連續機組帶鋼跑偏的防偏及糾偏

王明龍，鄂世偉，孟祥東，徐科明

（中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 401122）

0 引 言

在帶鋼連續機組中，隨著生產工藝及裝備技術的提升，機組生產速度越來越快，處理帶鋼的厚度越來越薄、寬度越來越寬，機組產量也隨之增大，這就使得機組無故障運轉、卷取邊緣的對齊等問題更加難于保證。同時由于機組速度的提高，為了保證機組的連續生產還要相應地增加活套套量，這進一步加劇了帶鋼的跑偏，在大套量活套內的"不跑偏"更難以保證。因此，為了滿足生產需要，提高生產效率，本文對機組帶鋼跑偏的起因、防偏及糾偏的方法進行討論研究，為連續機組的設計、生產提供了指導。

1 連續機組中帶鋼跑偏的起因

連續機組中，帶鋼運行過程中通過各種輥子，在此過程中帶鋼與輥子表面接觸產生一定的摩擦阻力，在摩擦阻力界限內，帶鋼上各點與輥子中心線成直線行走，帶鋼張力沿輥子中心線截面上分布均勻，此時帶鋼垂直輥子中心軸運行，無側向分力及位移，未產生跑偏現象。

但是在實際生產過程中，由于受到復雜多變外界因素的干擾影響，使帶鋼的運行條件發生了變化，帶鋼受力情況發生了改變，進而產生了跑偏現象。

在連續機組中，帶鋼跑偏現象可通過受力分析的方法來解析。如圖1 所示，帶鋼與輥子之間夾角不是90°。

圖1 中，帶鋼主動，輥子被動，分析輥子對帶鋼的作用力F，橫向作用分力F1使帶鋼產生橫向移動（帶鋼中心線偏移輥子中心線，即跑偏）的趨勢，如果橫向分力F1大于輥子對帶鋼的橫向摩擦力，帶鋼就可移動到新的位置，產生橫向位移，產生跑偏。在實際的連續生產中，這種微弱的調整總是在進行的，也由于這種調整作用的存在使得帶鋼的跑偏原因更加復雜。

圖1 帶鋼跑偏的受力分析

在連續機組中，產生跑偏現象的主要因素有以下幾種［1－2］：

1）帶鋼一側邊緣與直線偏離，即帶鋼鐮刀彎。此種情況下，帶鋼上各點受力方向與帶鋼運行方向成一定夾角，將產生橫向作用力，進而產生跑偏。這種跑偏量的大小與鐮刀彎的彎曲程度（即帶鋼一側邊緣與直線的偏離程度）、帶鋼張力的大小以及兩根輥子之間的間距有關。

2）與帶鋼接觸的輥子幾何形狀有關。輥子在加工完成后可能呈錐形或圓柱形，另外輥子在長期運行中由于單邊磨損大也會呈錐形。而錐形輥對帶鋼摩擦阻力分布不均勻，粗的一端對帶鋼的摩擦阻力要大，使帶鋼總是向粗的一端跑偏。此類跑偏現象中，輥子的錐度小，帶鋼所受摩擦阻力分布不均勻程度小，跑偏也就小；輥子的錐度大，帶鋼所受摩擦阻力分布不均勻程度大，跑偏也就大。

3）相鄰兩輥軸向中心線不平行。由于帶鋼總是有與輥子軸向中心線成直角的趨勢，如果帶鋼在兩個互不平行的輥子上運行，就會產生帶鋼跑偏。這種跑偏現象由于兩輥軸向中心線不平行，使帶鋼一側的張力變大，而另一側的張力減小，從而使帶鋼產生了變形，形成了“鐮刀彎”，而“鐮刀彎”的產生又在一定程度上減小了帶鋼的跑偏量，但是對帶鋼表面的板型產生了不利影響，降低了帶鋼質量。

4）輥面質量。如果輥子表面粗糙度不一，同樣會由于帶鋼表面所受摩擦阻力的不均勻而產生跑偏現象。

5）夾送輥兩端壓力不均勻。帶鋼在夾送輥之間夾送時，若夾送輥兩端的壓力不均勻，則帶鋼受到夾送輥的摩擦阻力也不均勻，會產生與錐形輥類似的跑偏現象，即帶鋼向壓力小或兩夾送輥間距大、摩擦阻力小的一側移動。

除了上述一系列影響因素外，在帶鋼的連續機組中還有許多其它各式各樣的擾動因素，這里不再一一列舉。

總之，引起帶鋼跑偏的原因很多，要從量上準確確定帶鋼的跑偏量非常困難，但是通過對帶鋼運行過程中輥子的受力情況及對帶鋼跑偏的各種因素的分析可知：在其它工況不變的情況下，提高帶鋼的單位張力，可降低帶鋼的跑偏；同樣，帶鋼自由段越長跑偏量也會越大。

2 連續機組中帶鋼的“防偏”措施

可以利用帶鋼的跑偏機理，抑制帶鋼的跑偏。如果防偏措施選擇恰當，帶鋼在運行過程中產生的跑偏可以被有效抵消。連續機組中常用的“防偏”措施有：

1）采用側導板或側導輥裝置。在帶鋼較厚、機組速度及張力較低的情況下或者在帶鋼的穿帶對中時，可以通過對帶鋼兩側的剛性限制，使帶鋼在機組中心線上運行。在連續機組入口段的穿帶過程中使用廣泛。

2）在機組中適當設置定心輥。常見的定心輥有雙錐輥和鼓形輥。根據螺旋作用原理，帶鋼兩側受到由邊緣指向中心的摩擦阻力，使得帶鋼自動向機組中心線運行，起到定心作用。另外，當帶鋼跑偏時，帶鋼與跑偏側的輥面接觸面積增大，帶鋼邊緣與輥面的線速度差也增大，造成帶鋼在該側受到指向中心的摩擦阻力增大，從而使帶鋼向輥子中心運行，起到定心作用。

3）調整托輥軸向中心線垂直度。托輥軸向中心線在水平方向上傾斜了一個角度，根據帶鋼的受力分析，帶鋼運行過程中，托輥為自由輥（無動力），托輥對帶鋼運行起到阻礙作用。如果相鄰托輥之間夾角不是90°，帶鋼將受到沿托輥軸線方向的一個橫向摩擦阻力，使帶鋼向輥子的某一側移動，直到帶鋼與托輥軸向中心線的夾角變成90°。此種防偏措施常用于臥式活套擺動門及底部托輥。

在連續機組中，適當的防偏措施可以有效地防止帶鋼跑偏。但是此類措施也在不同程度上會對帶鋼表面產生損傷，所以在對帶鋼質量要求較高的連續機組中應用并不是特別廣泛。

3 連續機組中帶鋼的糾偏措施

連續機組中除了帶鋼的防偏措施外，糾偏措施也是一種行之有效的措施。連續機組中的糾偏設備一般都有各自獨立的CPC 系統，由該系統驅動執行機構動作，將帶鋼糾正到機組中心線上。根據糾偏工作原理的不同，糾偏措施一般可分為比例糾偏（P 型糾偏）、積分糾偏（I 型糾偏）、比例積分糾偏（PI 型糾偏）以及開卷機、卷取機糾偏。根據糾偏設備分類，一般又可分為單輥、雙輥及三輥糾偏。下面按工作原理的分類方法對其進行介紹［3－4］。

3.1 比例糾偏（P 型糾偏）

比例糾偏又叫P 型糾偏，適用于安裝在前后位置較小的場合。比例糾偏的擺動轉軸靠近入帶方向，糾偏動作是通過活動框架的旋轉帶動出帶側帶鋼進行移動，從而達到糾偏的目的。該類糾偏的特點是：需要較短的自由進帶（一般要求不小于2 倍帶寬）和自由出帶距離即可；只能糾正出帶偏差而不能糾正進帶偏差；最大糾偏能力受到進帶與出帶間距的制約。圖2 為幾種常見的比例糾偏形式。

圖2 比例糾偏簡圖（P 型糾偏）

3.2 積分糾偏（I 型糾偏）

積分糾偏又叫I型糾偏，該糾偏方式一般應用于有較長進帶距離（一般認為大于20 倍帶寬）的情況下。當帶鋼出現跑偏現象時，活動框架帶動糾偏輥擺動一定的

角度，使進帶平面與糾偏輥的輥軸中心線形成一定夾角，通過螺旋作用，形成一個指向機組中心線的軸向分力，使帶鋼回到機組中心線上。該類糾偏的特點是：在糾正出帶偏差的同時也能糾正入帶偏差；由于是通過“輥效應”進行的糾偏使得響應較慢，需要較大的安裝位置。圖3 是幾種典型的積分糾偏形式。

圖3 積分糾偏簡圖（I 型糾偏）

3.3 比例積分糾偏（PI 型糾偏）

比例積分糾偏又叫PI型糾偏，該糾偏方式在連續機組中得到了廣泛應用。此方式通過一四桿機構來擺動裝有糾偏輥的活動框架，使帶鋼橫向移動（P 型糾偏），同時又能使帶鋼與糾偏輥軸中心線之間形成一定角度（I 型糾偏），兩者恰當的組合就形成了比例積分糾偏。該類糾偏的特點是：既能對出帶進行精確糾正，又能對進帶進行一定的糾正；需要一段較長的自由進帶距離（大于8 倍最大帶寬），對于自由出帶距離可以短些（5 倍最大帶寬）。圖4 為幾種典型的比例積分糾偏形式。

圖4 比例積分糾偏簡圖（PI 型糾偏）

3.4 三輥糾偏

三輥糾偏本質上是一種比例積分糾偏（PI 型糾偏），一般應用于帶鋼張力較大或帶鋼較厚的工況，帶鋼不需要在糾偏輥上包繞較大角度就能起到糾偏作用，減少了帶鋼包繞輥子時的塑性變形。圖5 就是一種典型的三輥糾偏形式。這種糾偏方式的糾偏效果，需要保證糾偏輥與帶鋼之間有足夠的摩擦力，摩擦力的大小可通過糾偏輥徑和上輥的下壓力來調整。這種糾偏的特點是既能對出帶進行精確糾正，又能對進帶進行一定的糾正調節。

圖5 三輥糾偏簡圖

4 結 語

在連續機組中，帶鋼跑偏是無法避免的，跑偏起因多種多樣，要想完全避免跑偏非常困難。但是通過合理的配置防偏、糾偏裝置，即可卓有成效地控制帶鋼的跑偏。

［1］ 周國盈．帶鋼精整設備［M］．北京:機械工業出版社，1979.

［2］ 張啟富，劉邦津，黃建中．現代鋼帶連續熱鍍鋅［M］．北京:冶金工業出版社，2007.

［3］ 陳勇，李天石．帶鋼的糾偏控制［J］．機床與液壓，2003（6）：191-192.

［4］ 謝忠亮．帶鋼的跑偏及糾正［J］．本溪冶金高等專科學校學報，2003（2）：14-16.

（編輯 啟 迪）