冷軋帶鋼連續生產線糾偏技術研究

郭曉捷

1.一重集團大連設計研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

隨著冷軋鋼板需求持續升溫，鋼板生產裝備向大型、連續化方向發展。而在帶鋼連續生產中，由于帶鋼板形、機組速度、帶鋼張力、設備制造及安裝精度等都會引起帶鋼的跑偏，對帶鋼生產和產品質量都會造成很大的影響。于是，在高速機組中，對帶鋼連續生產中的跑偏控制提出了更高的要求。

1 糾偏裝置的作用

理想狀態下帶鋼在機組中運行時其張力應該是平均分布的，但實際上會受到諸多因素的干擾，如：帶鋼斷面不均勻（如帶鋼鐮刀彎）、輥子幾何形狀、送輥軸向不平行、輥面質量、橡膠夾送輥兩端壓力不均、帶鋼運送中的氣流和液流、活套中運動輥導向精度及帶鋼張力波動的影響等，由此將引起帶鋼張力分布不均，導致帶鋼跑偏。

糾偏裝置的作用在于盡可能克服或減小上述不利因素對張力分布的影響，把帶鋼跑偏程度控制在一定范圍內，確保帶鋼生產順利進行及產品質量符合標準要求。

通過對帶鋼跑偏原因的深入分析后發現，在其他所有的工作條件保持不變的情況下，提高帶鋼的張力，就會有效減小帶鋼跑偏量；而由于帶鋼自由運送段過長將造成跑偏量明顯增大。因此糾偏裝置可從這兩方面入手。

2 糾偏裝置工作原理

帶鋼的糾偏從其工作方式上來講可分為CPC對中糾偏裝置和EPC齊邊糾偏裝置。CPC對中糾偏核心在于保證帶鋼的中心始終與機組中心線重合，當帶鋼發生跑偏時通過糾偏輥摩擦力作用與以糾正；而EPC齊邊糾偏裝置是采用齊邊浮動卷取方式，通過將卷取機的卷筒中心移向跑偏的帶鋼中心以確保鋼帶卷一側邊部整齊。糾偏系統主要由液壓站、檢測裝置、控制箱及操作盤、液壓隨動缸、伺服閥、位移傳感器和執行機構等組成，可實現手動糾偏、自動邊位控制、自動對中（對邊）三種工作方式。CPC和EPC控制系統自成一體，為連續閉環式電液調節系統，當帶鋼偏離生產線規定的位置時，由測量系統測出板帶位置偏差，并將偏差值輸入到電控系統，電控系統的輸出與液壓伺服系統相連，由液壓系統驅動糾偏執行機構作相應移動，糾正板帶運行狀態。糾偏裝置檢測方法主要有電感式位置檢測和光電式位置檢測兩種。下文主要以CPC輥式糾偏裝置為例來進行說明。

CPC糾偏裝置通過改變糾偏輥 (即擺動輥)的位置使走偏鋼帶恢復到與機組對中位置，當帶鋼從正中穿過時，兩個檢測元件接收端接收的磁力線相等，感應電勢相等，而當鋼帶出現偏移時，由于接收到的磁力線不同使感應電壓也不等，此時輸出信號即為鋼帶位置偏差信號，能反映出鋼帶往哪個方向偏離中心線，偏移量是多少。另一方面安裝于糾偏旋轉框上的位移傳感器能夠發出反映糾偏輥實際位置的信號，即糾偏輥目前已經往哪個方向旋轉，旋轉的實際角度是多少。信號處理放大器負責將糾偏輥所需要旋轉的理論角度與實際角度相比較，決定驅動糾偏輥框架的液壓缸是向外伸出還是向內縮回，進而向液壓控制系統發出指令，由電液伺服閥控制液壓缸動作，推動糾偏輥框架向所需的方向旋轉。隨著檢測元件連續不斷地發出鋼帶的位置信號，整個閉環控制系統就不斷地循環工作，保證鋼帶始終沿機組組中心線運行（見圖1）。

在糾偏系統工作時糾偏輥始終處于被動狀態，其進口張力T2小于出口張力T1，帶鋼與糾偏輥輥面的總摩擦力ΔF總是指向進口端。當帶鋼向左側跑偏時，應將糾偏輥向右擺過一定角度進行糾正。即由糾偏輥根據帶鋼跑偏方向往復擺動，以達到定心作用。由此可知，糾偏裝置是依靠帶鋼與輥面摩擦力來糾偏的。一般來說，摩擦力越大，糾偏效果越好。而摩擦力的大小是與接觸面積有關（即與包角有關）。因此，建議擺動輥應在包角大于90°的場合下采用。實際應用時還應在擺動輥表面上包裹橡膠以增大摩擦力。

3 糾偏裝置的機械結構形式

在糾偏裝置中糾偏輥與帶鋼接觸形式大體可分為平鋪式和包裹式。所謂平鋪式就是帶鋼與糾偏輥表面接觸，無包角形成，糾偏裝置兩側的帶鋼處于同一高度，由于接觸面積較小，所產生的摩擦力主要由糾偏輥下壓力來決定，常見的設備如帶有糾偏性能的夾送輥等。所謂包裹式就是帶鋼與糾偏輥形成一定的包角，帶鋼與糾偏輥接觸面積較大，所產生的摩擦力也較大，該類糾偏裝置可以改變帶鋼運行高度和角度，也可以用于糾偏裝置兩側同一高度的帶鋼，以下主要介紹包裹式糾偏裝置。

圖1 糾偏系統控制原理圖

連續機組中的糾偏裝置有以下幾種結構形式，可根據機組要求來確定其在機組中的位置和精度。當糾偏輥擺動角較大時，其糾偏量也相對較大；糾偏值還與擺動點的位置有關，擺點位置不同，糾偏值δ亦不相同。下文以CPC對中糾偏裝置為例對各類型的糾偏設備進行分析。

3.1 單輥糾偏裝置

該裝置中只有一個糾偏輥，利用液壓缸推動擺臂使糾偏輥來回擺動，以達到對帶鋼的糾偏目的（見圖2）。該糾偏裝置在工作時既有側向位移，又有角度的改變。當糾偏輥轉動時，測量點處板帶產生橫向位移，板帶成比例移動；由于糾偏輥軸線與帶鋼形成一定偏轉角度，板帶受到側向力作用，迫使板帶進帶方向與輥子中心線垂直。同時在單輥作用下帶鋼在入口與出口的運行方向上有所不同，對帶鋼而言具有一定的轉向作用。而帶鋼與輥子之間形成較大包角又增大了帶鋼與輥子之間的接觸面積，使輥子與帶鋼之間摩擦力增大。因此該糾偏裝置可用于帶鋼運行速度較高，并且運行距離較長的如活套等設備上。

圖2 單輥糾偏輥示意圖

單糾偏輥糾偏值

式中，D—擺動輥直徑（mm）；α—擺動輥擺動角度 （°）（見圖 3）。

圖3 單糾偏輥移動角度

3.2 雙輥糾偏裝置

該裝置中有兩個糾偏輥，隨動液壓缸推動糾偏框架帶動糾偏輥以某一固定點為定心來回擺動以達到對帶鋼糾偏的目的，通常該裝置的定心設在設備入口處，而測量裝置、液壓缸調整設備固定安裝在設備的出口處，同時該設備利用兩個輥子的高度差將帶鋼由入口的高度改變為出口的高度，其糾偏能力與糾偏角度均與該高度有關。該裝置使用較為廣泛，適合用在安裝位置較為狹窄的場合（見圖4）。

圖4 雙輥糾偏輥示意圖

由于兩個擺動輥安裝在同一底座上繞擺動點擺動（見圖5），其糾偏值

圖5 雙糾偏輥擺動角度

3.3 三輥糾偏裝置

該裝置中有三個糾偏輥，其中兩個輥子在同一平面，另一個輥子在兩個輥子中間的上方，通過上側輥子的上下移動使帶鋼與上輥形成一定的包角。其定心在設備的一端，另一端利用對中液壓缸推動擺臂帶動輥子來回擺動而達到對帶鋼糾偏的目的，從而迫使運行中的帶鋼在輥子上作側向移動，直到帶鋼對中。但該裝置將帶鋼調整到新的位置時需要一定的時間，故其動態性能較差，通常在運行速度較小以及帶鋼鐮刀彎較小時使用。該種形式的糾偏裝置可使帶鋼的入口和出口水平高度一致，可用于設備之間距離較大且帶鋼運行高度一致的機組中（見圖 6）。

圖6 三輥糾偏輥示意圖

其糾偏值

式中，LA—擺動點至擺動輥中心的距離（mm）（見圖 7）。

圖7 三糾偏輥擺動角度

4 結語

通過對帶鋼側向跑偏的各種原因分析可以看出，采用帶自動控制系統的糾偏輥對帶鋼位置進行的糾偏是一種比較好的方式。目前，這種技術已廣泛應用于連續酸洗冷連軋、鍍鋅等各機組中，糾偏效果良好，鑒于其結構形式靈活多樣，可根據機組的具體要求進行選擇。