，各張力輥組的張力輥數量分剮為2輥、3輥、4輥等不同形式，滿足不同張力變化的要求。

2.4 張力輥轉矩

機組所有張力輥為恒力矩工作狀態(tài)，采用交流變頻傳動，入、出口段張力輥選用6極電機，拉矯機前后張力輥選用8極電機傳動，依據電機同步轉速與輥子工作轉速之比選取標準減速機。使得張力輥的轉矩滿足張力的要求。

本機組6套張力輥的傳動參數如表2所示 。

3 張力的實現與控制分析

機組全線共設置6套張力輥組，實現對機組的張力分段控制（如圖1所示）。每套張力輥組在機組中的位置及功能如下：

No.1張力輥組布置在入口活套進口側，用于提供入口活套系統(tǒng)正常運行所需的前張力；

No.2張力輥組布置在破磷機進口側，為破磷機提供入口張力；

No.3張力輥組布置在破磷機出口側，為破磷機提供出口張力；

No.4張力輥組布置在酸洗槽出口側，用于產生酸洗段正常運行所需的前張力；

No.5張力輥組布置在出口活套出口側，用于提供出口活套系統(tǒng)正常運行所需的后張力；

No.6張力輥組位于圓盤剪后，為圓盤剪提供前張力，為卷取機提供后張力。

3.1 張力輥傳動與控制系統(tǒng)配置

張力輥采用全交流傳動，采用全數字交流調速裝置作為傳動控制裝置。

傳動電機為國產優(yōu)質變頻調速三相異步電動機，電機外殼防護等級為IP44，絕緣等級為F級。電機為連續(xù)工作制，電機的額定工作電壓為三相AC380V，基頻50Hz，過載能力為150%。主傳動電機配有同軸安裝的編碼器作為速度反饋用傳感器。

變頻調速系統(tǒng)選用西門子S120系列矢量控制變頻調速器，采用集中整流＋逆變器的直流母線工作方式，傳動系統(tǒng)采用電阻制動。交流變頻調速系統(tǒng)控制方案為集中整流/直流母線供電，單臺逆變器變頻調速的工作方式。

3.2 速度基準的選擇

機組根據速度劃分為三段，即入口段、工藝段、出口段。從開卷機到入口活套的入口這一段為入口段，從入口活套的出口至出口活套的入口這一段為工藝段，從出口活套出口至卷取機這一段為出口段（如圖1所示）。由于各段的速度不同，這樣就要求每段有一個速度基準。圖1中的No.1張力裝置作為入口段的速度基準，No.3張力裝置作為工藝段的速度基準，No.6張力裝置作為出口段的速度基準。機組正常運行時，全線各段的速度一致，都以工藝段速度為基準；只有在入口活套裝置和出口活套裝置充套/放套時，人口段和出口段的速度高于/低于工藝段的速度，實現快速充套/慢速放套。

表2 張力輥的傳動參數

3.3 張力的實現過程與控制分析

正常工作時張力輥為力矩控制模式，各個張力輥均由電機單獨驅動，每個輥子的傳動力矩可以單獨調整。張力輥的速度同步以及前后張力輥的速差可通過控制電機的轉速實現。

在張力輥的入口或出口輥上加有壓輥，正常運行時，壓輥打開，張力輥電機處于電動狀態(tài)，電機的傳動力矩與帶鋼運動方向相同，驅動張力輥。穿帶、甩尾時，壓輥壓下，壓輥與帶鋼之間的摩擦力，使帶鋼保持一定的張力，此時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，電機的傳動力矩與帶鋼運動方向相反，由帶鋼張力拖動張力輥傳動。

根據設定的張力值和張力輥的直徑，計算出輥子的轉矩（如表2所示），控制系統(tǒng)通過控制電機的輸出轉矩符合設定的輥子的轉矩，來實現設定的張力。

在機組運行過程中，引起張力變化的因素很多，隨條件的變化需要隨時進行調整，張力的控制是一個動態(tài)的調整過程。加、減速均會產生動態(tài)力矩，引起張力的變化；另外，由于機械摩擦產生的摩擦力矩，也會引起張力的改變。因此，采用補償電流的方法來補償上述的張力損失，保證張力的恒定。

同時，在實際使用過程中由于設備自身及操作等方面的原因，張力輥組將會出現帶鋼打滑。為防止帶材在張力輥上的打滑，在調控張力時一定要努力確保各工段張力基本恒定[3,4]。

4 結束語

張力輥是連續(xù)酸洗機組的關鍵設備之一，通過對張力輥張力的實現過程與控制分析，能夠把握張力變化規(guī)律，從而能合理布置設備，更好地控制張力，使整個機組的張力得到優(yōu)化。這對于提高產品的質量，降低整個機組的能耗有著十分重要的意義。

[1] 周國盈.帶鋼精整設備[M].北京∶機械工業(yè)出版社， 1982.

[2] 李寶.張力輥組設計計算[J].冶金設備,2009年,增刊.

[3] 李同慶,陳先霖.張力輥打滑與拉矯機延伸率損失[J].冶金設備,1996,4.

[4] 李同慶,陳先霖,王建國.張力輥打滑及拉矯機應用的進一步探討[J].冶金設備,1997,3.