張力輥防滑的研究與應用

摘要：本文簡要分析了張力輥的打滑原因，并對現有張力輥進行了技術改進，成功解決了張力輥易打滑的技術難題。

關鍵詞： 張力輥；防滑；打滑；應用

前言

在不銹鋼的冷退火酸洗線上張力輥通常選用的膠層材料為聚氨酯，但聚氨酯在使用一段時間后表面磨光易打滑，鋼帶表面易產生缺陷，對設備運行和產品質量造成了惡劣影響。本文主要對張力輥打滑原因進行了分析，并選用了防滑膠層材質進行了上線使用，成功解決了張力輥易打滑的技術難題，為今后項目的設計、改造提供了參考依據。

1. 張力輥打滑現象及影響

1.1. 我司在不銹鋼生產中發現的問題反映出了一些張力輥打滑的幾個共性問題：

①張力輥輥徑越大越容易打滑；

②鋼帶在高速運行時打滑幾率明顯增高；

③鋼帶越薄越容易打滑。

1.2.打滑對產品質量的影響

張力輥的打滑都將對帶鋼表面造成劃傷，輕的會使產品質量受到影響，重的則會使鋼卷報廢。所以，張力輥的打滑對生產是危害極大。

1.3.打滑對機械設備的影響

張力輥的打滑首先會對張力輥本身造成直接影響，使鋼灰大量殘留在輥面上，并使輥面越來越光滑，摩擦系數迅速下降，不得不進行輥面重磨或重新包膠，從而縮短了輥子壽命。另外，張力輥打滑會使電機輸出力矩處于一種波動狀態，對傳動減速機造成沖擊，加速齒輪失效，造成減速機損壞。

2.張力輥打滑現象分析

張力裝置的基本原理：帶鋼包繞在張力輥上，在包繞接觸處（即包角處）產生摩擦力，使出口張力與人口張力按某種規律變化，借此改變張力值，對機組實現張力控制。

如果進入張力輥1#輥之前的帶鋼張力為T1，1#、2#輥之間的張力為T2，2#輥出口的張力為T3，如果兩輥包角相同則：

T2=T1*λ

T3=T2*λ

如果每個輥子的包角不同，則分別使用不同的λ1和λ2進行計算。

λ：張力輥傳動帶鋼，保證帶鋼不打滑可能產生的張力放大倍數。

λ=eμα

e=2.718281828459

μ：帶鋼與張力輥之間的摩擦系數；采用鋼輥時取0.1～0.15；采用襯膠輥時取0.18～0.25

α：帶鋼在張力輥上的包角。

以上可簡單得出：張力輥的張力遞增是通過每根張力輥的包繞效應獲得的。包繞在一根輥子上的鋼帶在受到一定初始張力作用時，鋼帶與輥子之間的摩擦力有一最大值，只有當輥子的傳遞動力超過最大摩擦力時則輥面與鋼帶之間將會產生打滑。為防止打滑，我們應盡量提高最大摩擦系數μ。

3.張力輥防滑的改進應用

3.1.張力輥膠層材質的改進

張力輥輥面材料多選用聚胺脂，有數據表明聚胺脂與帶鋼的摩擦系數實驗值為0.6，而實際設計值只有0.25～0.28。對于不銹鋼而言，一般情況下聚氨酯使用6個月以后，由于長期摩擦的原因，鋼帶與輥面的摩擦系數會急劇下降，并最終導致打滑。

本次改進我們采用了新膠層材料：顆粒聚氨酯，即在普通聚氨酯的澆注過程中加入一定比例的聚氨酯顆粒（硬度大于基材聚氨酯）。由于該膠層由聚氨酯基材輥體與聚氨酯顆粒填充物組成，表面材料的硬度產生差別，形成“海島”結構（見圖2）。聚氨酯顆粒在使用中，接觸帶鋼時受到一定壓力下，形成粗糙表面，來獲得輥面的高摩擦系數，從而起到防滑的效果。在一定范圍內壓力越大時，粗糙表面越明顯，防滑效果越佳。目前，現場（聚氨酯顆粒）張力輥的平均使用壽命已經由原來6個月提高到了18個月。

3.2. 張力輥防滑的加工要求

為盡可能增加張力輥輥面的摩擦系數，在加工張力輥時應著重注意以下幾點：

① 張力輥輥面聚胺脂的加工應采用粗化磨削工藝，提高表面粗糙度；或采用精車工藝，使表面的環向溝槽便于排出空氣，增加壓扁變形量；

② 輥子加工應保證輥面的圓柱度和同軸度以及輥子的動平衡精度。以減小運行當中的力矩波動或速度波動；

③ 張力輥輥面聚胺脂的硬度如能根據帶材厚度的不同進行調整是較為合理的，但由于實際生產中帶材厚度范圍較大，其硬度多按最大值選取以適應矯直厚帶時的大張力。建議以生產較薄帶材為主的專業化生產線適當降低張力輥輥面硬度。

3.3.張力輥防滑使用要求及儲存方法

①張力輥應存放在（-10～40℃）陰涼通風的室內，切勿接近熱源或暴露在寒冷的空氣中。

②橡膠部位應用覆膜牛皮紙包住，然后再用毛毯等包裝，切勿裸放，避免光照及金屬器具創擊。

③務必用托架支撐輥子軸頸，切勿支撐橡膠部位；吊裝時禁止吊膠面。

④存放期間為防止橡膠結構變形，應定時旋轉輥體（一般以半月旋轉一次為宜，每次旋轉90°）。

⑤切勿從寒冷處取來橡膠輥當時使用，特別是在寒冷的冬天，如果使用剛從倉庫里領來的膠輥，橡膠有破裂的危險。

⑥張力輥開始運轉時，應逐漸加壓。

⑦長期保存的膠輥，使用前最好先略磨一下。

⑧在使用時膠輥出現皺褶、龜裂時應及時卸下重新研磨再使用。

⑨張力輥停止運轉時不得承受壓力。

3.4.冷退火酸洗生產線使用顆粒張力輥成本節儉效果：

包膠費用：25，000元/根 （直徑1300mm，輥面膠層長度1900mm）

原來年使用數量：18根

現在年使用數量：6根

年節省費用：25，000*（18 - 6）=300，000元

產品改善效果：帶鋼產品缺陷改善、品質向上

4.結論

目前冷退火酸洗生產線張力輥使用壽命提高了2倍，成功解決了張力輥易打滑的技術難題，并可廣泛推廣應用于冶金行業（冷軋、硅鋼、不銹鋼、連退、鍍錫等）常規膠輥無法滿足帶鋼打滑的區域。

參考文獻：

[1] 崔莆 .矯直原理與矯直機械 .北京：冶金工業出版社，2002

作者簡介：陳建峰（1982.12.—）， 男。