邯鋼熱鍍鋅線S形張力輥安全性研究

趙衛紅， 王金海， 趙朋舉

（河北鋼鐵集團邯鋼公司， 河北　邯鄲　056015）

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邯鋼熱鍍鋅線S形張力輥安全性研究

趙衛紅， 王金海， 趙朋舉

（河北鋼鐵集團邯鋼公司， 河北邯鄲056015）

介紹常見的S形張力輥布局形式和張力輥放大倍數，說明張力輥在使用中安全性驗算的重要意義，找到張力輥安全使用放大倍數的驗算方法，以期對生產操作中的調整和確定張力大小有一定的指導作用。

S形張力輥張力輥放大倍數安全性驗算

在現代化連續熱鍍鋅機組中，帶鋼在張力之下運行，可達到以下目的：使帶鋼對中運行；在一定程度上改善帶鋼不平坦的板形；使帶鋼在加工段的沉沒輥和冷卻塔第一轉向輥之間穩定運行，獲得均勻的鍍層；出料端的張力作用可使帶卷卷緊并且在必要時進行錯邊卷取。

張力大小的控制是通過張力輥實現的，張力大小的控制必須按照張力安全系數進行設定，如果張力輥前后的張力值比值（放大倍數）超過安全系數的范圍，則板帶與張力輥之間會發生相對滑動，導致工藝處理時張力失去控制，發生故障。因此，在選擇張力時必須對張力輥進行安全性驗算，在實際生產時必須選擇合適的張力大小，以保證設備正常運行[1]。

1　影響張力輥安全的因素分析

在板帶連續生產線中，張力由傳動輥與帶鋼之間的摩擦力產生，產生張力的傳動輥稱為張力輥，一般由按S形布置的輥筒組成，主要有以下三種基本形式（V為板帶前進方向），見圖1、圖2、圖3。

圖1　兩輥張緊布局

一般情況下，在開始建立張力時，張力輥如圖1的1號輥和2號輥所示，轉矩方向是相反的。1號輥的轉矩與運動趨勢方向相同，以便保持入口張力Te；2號輥的轉矩與運動趨勢方向相反，以便保持出口張力Ts。在給定入口張力Te時，由于出口張力Ts的拉動，板帶與張力輥的輥面不產生滑動，使得在成對出現的張力輥之間產生張力[2]。

圖2　三輥張緊布局

圖3　四輥張緊布局

由于張力輥出口張力與入口張力是通過S形布置的驅動輥達到平衡的，因此，張力輥出口張力與入口張力是有一定關系的。我們稱出口張力與入口張力的比值為該張力輥的張力放大倍數，即：

式中：Te即張力輥前帶鋼入口張力；K即張力輥的放大倍數；Ts即張力輥后帶鋼出口張力。

在安全的放大倍數范圍內，張力輥的放大倍數K與帶鋼在張力輥上的總包角和帶鋼與張緊輥輥面的摩擦系數有關[1]，如下：

式中：K即張力輥放大倍數；α即總包角,rad，一般約為8rad；μ即摩擦系數；e為自然對數，2.718282。

張力輥的摩擦系數由以下因素決定[3]：輥的材質（鋼、橡膠等）、輥的粗糙度、帶鋼的粗糙度、油和水存在的情況、帶鋼的平整度、輥面輪廓等。鋼質輥面的摩擦系數最大為0.1，鋼質鍍鉻輥面的摩擦系數最大為0.2，鋼質碳化鎢輥面的摩擦系數最大為0.15。

2　張力輥安全性驗算

如果帶鋼打滑，則會造成傳動故障，導致張力輥傳動故障報警，影響生產線正常運行，因此在設計使用張緊輥時必須考慮張力輥的安全性，根據實際生產情況設計選擇設備參數和張力輥的布局形式。一般情況下，張力輥安裝完畢后，張力輥的安全系數只和帶鋼與輥之間的摩擦系數有關，即張力輥的最大和最小放大倍數基本上是固定的。安全性驗算，即通過分析影響張力輥放大倍數的各種因素，找出張力的放大倍數安全域，保證正常生產使用。在實際生產中，根據工藝處理的需要或者設備運行條件的限制，張力使用的大小需要經常調整，因此，必須進行張力輥安全性驗算，找出張力輥不打滑、生產中張力不產生較大波動的使用范圍[4]。

假定張力輥是鋼質表面，給定張力輥入口張力Te=1 000 kg，μ=0.13，那么張力輥的放大倍數K=e0.13×8=2.83。

根據式（1），當張力輥的入口張力在1000/2.83~ 1000×2.83之間時，張力輥沒有打滑的危險。

另一種常用的驗證方法是計算摩擦系數。假設同一張力輥前后帶鋼的張力分別是Te=1 000 kg、Ts=2000kg，根據公式Ts=Teeμα，得出μ=ln2/8=0.087，此值遠小于實際值0.13。因此，該摩擦系數不會有打滑的危險[1]。

根據此驗算方法，在設計張力輥組時，當一個工藝處理區間由較小的張力變成較大的張力或者由較大變為較小時，可采用圖3的結構，以防止由于實際使用的放大倍數超過安全范圍，造成生產事故的發生。

3　應用效果

在邯鋼連續熱鍍鋅機組中設置六組張緊輥裝置，根據張緊輥之間差動馬達所產生的速度差，靈活調整各段的帶鋼張力。

從開卷機到1號張緊輥組之間產生的張力是由于1號張緊輥向前拉動帶鋼時，開卷機處于制動狀態下形成的。入口和出口活套內的張力是在張緊輥組的配合下，由卷揚機對活套車的拉力形成的。連續退火爐和鋅鍋部的張力對連續熱鍍鋅尤其重要，如果控制不好，則有可能造成斷帶或使鍍鋅質量下降。鍍鋅機組上的帶鋼在拉彎矯直時張力達到最大值，在強大的張力和彎曲輥作用下，會促使帶鋼發生伸長變形。卷取機的張力是由于卷取機的運轉速度大于張緊輥的速度造成的。

機組上的張力大小可根據設計來確定，不同區域的機組所使用的張力大小均不同，見表1。

表1　張力控制表　kN

4　結語

根據張力輥的安全系數的驗算可知，在正常生產中調整張力值時，必須考慮張力輥的安全性，否則會引起張力輥打滑，造成傳動故障，影響正常生產。

[1]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術問答[M].北京：化學工業出版社，2009：29-56.

[2]陳晶晶.淺談張力輥的結構及應用[J].科技創新與應用，2012 （22）：70.

[3]李建軍，徐曉艷，張學軍.酸洗連軋機組張力輥設計[J].河北冶金，2010（3）：16-18.

[4]連學良，吳瑞兵.冷連軋機組板帶張力測量系統分析及改進[J].河北冶金，2007（3）：45-46.

（編輯：賀焱）

Discussion on the Safety of S-type Tension Roll of Handan Steel Hot Galvanizing Line

ZHAO Weihong，WANG Jinhai，ZHAO Pengju
（Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The layout formof common S-type tension roll and magnification of tension roller layout are described.The significance of the tension roller in use of security checking is revealed.The checking method in safe use of tension roller magnification is found,which plays a certain guiding role in adjusting and determining the tension in the production operation.

S-type tension roll,magnification of tension roller,security checking

TG333.1

A

1672-1152（2016）02-0065-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.25

2015-12-31

趙衛紅（1981—），男，現在河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠從事熱鍍鋅工藝控制技術及生產組織管理工作，工程師。