極薄鋼帶分條卷取塔型及塌卷改善

張國星

（山西太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司，山西 太原 030006）

本文以德國進口縱切線為研究對象，該生產線主要生產厚度為0.02mm～0.5mm的高端不銹鋼帶材產品，廣泛應用于航空航天，手機半導體等精密元器件領域。在生產厚度為0.02mm～0.08mm帶鋼的分條過程中，由于帶鋼張力值和帶鋼與輥面的摩擦阻力值相差很小，張力和速度變化等外界擾動，會使鋼帶卷在卷筒上出現塔形或塌卷等問題，因此高精度的張力控制是保證良好卷取效果的必要條件。通過分析問題的癥結張力墊，從張力墊精度控制著手，提高了張力精度靜態和動態過程中的穩定性，對于保證高標準的產品質量具有重要意義。

1 張力系統分析

（1）張力墊氣囊存在漏氣現象等缺陷，導致氣囊控制與實際有偏差。

（2）卷取1.5KN以下分條，張力計用于檢測反饋，但是張力計內阻壞，長期未投，影響控制精度[1]。

（3）控制氣囊的諾冠精密調壓閥，存在調壓死區，長期使用存在漂移且每個閥漂移的方向不一致，氣源不好閥體可能污染，影響實際氣囊壓力控制。

（4）張力墊使用毛氈，材質、硬度等因素產生摩擦系數，影響摩擦力，進而影響卷取的實際張力。

（5）生產操作中刀不好，造成翻邊，出現塌卷現象。

（6）生產操作中卷取張力設置與不同規格板型之間的不適應，導致出現卷取塔形或塌卷。

（7）來料板型差，分條后依然一邊松一邊緊，不同時壓在同一個張力塊上時，可能會出現卷取塔型。

2 張力系統靜態測試分析

2.1 張力墊氣囊的檢測與安裝

（1）張力墊氣囊的檢測。線下給氣囊的5個獨立氣囊分別充氣，檢測氣囊是否有漏氣情況。

（2）張力墊氣囊的安裝。研究氣囊結構構造，改進氣嘴螺母固定方式，減少使用過程中漏氣情況的出現。

2.2 張力計的檢測，安裝與校準

（1）張力計的檢測。通過資料查詢，正常內部電路未損壞的張力計的內阻為350Ω。使用萬用表測量張力計內阻均達到MΩ，確定張力計已損壞。

（2）張力計安裝。在拆下張力計過程中，張力計內卡環的安裝方式一端卡死（2個卡環），另一端卡住（1個卡環），這種安裝方式會造成張力計安裝在導向輥上后，存在內部蹩勁。經過廠家指導，調整張力計安裝方式，一端一個卡環且在同一側。

（3）張力計校準。張力計是通過張力控制器的信號轉換，引入控制系統，張力控制器的供電電壓為4V，信號反饋電壓最大為7.2mV。使用萬用表測量，張力控制器的供電電壓為4V，正常。但是信號反饋電壓卻超出了最大，系統顯示測量超量程。經過更換了張力控制器，張力計和控制器之間的電纜，信號反饋電壓降到4mV，由于導向輥張力計的安裝方式，由于自重的原因，所以空載時信號反饋電壓也不會為0mV。對張力計進行了歸零校準，投入張力計的使用，提高張力計檢測反饋精度。

2.3 諾冠精密調壓閥的檢測與安裝

2.3.1 諾冠精密調壓閥的檢測

張力墊氣囊共有5個獨立的氣囊，由5個獨立的精密調壓閥控制，通過在精密調壓閥的出氣口連接壓力表，通過單獨給定，來對比精密調壓閥的輸出是否正常。根據精密調壓閥的特性，精密調壓閥的輸出壓力為0bar～6bar，呈45°線性。

檢測結果表明，精密調壓閥的長期使用后，會出現0.03bar零點漂移，有的正漂，有的負漂，并且0.2bar以下為調壓閥死區，即0.2bar以下精密調壓閥不動作，而且還有給定后，精密調壓閥不能迅速到位，出現抖動現象[2]。

（1）針對精密調壓閥的輸出氣壓確實存在不一致的情況，為了讓張力墊壓到每一條鋼帶上的力盡可能一致。①采取手拉鋼帶，調整初始預設值，有一定改善效果，需要長期積累手感和經驗。②張力墊氣囊分為5段，有5個氣囊和5個獨立分離的木塊，為了張力一致，制作了一塊通長的樹脂塊來代替5個獨立分離的木塊。但是由于通長的樹脂塊的重量是5個獨立分離的木塊總重的3倍，氣囊壓力有限且自重較大，氣囊又是相對獨立的，使用后極易出現一邊松一邊緊的情況，效果不是很好。

（2）針對精密調壓閥存在0.2bar以下為死區的固有特性，我們采取了將張力墊上機架增加墊塊，使精密調壓閥工作在較高的范圍，避開死區，增加墊塊后，同樣生產分條厚度0.07mm，張力墊的自動調節由原先的8%升至11%，但是目前我們的高精度墊塊厚度較大為10mm，對0.4mm的厚料出現不利影響，所以暫不采取，但是可以作為分條極薄料避開死區的手段之一。

2.3.2 諾冠精密調壓閥的安裝

通過與諾冠廠家技術人員的溝通，邀請廠家技術人員到現場勘察，初步判斷氣源不合格，精密調壓閥閥體受到污染，諾冠要求精密調壓閥的工作環境為無油，干燥的氣源且過濾精度為5μ。根據廠家的建議，采用分級過濾，并將管路，調壓閥和氣囊全部更換，減少閥體污染，效果明顯。

2.4 張力墊毛氈的選型及使用方法

研究卷取張力控制方式，卷取張力的大小由手動設定，但是卷取張力的穩定完全由張力墊壓力的穩定來決定。例如鋼帶厚度0.027mm，寬度550mm，單位張力18N/mm2，總張力0.27KN，很小的張力靠張力墊毛氈的摩擦力來保證穩定性，因此張力墊毛氈的選取也至關重要。測試多種材質和硬度的毛氈，效果不是很明顯。

張力墊毛氈表面臟，影響毛氈的摩擦力，和作業區溝通商量后，要求每班生產分條料，都需更換毛氈，并且由于精密調壓閥存在死區的特性，生產極薄帶時，使用新毛氈的1/3的厚度，讓精密調壓閥的工作區間提升。

2.5 生產工藝的調整

經過一段時間極薄帶的生產，對開卷張力、卷取張力和運行速度等工藝參數，多次調整，作業區也總結出比較穩定，卷取效果好的工藝參數，如下：極薄料的張力設定，開卷張力30N/mm2，卷取張力16N/mm2，厚度0.02mm～0.05mm的運行速度80m/min；厚度0.05mm～0.08mm的運行速度100m/min。

2.6 來料板型的觀察

（1）經過一段時間生產觀察，生產極薄料時，分條寬度為180mm左右，分條后的鋼帶經過張力墊后，一條鋼帶跨在不同張力塊上時，依然會出現一邊松一邊緊的現象，當卷取張力大時，會出現緊側塌卷；當卷取張力小時，會出現松側塔形。后續需對分條后板型多關注，通過單獨調整每個張力墊的初始值，盡可能縮小一邊松一邊緊的現象，減少塌卷或塔形出現的概率。

（2）分條后鋼帶邊部存在小邊浪或者毛刺，卷數不斷增加后，小邊浪或者毛刺的壓力會不斷累加，增大塌卷出現的概率。針對這一情況，作業區在生產時，通過控制米數，以達到減少卷數的缺陷累加。經過摸索，邊部缺陷大的鋼卷，米數控制在2500m以下。

3 張力系統動態測試

（1）張力墊氣囊。張力墊氣囊是影響卷取效果的重要因素之一。張力墊氣囊對極薄料卷取效果影響較大，一旦出現漏氣情況，必須更換。進口氣囊質量較原裝氣囊差，需時刻關注氣囊是否完好。

（2）張力計。經過對張力計的調整后，投入到張力控制系統中，1#縱切的張力系統精度有了明顯提升，卷取實際張力值波動值由原先的±0.04KN降到±0.02KN，并且在升降速的過程中，卷取實際張力波動也明顯變小。

（3）精密調壓閥。精密調壓閥對極薄料卷取效果影響較大，正常的零點漂移不會影響極薄帶的生產，但是如果閥體受污染，影響閥體動作靈敏度以及到不了位，也會對極薄料卷取效果造成一定的影響。因此，需定期檢查閥前濾芯，進行吹掃更換；定期對精密調壓閥進行壓力輸出檢測，如有動作不靈活到不了位，需更換。

（4）張力墊毛氈。張力墊毛氈對卷取張力的穩定也有一定的影響因素，它直接影響摩擦力的建立。對操作人員要求，生產鋼卷前檢查毛氈使用情況，每班更換且使用新毛氈的1/3厚度。

4 結語

通過以下手段：①投用張力計；②更換氣囊，精密調壓閥、管路以及過濾器三聯件；③每班更換毛氈且使用新毛氈的1/3厚度；④控制開卷張力、卷取張力以及運行速度等工藝參數；⑤嚴格選刀配刀，減少毛刺累加；⑥根據鋼卷板型實際情況，控制米數。近兩批極薄帶分條，生產后出現塔形和塌卷明顯減少，且客戶投訴明顯減少，但是后期仍需密切關注設備運行情況，徹底找出塔形和塌卷的根源所在，控制塔形和塌卷的出現。