重卷分卷機組帶鋼跑偏分析及處理

劉闖，鄭召舉

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南250101）

重卷分卷機組帶鋼跑偏分析及處理

劉闖，鄭召舉

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南250101）

分析重卷分卷機組帶鋼跑偏原因，從夾送輥、張緊輥、圓盤剪、帶鋼對中系統等直接引起帶鋼跑偏的設備入手，制定相應糾偏措施，優化工藝參數，徹底解決了帶鋼跑偏的問題。

重卷分卷機組；帶鋼跑偏；糾偏

0 概述

重卷分卷機組是用來對經過平整機組平整的大直徑帶鋼卷進行切頭、切尾、切焊縫、剪邊、在線質量檢查、涂油、分切、并重新卷取成小直徑的鋼卷的設備。年設計產量30萬噸，來料要求厚度0.3～2.5 mm，寬度900～1650 mm。機組在開卷機前配有鋼卷測量裝置，能夠對帶卷的寬度與直徑進行自動測量。測量分別采用光電式和超聲波來完成，精度可達±2.5 mm。帶壓輥的開卷機具有自動對中系統，開卷機后設有CPC測偏糾偏系統，系統采用電感式（EMG）傳感器對開卷偏差進行測量，并根據測量結果自動進行糾偏，糾偏精度可達±1.6 mm。在卷取機前設有EPC系統，保證了卷取的質量。

1 帶鋼跑偏現象

重卷機組多次出現帶鋼跑偏，圓盤剪切邊質量得不到保證，經常出現邊絲或帶鋼一側切不到的現象，致使重卷機組生產節奏被迫中斷，產品質量被判次品以及圓盤剪崩刃事故。經過多次調查分析，帶鋼跑偏呈現5種情況。

（1）穿帶跑偏。開卷機開卷穿帶至張緊輥壓下建立張力前跑偏。張緊輥建立張力后，帶鋼不再跑偏。

（2）甩尾跑偏。帶鋼甩尾時跑偏，嚴重時圓盤剪一側沒有切邊量。

（3）運行中跑偏。在生產不同規格的帶鋼時，帶鋼向一側跑偏。

（4）分卷跑偏。帶鋼分卷后，卷取機皮帶助卷器完成助卷未建立張力時跑偏，卷取機建立張力后，逐步恢復正常。

（5）整體偏移。帶鋼整體偏離設備的縱向中心線，表現為運行穩定，但圓盤剪兩側切邊量不等。

2 帶鋼跑偏原因分析及糾偏措施

帶鋼在連續作業生產線上，直接與各夾送輥、導向輥、張緊輥等接觸，因此帶鋼就會受到輥子的作用力或反作用力。同時在整個生產線上分別安裝了入口開卷CPC對中裝置、圓盤剪前側導位、出口卷取EPC帶鋼邊部對中裝置，如果這些糾偏裝置出現問題，將會直接影響到糾偏效果，引起帶鋼跑偏。

2.1 帶鋼受力分析與跑偏機理

2.1.1 入口夾送輥對帶鋼跑偏的原因分析[1]

RPL中用到的ICMPv6消息主要有DIO(DODAG Information Object)、DAO(Destination Advertisement Object)、DIS(DODAG Information Solicitation)及DAO-ACK(Destination Advertisement Object Acknowledgement)等。表1簡單介紹了這幾類ICMPv6消息。

帶鋼在連續作業生產線上，直接與各種輥子接觸，從受力角度分析，假如帶鋼受到的橫向擾動力不能克服帶鋼和輥子的橫向靜摩擦力，帶鋼是不會跑偏的，假如帶鋼受到的橫向擾動力大于帶鋼和輥子的橫向靜摩擦力，帶鋼將偏離原來的運動中心線，發生跑偏，直到橫向擾動力又小于橫向靜摩擦力，帶鋼停止跑偏，在新的中心線上繼續運動[2]。

入口夾送輥由下主動輥和上從動輥組成，下主動輥由電機驅動，上從動輥由液壓缸實現其抬升和壓下動作，上從動輥壓下、下主動輥電機驅動時實現帶鋼穿帶和甩尾動作，其余工作狀態下主動輥驅動電機停止工作、上從動輥抬升至高位，只有上從動輥在帶鋼作用下隨帶鋼一起運動。如果夾送輥的軸線不垂直于機組中心線、夾送輥的輥形較差或夾送輥兩軸線不平行，夾送輥在輸送帶鋼過程中就會引起跑偏。

帶鋼主動，輥子被動時的帶鋼受力分析見圖1，當帶鋼和輥子的夾角不是90°，帶鋼對輥子的力則不垂直于輥子軸線。將沿輥子軸線方向和其垂直方向分解，即F1和F2，F2使輥子沿軸線轉動，F1使輥子沿軸線方向移動。由于輥子被軸向固定，因此根據作用力與反作用力原理，輥子對帶鋼有與F1方向相反，大小相同的力F1′。F1′有使帶鋼產生移動到雙點劃線位置的趨勢，如果F1′能夠克服輥子對帶鋼的橫向靜摩擦力，帶鋼就在F1′的作用下移動到新的位置，直到帶鋼和輥子垂直，沒有沿輥子軸線方向的分力。

夾送輥夾送帶鋼過程中，當上下夾送輥的兩軸線不平行時，帶鋼在橫斷面上受力不均，帶鋼將向壓力較小，夾送輥軸線開口放大的一側偏移；夾送輥的軸線不垂直于重卷機組中心線夾送帶鋼時，帶鋼將向夾送輥軸線的垂直方向偏移；夾送輥的輥形差、表面粗糙度不一，帶鋼將向摩擦力小的一側偏移。如圖2所示，帶鋼在通過夾送輥時，夾送輥主動，帶鋼被動。如果夾送輥兩端壓下量不一致，導致兩端壓力不均，會使帶鋼張力發生變化（圖2）。這相當于對帶鋼施加了一個力矩M。同理，如果力矩M能夠克服橫向靜摩擦力，帶鋼將向夾送輥開口度大的一側跑偏。

圖1 帶鋼主動、輥子被動時的帶鋼跑偏受力分析

經分析，線上的入口夾送輥、圓盤剪前夾送輥、導向輥均采用聚氨酯包膠輥，由于在線使用時間比較長，均存在不同程度的磨損，有部分老化脫膠現象，導致輥面粗糙度和輥面直徑不一致，使受力不均，引起帶鋼跑偏，對磨損老化嚴重的包膠輥進行更換。

張緊裝置由3個驅動張緊輥、兩個壓緊輥及框架組成，由3臺變頻調速電機分別控制張緊輥轉動，根據電氣控制實現帶鋼張力的建立和控制。中間2#張緊輥屬于活動輥，由離合器實現2#張緊輥和電機之間的結合和分離。在穿帶作業時，離合器分開，中間2#張緊輥通過液壓缸提升到帶鋼中心線以上，以便新帶卷穿過作業線。此時1#和3#張緊輥上面的壓緊輥（入口、出口壓緊輥）壓下夾送帶鋼，實現新帶卷穿帶過程；新帶卷穿帶完成后，2#張緊輥下降至工作位置，離合器閉合，入口、出口壓緊輥抬升松開，張緊裝置建立張力。

由分析可知，1#，2#，3#張緊輥的平行度和水平度將直接影響帶鋼是否跑偏。經測量，張緊輥的包膠層存在不同程度磨損，導致輥面直徑出現偏差不均，使輥面間存在平行度偏差，導致帶鋼跑偏，對磨損的張緊輥進行更換。

2.2 對帶鋼糾偏裝置進行重新檢測和標定

開卷機CPC測偏糾偏系統[3]由檢測單元、信號控制單元、液壓伺服單元等3部分組成。檢測單元包括位置傳感器、位置傳感器定位裝置、高頻光源；液壓伺服單元包括液壓站、伺服閥、伺服液壓缸、位移傳感器。檢測單元安裝在帶鋼上方鋼結構支架上，兩側各配有一個位置傳感器（LS13/LS14），每個位置傳感器包括一個測量接收器LS13和一個基準位置接收器LS14。在帶鋼對中開始之前，帶鋼邊緣位置由電機傳動的傳感器定位裝置檢測，兩側的LS13/LS14安裝在同一滑道上，通過電機皮帶驅動，同步移入或移出。LS13和LS14各自的高頻光接收圓筒孔道與高頻光源的同一發光點對中。當測量接收器LS13的孔道被鋼帶遮住一半，基準位置接收器LS14高頻光接收孔道不受帶鋼位置的影響時，帶鋼對中在機組中心線位置上。當帶鋼偏離中心線位置時，測量接收器上產生的對比信號傳到信號控制裝置，信號控制裝置將信號處理后，控制液壓伺服系統工作，調整開卷機位置，使帶鋼始終保持在機組中心線位置（圖4）。

（1）為減小自動上卷中鋼卷中心線和機組中心線定位偏差對帶鋼切邊的影響，修改穿帶程序使帶鋼EMG對中系統在生產開始時就處于投自動狀態。受鋼卷內芯和邊部不齊影響，上卷完成后鋼卷中心線和機組中心線之間存在較大偏差。之前的生產流程中，帶頭穿帶到張緊輥前，由于入口段帶鋼沒有張力，這時入口對中系統一直處于理論居中狀態沒有進行自動調整。當入口段張力建立后，入口對中系統才投自動，根據帶鋼實際位置變化實時調整。此時如果鋼卷上卷位置偏離較大，開卷機底座將馬上移動很大距離，這樣對圓盤剪切邊不利。

通過修改穿帶程序，在穿帶過程一開始就利用入口夾送輥將帶鋼扯緊，入口對中系統這時就處于投自動狀態，根據帶鋼實際位置變化實時調整開卷機位置。入口對中系統提前投自動，將上卷位置的影響減小，對有錯層的來料效果尤其明顯。

（2）對入口對中系統定期進行標定，定期對系統參數進行核對和調校，定期對入口對中系統的高頻光源和光電測量探頭檢測維護，使其滿足使用要求，這是對中系統完成中心對中功能的基礎。

2.3 優化工藝參數，規范圓盤剪間隙調整，提升工藝技術管理

（1）由于刀片的間隙和刀片的重疊量以及帶鋼的寬度調整是通過主PLC由操作員輸入數據自動完成的。因此，經常檢查圓盤剪剪刃的重疊量、側隙是否符合要求至關重要。通過對圓盤剪剪刃間隙進行實際測量，設定值與實測值嚴重不符，為減小圓盤剪兩側剪刃的間隙量和重疊量調整不一致對帶鋼切邊的影響，根據鋼卷的各種規格型號制定《圓盤剪剪刃間隙、重疊量對照表》，并增設自動標定程序，在控制軟件程序中設計增加間隙量和重疊量的標定程序，同時在出口主操作臺操作界面上新增圓盤剪標定界面。操作工每次更換完剪刃后，使用工具測量剪刃的間隙值和重疊量值，然后將測得數值輸入自動標定程序，實現圓盤剪間隙量和重疊量的自動標定功能。

圖2 夾送輥兩軸線不平行時的帶鋼跑偏分析

圖3 張緊裝置示意圖

圖4 開卷機CPC測偏糾偏系統原理圖

（2）優化張緊輥前后兩段張力值，參考外方提供的張力值對照表，結合廠內生產情況，由技術部根據鋼卷的規格型號編制《張力設定表》，并制定相關工藝規程嚴格遵守執行。

3 結論

通過以上措施，帶鋼跑偏問題得到徹底解決，重卷分卷機組生產線的生產效率提高，為達產創造了條件；剪刃消耗降低，成材率大大提高；規范工藝技術管理，提高產線質量保證的穩定性；操作工的操作得以簡化，4個班組操作的穩定性提高。

［1］陳建民.雙機架可逆冷軋機穿帶跑偏分析與解決［J］.設備管理與維修，2007，（7）.

［2］唐英.帶鋼跑偏控制［J］.重型機械科技，2007，（3）.

［3］曹平，朱文華，徐寧.CPC帶卷對中系統在梅鋼平整線上的應用［J］.冶金自動化，2008，（1）.

〔編輯 凌瑞〕

TG333

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.19