張力輥組打滑現象分析及解決措施

翁崇濱

(亞洲鋁業(中國)有限公司 生產部， 廣東 肇慶 526238)

張力輥組打滑現象分析及解決措施

翁崇濱

(亞洲鋁業(中國)有限公司 生產部， 廣東 肇慶 526238)

打滑是鋁帶材拉彎矯生產線中張力輥組常見的問題之一，本文根據生產線在調試和生產過程中遇到的打滑現象進行分析，總結出造成打滑的多種原因，并提出相應的有效解決措施。

拉彎矯生產線； 張力輥組； 打滑； 解決措施

0 前言

作為鋁帶材拉彎矯生產線的重要設備之一，張力輥組的穩定運行決定著產線產品質量。打滑是張力輥組最常見的問題，打滑會導致帶材擦傷，影響產品質量，另外會對傳動設備造成惡劣影響，甚至損壞傳動設備。本文根據某公司現場德國SMS拉彎矯生產線在調試和生產過程中出現的打滑現象進行分析和總結，并提出合理化建議。

1 張力輥組打滑現象分析

1.1 張力輥組的張力放大倍數

張力輥組的張力放大是通過每根張力輥的包繞效應獲得的。包繞在某個輥子上的帶材會受到一定張力作用，而帶材與輥面之間的摩擦力有一最大值，當輥子受到的張力超過輥面與帶材之間的摩擦力將會產生打滑[1]。此時張力放大倍數滿足歐拉公式：

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；θ—帶材在張力輥上的包角，近似0.664π。

相鄰兩個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。

生產線張力輥摩擦系數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子之間張力分別呈約1.68倍的遞增和遞減的關系，在入口段出口和出口段入口張力達到最大。

1.2 打滑現象分析

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取決于張力輥的輥面摩擦系數和設計包角，由于設計包角已經固定，所以張力輥組的物理性打滑多是由于張力輥的摩擦系數變小引起，而導致輥面摩擦系數變小有多個原因。

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過程會吸附在輥面上，使得輥面變得光滑，帶材與輥面的摩擦系數變小，最終使兩個張力輥之間無法滿足相應的遞增倍數，從而導致張力輥組打滑。打滑使得帶材表面與輥面存在相對滑動，導致更多的鋁灰附著在輥面上。針對此種現象，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，帶材的運行速度對帶材與輥面間摩擦系數的影響。當帶材在較高速度下運行時，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際包角和摩擦系數都減小。對于此種情況，常用的方法是在張力輥處加壓輥，通過控制壓輥壓力來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，產線為防止矯直機工作輥磨損，在生產過程中會噴D30進行潤滑，但在高速時，D30揮發不及時，隨著帶材進入出口張力輥組，使得帶材與張力輥輥面摩擦系數減小，導致出口張力輥組打滑。此種情況則需要在矯直機出口增加風刀，吹干D30，高速時還需要對干燥風進行加熱。

1.2.2控制性打滑

(1)張力輥組負載分配不當。調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，其他張力輥電機將速度環飽和，同時給定與速度基準電機相同的轉矩比率進行轉矩控制，從而達到張力控制目的，得到理想的帶材屈服強度。這一控制方式會存在較大的速度差，容易引起打滑，磨損輥面，損傷帶材。

后來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，其他張力輥電機按照一定的速度給定進行速度控制，其他電機則給定100%轉矩比率作為轉矩限幅。

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主要通過改變出入口張力輥速度差來進行控制，在實際生產中ε=0.2～0.5%即可以達到很好的延伸率控制的矯直效果。

帶材在矯平過程中，隨著來料性能和矯直過程中各種參數的波動，延伸率也會發生相應的變化，而保持延伸率的穩定對帶材獲得良好的平直性和均勻的性能都是十分重要的。生產線采用延伸率閉環控制原理，通過電機編碼器測得的實際速度計算出實際延伸率εact，結合設定延伸率εset，經過PLC內部PID調節器計算出延伸率偏差值Δε，并以出口電機的實際速度V2為基準，計算得到入口電機的速度給定值，控制原理框圖見圖2。

圖2 延伸率閉環控制原理

(2)矯直機矯直輥包角不夠。在實際生產過程中，由于矯直機的反彎曲輥組能力有限，所以前兩組彎曲輥壓下量不能過大，這就要求張力輥組承受更多的負載，當線速度提升至200 m/min，負載要求增大，張力輥組就會出現打滑現象，為解決打滑問題，同時張力輥組的放大倍數已無法改變，只能在工藝允許范圍內增加開卷張力及卷取張力。

2 打滑造成的影響

首先，由于打滑，帶材與張力輥輥面會存在相對滑動，造成帶材表面擦傷，對產品質量造成很大影響，嚴重時導致卷材報廢。

其次，張力輥組打滑使輥面吸附大量的鋁灰，輥面變得光滑，摩擦系數減小，當生產厚料打滑嚴重時會造成張力輥脫膠，需要對輥面重磨，從而縮短了輥子壽命，增加成本。

最后，張力輥組打滑使電機處于自動調節狀態，導致轉矩一直在波動，張力的波動使張力輥傳動裝置過載或承受動載荷，加快傳動裝置的磨損從而縮短其使用壽命。

3 結束語

張力輥經過長時間的使用不可避免地會發生磨損，當輥面粗糙度小于4Ra時則需要對輥面進行重磨，這樣輥徑就會變化，針對此種情況，在操作臺上增加張力輥實際輥徑輸入畫面，保證控制精度。張力輥組在操作手和設備人員的共同維護下，最大限度的發揮了自身能力，且沒出現打滑現象，保證產線的穩定運行。

[1] 尹欣.帶鋼系統張力輥組打滑現象分析及處理[J].中國科技信息，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，大學本科，主要從事自動控制程序設計與應用。

TG335.21

A

1003-8884(2014)02-0049-02