張力輥組打滑現(xiàn)象分析及解決措施

翁崇濱

(亞洲鋁業(yè)(中國(guó))有限公司 生產(chǎn)部， 廣東 肇慶 526238)

張力輥組打滑現(xiàn)象分析及解決措施

翁崇濱

(亞洲鋁業(yè)(中國(guó))有限公司 生產(chǎn)部， 廣東 肇慶 526238)

打滑是鋁帶材拉彎矯生產(chǎn)線中張力輥組常見(jiàn)的問(wèn)題之一，本文根據(jù)生產(chǎn)線在調(diào)試和生產(chǎn)過(guò)程中遇到的打滑現(xiàn)象進(jìn)行分析，總結(jié)出造成打滑的多種原因，并提出相應(yīng)的有效解決措施。

拉彎矯生產(chǎn)線； 張力輥組； 打滑； 解決措施

0 前言

作為鋁帶材拉彎矯生產(chǎn)線的重要設(shè)備之一，張力輥組的穩(wěn)定運(yùn)行決定著產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量。打滑是張力輥組最常見(jiàn)的問(wèn)題，打滑會(huì)導(dǎo)致帶材擦傷，影響產(chǎn)品質(zhì)量，另外會(huì)對(duì)傳動(dòng)設(shè)備造成惡劣影響，甚至損壞傳動(dòng)設(shè)備。本文根據(jù)某公司現(xiàn)場(chǎng)德國(guó)SMS拉彎矯生產(chǎn)線在調(diào)試和生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象進(jìn)行分析和總結(jié)，并提出合理化建議。

1 張力輥組打滑現(xiàn)象分析

1.1 張力輥組的張力放大倍數(shù)

張力輥組的張力放大是通過(guò)每根張力輥的包繞效應(yīng)獲得的。包繞在某個(gè)輥?zhàn)由系膸Р臅?huì)受到一定張力作用，而帶材與輥面之間的摩擦力有一最大值，當(dāng)輥?zhàn)邮艿降膹埩Τ^(guò)輥面與帶材之間的摩擦力將會(huì)產(chǎn)生打滑[1]。此時(shí)張力放大倍數(shù)滿足歐拉公式：

F0=F1eμθ

(1)

式中F0—入口張力，N；F1—出口張力，N；μ—帶材與張力輥間的摩擦系數(shù)；θ—帶材在張力輥上的包角，近似0.664π。

相鄰兩個(gè)張力輥間的最大張力之比為：

K=F0/F1=eμθ

(2)

式中K—張力輥放大倍數(shù)。

生產(chǎn)線張力輥摩擦系數(shù)μ=0.125，則K=e0.125×0.664π≈1.68。

入口段張力輥與出口段張力輥相鄰輥?zhàn)又g張力分別呈約1.68倍的遞增和遞減的關(guān)系，在入口段出口和出口段入口張力達(dá)到最大。

1.2 打滑現(xiàn)象分析

打滑可分為物理性打滑和控制性打滑兩種。

1.2.1物理性打滑

由歐拉公式可知，張力輥組的遞增倍數(shù)取決于張力輥的輥面摩擦系數(shù)和設(shè)計(jì)包角，由于設(shè)計(jì)包角已經(jīng)固定，所以張力輥組的物理性打滑多是由于張力輥的摩擦系數(shù)變小引起，而導(dǎo)致輥面摩擦系數(shù)變小有多個(gè)原因。

首先，張力輥輥面材料多選用聚胺脂，而鋁帶材表面的鋁灰在生產(chǎn)過(guò)程會(huì)吸附在輥面上，使得輥面變得光滑，帶材與輥面的摩擦系數(shù)變小，最終使兩個(gè)張力輥之間無(wú)法滿足相應(yīng)的遞增倍數(shù)，從而導(dǎo)致張力輥組打滑。打滑使得帶材表面與輥面存在相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致更多的鋁灰附著在輥面上。針對(duì)此種現(xiàn)象，分廠每周二、周五都要清潔張力輥組，防止由于鋁灰附著輥面引起的打滑。

其次，帶材的運(yùn)行速度對(duì)帶材與輥面間摩擦系數(shù)的影響。當(dāng)帶材在較高速度下運(yùn)行時(shí)，受到與速度平方成正比的離心力的影響，帶材與輥面間夾入空氣層，使得帶材與輥面的實(shí)際包角和摩擦系數(shù)都減小。對(duì)于此種情況，常用的方法是在張力輥處加壓輥，通過(guò)控制壓輥壓力來(lái)控制帶材在包角處的打滑，如圖1所示。

圖1 張力輥組加壓輥

最后，產(chǎn)線為防止矯直機(jī)工作輥磨損，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)噴D30進(jìn)行潤(rùn)滑，但在高速時(shí)，D30揮發(fā)不及時(shí)，隨著帶材進(jìn)入出口張力輥組，使得帶材與張力輥輥面摩擦系數(shù)減小，導(dǎo)致出口張力輥組打滑。此種情況則需要在矯直機(jī)出口增加風(fēng)刀，吹干D30，高速時(shí)還需要對(duì)干燥風(fēng)進(jìn)行加熱。

1.2.2控制性打滑

(1)張力輥組負(fù)載分配不當(dāng)。調(diào)試期間張力輥組控制主要是以出口1#張力輥的速度為基準(zhǔn)，其他張力輥電機(jī)將速度環(huán)飽和，同時(shí)給定與速度基準(zhǔn)電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩比率進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，從而達(dá)到張力控制目的，得到理想的帶材屈服強(qiáng)度。這一控制方式會(huì)存在較大的速度差，容易引起打滑，磨損輥面，損傷帶材。

后來(lái)張力輥組改用速度控制模式，仍以出口1#張力輥的速度為基準(zhǔn)，其他張力輥電機(jī)按照一定的速度給定進(jìn)行速度控制，其他電機(jī)則給定100%轉(zhuǎn)矩比率作為轉(zhuǎn)矩限幅。

矯平帶材所需要的延伸率一般需要考慮帶材的板形和彈性恢復(fù)量，延伸率表示為：

(3)

式中ε—延伸率，%；V1—入口張力輥的速度，m/min；V2—出口張力輥的速度，m/min。

ε主要通過(guò)改變出入口張力輥速度差來(lái)進(jìn)行控制，在實(shí)際生產(chǎn)中ε=0.2～0.5%即可以達(dá)到很好的延伸率控制的矯直效果。

帶材在矯平過(guò)程中，隨著來(lái)料性能和矯直過(guò)程中各種參數(shù)的波動(dòng)，延伸率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而保持延伸率的穩(wěn)定對(duì)帶材獲得良好的平直性和均勻的性能都是十分重要的。生產(chǎn)線采用延伸率閉環(huán)控制原理，通過(guò)電機(jī)編碼器測(cè)得的實(shí)際速度計(jì)算出實(shí)際延伸率εact，結(jié)合設(shè)定延伸率εset，經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器計(jì)算出延伸率偏差值Δε，并以出口電機(jī)的實(shí)際速度V2為基準(zhǔn)，計(jì)算得到入口電機(jī)的速度給定值，控制原理框圖見(jiàn)圖2。

圖2 延伸率閉環(huán)控制原理

(2)矯直機(jī)矯直輥包角不夠。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于矯直機(jī)的反彎曲輥組能力有限，所以前兩組彎曲輥壓下量不能過(guò)大，這就要求張力輥組承受更多的負(fù)載，當(dāng)線速度提升至200 m/min，負(fù)載要求增大，張力輥組就會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，為解決打滑問(wèn)題，同時(shí)張力輥組的放大倍數(shù)已無(wú)法改變，只能在工藝允許范圍內(nèi)增加開(kāi)卷張力及卷取張力。

2 打滑造成的影響

首先，由于打滑，帶材與張力輥輥面會(huì)存在相對(duì)滑動(dòng)，造成帶材表面擦傷，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成很大影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致卷材報(bào)廢。

其次，張力輥組打滑使輥面吸附大量的鋁灰，輥面變得光滑，摩擦系數(shù)減小，當(dāng)生產(chǎn)厚料打滑嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成張力輥脫膠，需要對(duì)輥面重磨，從而縮短了輥?zhàn)訅勖?，增加成本?/p>

最后，張力輥組打滑使電機(jī)處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩一直在波動(dòng)，張力的波動(dòng)使張力輥傳動(dòng)裝置過(guò)載或承受動(dòng)載荷，加快傳動(dòng)裝置的磨損從而縮短其使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

張力輥經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用不可避免地會(huì)發(fā)生磨損，當(dāng)輥面粗糙度小于4Ra時(shí)則需要對(duì)輥面進(jìn)行重磨，這樣輥徑就會(huì)變化，針對(duì)此種情況，在操作臺(tái)上增加張力輥實(shí)際輥徑輸入畫(huà)面，保證控制精度。張力輥組在操作手和設(shè)備人員的共同維護(hù)下，最大限度的發(fā)揮了自身能力，且沒(méi)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，保證產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 尹欣.帶鋼系統(tǒng)張力輥組打滑現(xiàn)象分析及處理[J].中國(guó)科技信息，2011，(9)：125，150.

AnalysisandSolutionofSlippingProbleminTensionBridleRolls

WENG Chong-bin
(Production Department, Asia Aluminum (China) Co., Ltd. Zhaoqing 526238, China)

Slipping is one of the common problems in the tension bridle rolls of aluminium stripe tension levelling line. This article analyzes the slipping problem in the commissioning and production process, and summarizes many kinds of reasons which cause the slipping problem, then puts forward the corresponding effective solutions.

tension levelling line； tension bridle rolls； slipping； solution

2013-11-16

翁崇濱(1986-)，男，廣東汕頭人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

TG335.21

A

1003-8884(2014)02-0049-02