带钢跑偏怎么调 [连续带钢彩涂生产线跑偏原因分析及改造]

　　摘　要：福建省明光新型材料有限公司连续带钢彩涂生产线精涂水淬出口位置CPC纠偏效果不佳，从力学角度分析了带钢跑偏的原因，并以此对精涂水淬出口位置CPC纠偏进行改造。通过改造，大幅度减少该位置跑偏的次数与设备停机时间及产品废品率，提高了整条生产线的产量、质量及设备安全。
　　关键词：带钢跑偏　纠偏系统　纠偏原理
　　中图分类号：TG33　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1007-3973（2012）006-055-02
　　1 前言
　　福建省明光新型材料有限公司连续带钢彩涂生产线，由北京钢铁设计研究总院设计，主要由开卷机、缝合机、入口活套、清洗段、初涂室、初涂固化炉、初涂水淬冷却、精涂室、精涂固化炉、精涂水淬冷却、出口活套、剪切机、卷取机构成，生产线总长超过300多米。
　　带钢连续涂敷过程中一个重要的条件是保证带钢稳定、对中地运行在生产线上，从而为工艺过程提供良好的基础。在实际的连续涂敷过程中，带钢的跑偏却始终是威胁带钢连续处理工艺和生产设备运行的一个顽疾。
　　2 连续带钢彩涂生产线的纠偏控制及存在问题
　　为解决带钢跑偏这个问题，在生产线的适当位置安装纠偏控制系统，该系统可对整条生产线的带钢进行纠偏控制。我司带钢彩涂生产线采用北美纠偏控制系统，全线共8套CPC（center position control)分布在6个区域：1#、2#CPC分布在入口活套出入口，对活套进出口的带钢保持在生产线的中心位置；3#、5#CPC分布在初、精涂室入口，对进入涂敷工艺前的带钢进行纠偏控制；4#、6#CPC分布在初、精涂水淬出口，对经初、精涂固炉固化并水淬冷却后的带钢进行纠偏控制；7#、8#CPC分布在入口活套出入口，对活套进出口的带钢保持在生产线的中心位置。另有1套EPC(Edge position control)系统安装在卷取机前控制带钢的边部，使卷取机能齐整地进行卷取。
　　但在生产过程中，在生产线的精涂水淬冷却部分即6#CPC安装位置仍经常性发生跑偏现象，不仅会影响带钢质量，迫使生产线不得不降低速度，甚至断带停机，成为制约整条生产线生产产量、产品质量和设备安全的瓶颈。因此对带钢的跑偏原因、纠偏系统的纠偏原理进行分析，并采取有效的改造方法迫在眉睫。
　　3 带钢跑偏及6#CPC纠偏效果不佳的原因分析
　　3.1 带钢跑偏原因
　　导致带钢跑偏的原因很多，有带钢板形缺陷的因素，如中浪、边浪、纵弯、横弯、瓢曲，有辊子的因素，包括辊子的垂直、水平方向产生偏离、工作辊变形、辊面高低不平以及夹送辊压力不均等，也有一些其他的因素，如水淬冷却时带钢两侧冷却不均、炉内风压的影响、张力的波动等。从力学角度来分析，带钢跑偏的因素主要可以分为以下两方面。
　　3.1.1 带钢与辊子的夹角偏离90�
　　根据带钢的运行行为，辊子上的带钢有以垂直于辊子轴心线方向运行的趋势。如图1所示，若带钢中间的某一段因板型缺陷中心线发生偏移，则带钢对辊子的力F沿辊子轴心线及机组中心线分解，可得F1、F2，其中F1使辊子沿轴心线旋转，F2则使辊子有向下移动的趋势。由于辊子是固定的，根据作用力与反作用力原理，辊子对带钢产生反作用力F2"。当F2"大于辊子对带钢的横向静摩擦力时，则带钢沿F2"方向跑偏。带钢偏离与辊子形成90�暗南喽晕恢茫崧巯嗤Ｒ虼耍宦鄞只蚴枪踝拥南喽晕恢靡蚝卧虿疲沽秸叩募薪瞧?0�埃蓟岬贾麓峙芷窒蟮姆⑸
　　3.1.2 带钢两侧张力不均
　　正常情况，如图2(a)所示，带钢在运行过程中，横截面上各部分所受张力均匀，带钢继续沿着原运行方向运行。若带钢横截面上两侧张力发生改变，如图2(b)所示，带钢两侧横截面上各部分所受张力不均，产生的张力差对辊子形成力矩M。根据作用力与反作用力原理，辊子对带钢产生反作用力矩M"。当M"克服辊子对带钢的横向静摩擦力时，则带钢沿向下方向跑偏。导致带钢两侧张力不均的原因有很多，如机组系统张力的波动、辊子或者带钢两侧的表面摩擦力不同、夹送辊两侧压力不均等，都会导致带钢两侧的张力不均，从而导致带钢跑偏。
　　3.2 精涂水淬出口6#CPC纠偏装置分析
　　连续带钢彩涂生产线精涂水淬出口的6#CPC安装位置如图3(a)所示。该纠偏系统采用的是P - I 效应控制辊式的纠偏控制。这种纠偏结构型式从理论上说，在液压缸驱动调节与连杆O1A、O2B的约束下, 既可以产生侧向位移(P 效应) , 也可以产生角度的改变( I 效应) , 综合调整的结果为P - I 效应。根据上文对带钢跑偏现象的力学分析可知，带钢的跑偏原因有两个方面：(1)带钢与辊子的中心线夹角偏离90�笆保侄怨踝拥牧岵桓龉踝又嵝南呱系暮嵯蚍醋饔昧2"；(2)带钢两侧张力不均时，两侧的张力差会产生反作用力矩M"。当F2"、M"克服辊子的横向静摩擦时带钢就发生跑偏现象。假设带钢发生跑偏，形成的反作用力F2"、反作用力矩M"如图3(b)所示，对于6#CPC来说，它的纠偏控制就是通过液压缸驱动调节控制挤干辊产生侧向位移、角度的改变，并通过上、下挤干辊与带钢之间的摩擦力f来抵消F2"、M"对带钢的作用从而达到纠偏的效果。
　　但从功能上看，6#CPC的控制辊不仅起纠偏作用，同时还要对进行水淬冷却后的带钢进行挤干，以确保在带钢经热风干燥后在进入卷取时板面的干燥，起挤干辊的作用。这就使得6#CPC的控制辊处于带水作业的状态，因为带钢表面有水，导致带钢的摩擦系数下降，使两辊间的摩擦力f下降。在带钢规格较薄、挤干辊出现轻微磨损的情况下f、Mf无法抵消F2"、M"对带钢的偏移作用时，纠偏装置就无法实现纠偏控制。
　　通过以上分析，我们对精涂水淬出口的6#CPC进行综合改造。如图4所示，拆除6#CPC的纠偏控制系统，并将其纠偏机架部分固定，使原6#CPC的控制辊作为独立的挤干辊，并利用拆下的纠偏控制系统安装一组立式P效应控制辊型纠偏。这种类型的纠偏机架只需要较短的自由进带和出带距离，入带或出带的最小自由长度约为最大带钢宽度的两倍即可正常运行。在带钢跑偏时，液压杆驱动纠偏辊绕固定转轴转动，使带钢的出带部分做横向移动，从而抵消带钢跑偏的偏移量，达到使带钢中心线回到生产线中心的目的，实现纠偏控制。此外，当板形缺陷特别严重时，根据带钢的跑偏原理，可以通过调整原6#CPC的控制辊即现在的挤干辊，人为地增加挤干辊对带钢某一侧的压力，抵消一部分跑偏的效果，以提高精涂水淬出口位置的纠偏能力。
　　5 改造效果
　　改造前，因精涂水淬冷却部分发生跑偏而导致的停机、断带每个月7-10次，有时甚至每个班都有2、3次，每次停机造成700公斤左右的废品，此外，每个月因跑偏问题造成的降速次数更是多达30次。不考虑停机处理期间燃气的消耗及其他间接的影响，直接经济损失高达数万元。而此次改造仅增加两根纠偏辊及纠偏机架，总投入不足2万元。
　　改造完后，带钢在精涂水淬出口处跑偏的现象基本杜绝，大大提高了生产作业率、降低了产品废品率，使得整条生产线生产产量、产品质量以及成材率都得到了一定程度上的提高，并确保了设备的安全，达到改造预期目标。
　　参考文献：
　　[1]　李九岭.带钢连续热镀锌(第三版)[M].北京:冶金工业出版社,2010:329-338.
　　[2]　陈勇,李天石.带材的纠偏控制[J].机床与液压,2003(6):190-192.
　　[3]　谢忠亮.带钢的“跑偏”及纠正[J].本溪冶金高等专科学校学报,2003(6),5(2):14-19.