轧辊张力

2. 张力数值的决定
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2.1 一般而言，带钢的总张力与其横截面积大体成正比关系。带钢单位面积的张力叫单 位张力，单位张力的大小有一定的经验数据可以参考，表 2 是镀锌线各区域的单位张力 参考数据，可以采用单位张力乘以截面积的方法来计算带钢的总张力。
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第一章
第二章 第三章
录
张力的作用及数值选择
张力的产生及协调关系 生产线驱动控制基础
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区 域 入 口 入口活套 1.0～1.2 清洗段 1.5～2.5 初涂段 ～3.0 精涂段 ～3.0 出口活套 1.3～2.0 卷取 ～2.5
张力系数
0.85～1.0
2.2 张力与厚度和宽度的关系 前面介绍了张力与厚度和宽度基本是线性关系，但对于某一生产线而言，必须保证 一定数值的张力才能克服被动辊子的摩擦力，保证辊子的同步运转，同样最大张力也受 到一定的限制，所以在生产的产品厚度范围内，当厚度较小的区段和厚度较大的区段， 实际张力和厚度都不是线性关系变化的，斜率相对要小一些，如下图所示。
表4
镀锌线张力表举例（kg）
厚度 mm 0.20 0.22 0.25 0.28 0.32 0.37 0.42 0.47 0.57 0.67 0.72 0.87 0.97 1.17
开卷机
260 265 280 290 310 330 360 390 430 470 490 540 560 600
入口 活套
化学处理过的钢卷 立式活套 水平活套 立式炉（带有热张辊）
入口活套
退火炉
卧式炉（带有热张辊） 卧式炉（无热张辊）
工艺段 光整拉矫 出口活套 立式活套 一般 涂油卷
0.5～1.2 1.8～3.2 2.0～4.0
卷
取
表3
彩涂线各区域张力系数参考数据表（ kg / mm 2 ）
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一.
1. 张力的作用及其影响
张力的作用及数值选择
连续生产线的带钢必须在张力之下运行，张力的最基本作用是保证带钢的正常运 行， 即使带钢尽可能沿着生产线中心线运行而不致因走偏造成边部刮伤甚至断带。 同时， 纠偏辊也只有在张力足够的情况下才能起到纠偏的作用。 在镀锌生产线上，连续进行着各种工序，不同的工序各有其特点，张力的产生和作 用也不尽相同。有了张力辊，就可以把各个区域的张力隔开，在不同的区域设置不同大 小的张力。 1.1 开卷张力 开卷张力主要是防止开卷时具有弹性的轧硬卷发生松动， 在开卷机轴上发生横向偏 移，形成喇叭状，影响带钢沿着中心线进入生产线。 1.2 清洗段张力 清洗段一般需要较大的张力，因为清洗段有很多的挤干辊、刷洗辊，不管其是在动 力作用之下主动运转还是无动力作用之下被动运行，它们对带钢都有一定的作用力，如 果其轴线与生产线中心线不垂直，或其水平度偏差较大，都会造成给带钢的作用力与生 产线运行方向不一致的现象，会有一个侧向分力，使带钢沿辊子的表面向侧面滑行，严 重时被箱体内的机件刮伤，造成断带事故，如图所示。生产实际表明，这种现象经常发 生。防止这一事故发生的办法除严格检测挤干辊、刷洗辊的垂制度、水平度以外，就是 适当加大清洗段的张力。
光整机
拉矫机
2080 2100 2150
出口 活套
320 340 380 440 500 580 640 690 780 880 920 990 1020 1040
卷取机
450 500 600 680 780 880 980 1100 1250 1350 1440 1560 1700 1900
3600/4150 3700/4200 3800/4400 3950/4600 4100/4900
k ——张力系数，它是带钢实际张力与带钢屈服极限 s 的比值。
张力系数 k 的经验公式如下： k (0.33 0.14h 0.02h 2 ) 式中
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——系数，根据机组的类型选取；对于电解清洗机组， 0.2 ；对于重卷和准
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以打折状态进入炉鼻辊。 如图２所示， 有时板形不良时， 带钢上会形成斜方向的应力流， 也会产生斜状打折。这种现象一旦产生，就会使侧向力加大，形成恶性循环，很难恢复， 造成大量的废品，必须立即降低板温和炉内带钢的张力才能消除。
表１ 800℃时炉内带钢宽度变窄数值
带钢厚度（mm） 0.40～0.56 0.57~0.74 0.75~1.50 >1.50
带钢宽度变窄数值（mm） 6 5 4 3
而在相同张力作用之下带钢在炉内宽度变窄的数值随炉温的升高而加大。因而，在 保证带钢正常运行的情况下炉内张力必须尽可能小。但正常情况下，均会造成带钢一定 数值的宽度变窄，必须靠选择原材料时适当增加轧硬卷的宽度来弥补。 大部分情况下，带钢都或多或少地存在边部波浪现象。带钢通过辊子时中间接触较 紧，受到的力大一些，而边部接触较松，甚至不接触，受到的力小一些，甚至没有。炉 内张力过大还会造成薄板在高温下连续发生打折的现象。 这是因为在辊子附近整个带钢 的横截面方向上张力不均匀，而在离辊子一定距离的地方相对均匀，这样在过渡区就会 产生一对由两侧向中心的侧向力，加上带钢在炉内的强度较低，极易使带钢中部鼓起，
张
力
厚
度
图４
带钢实际张力和厚度变化关系
同样，在某一生产线生产的产品宽度范围内，实际张力取值也不是按绝对线性关系 确定的，比如 1200mm 宽的板子张力一般不是 1000mm 宽的板子的 120％，而是取 110 ％左右。 2.3 张力与钢种的关系 生产线带钢的张力与钢材的屈服强度有一定的关系，可按下面的公式进行验算。 T s bhk
图２
带钢在张力不均匀的情况下产生打折示意图
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图３
带钢在斜方向张力作用下产生斜状打折示意图
炉内张力还会影响到板形。张力过小时，带钢在重力作用之下的下垂现象加大，而 边部的下垂现象更加明显，在高温之下边部浪形加重，给带钢通过气刀带来困难，也加 大了以后矫直的难度。 如适当提高张力可以使带钢中心部位在高温下产生少量的塑性变 形，抵消部分边部浪形。 1.5 工艺段的张力 在工艺段，带钢从沉没辊到冷却塔顶转向辊之间的距离很长，如果张力过小会造成 带钢的振动，影响镀锌的均匀性，如果带钢有少量边部缺口，也易被气刀刮断。当然， 如果张力过大，同样会使带钢产生 C 形弯曲，即在横截面的方向上的弯曲，影响横截面 方向上的镀层均匀性，并加大边部缺口被刮断的倾向。相对而言，工艺段的张力必须比 炉区张力大一些，才能达到理想状态。 1.6 光整机张力 光整机对带钢的作用相当于压下量较小的轧机，必须要更高的张力，才能使带钢产 生一定量的塑性变性，并消除屈服平台。光整机张力由光整机专门控制。 1.7 拉矫机张力 拉矫机处张力最高，正是在极高的张力作用之下，带钢在尺寸较小的矫直辊上产生 塑性变形，消除波浪、改善板形，并消除屈服平台。 1.8 出口活套张力 出口活套一般是立式活套，活套张力的作用主要是防止钢带走偏。 1.9 卷取张力 卷取张力影响到钢卷的松紧。张力小了易塌卷，张力大了又会使边缘过厚、气刀痕 等缺陷的影响扩大化，造成卷取翘边、抽筋等缺陷，钢卷再打开时产生严重的边浪或中 部波浪。 在处理质量异议时经常出现客户反映远距离运输后厚板在外圈数圈同一位置发生 局部变黑的现象，这是因为卷取张力太小，板与板之间的间隙过大，在运输中受力部位 发生相互摩擦造成的，因而厚板的张力必须足够大，保证板子之间紧密接触。
备机组， 0.5 ；对于纵切机组， 0.6 ；对于连续退火和镀层机组， 0.5 ；对于 张力矫直机组， 0.8 。 在生产实际中， 一般根据理论上的经验公式计算出一个不同规格不同区域的张力表 进行试用，根据试用中表现出的电机电流情况，钢带运转情况，产品质量情况等一系列 综合结果，结合各区域张力之间的协调关系，进行调整，再投入试用，并不断调整，最 终才能得到一个比较合理的张力表。下面是某公司实际使用的张力表，供参考，其中光 整机和拉矫机张力是初始设置数据，正常运行时由控制系统自动控制。
2200 2300 2500 2700 3000 3300 3500 3600 3700 3800 3900
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二. 生产线张力的产生及协调关系
1. 从拔河游戏看生产线张力的关系
生产线的张力是由开卷机、张力辊、活套卷扬机、卷取机等张力设备对钢带施加力 量，而且是共同作用的结果。为了更直观地理解这一点，我们不妨把生产线看成是一个 复杂一些的拔河运动， 把钢带看成是拔河的绳子， 而把各种张力设施看成是拔河运动员。 所不同的是这条“绳子”——钢带不是在一条直线上，而是在生产线上绕来转去；除头 尾的两个“运动员”——开卷机和卷取机是各自朝前拉和朝后拉的以外，中间“运动员” ——张力辊不是分成两队对拉，而是穿插在中间，有的朝前拉，有的朝后拉； “绳子” ——带钢也不是固定不动的，而是不断向前运动的，是一种动中的平衡。另外带有转向 辊的拉力装置，我们可以把它看成是生产线的活套，不管是水平的或立式的，其作用力 是一样的。 我们可以画出绳子上的张力分布图，从中可以看出从左到右，如小人往左拉，就使 张力升高，如小人往右拉，就使张力下降。张力由零开始上升，经过有升有降的整个过 程后又归于零，即向左拉的合力和向右拉的合力为零，处于平衡状态。活套不改变钢带 的张力，但活套卷扬机必须提供带钢根数倍的力量来平衡前后的拉力。
300 320 340 380 420 460 500 570 670 750 790 840 870 910
炉区
190 230 250 290 320 380 420 450 540 580 610 650 680 700
工艺段
430 450 470 490 550 600 620 640 720 800 840 890 920 960
F
F侧
侧向走偏
F前
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图１ 1.3 活套张力 卧式活套的张力过小除易造成钢带走偏以外，还会使钢带严重下垂，活套摆壁开合 时对钢带造成刮伤甚至断带，也会使钢带和卷扬机钢丝绳产生振动而引起张力的波动。 一般卧式活套之后带钢便进入炉区，活套张力过大会影响到炉区张力的稳定。 1.4 炉区张力 炉区张力控制是镀锌生产线的重点和难点， 这是因为炉区内带钢必须被加热到再结 晶温度范围以上， 而生产线出现故障， 速度下降或停车时， 带钢的温度会更高。 在 700～ 800℃下的带钢的抗拉强度极低，塑性很高。如果张力较高，甚至由于张力波动造成的 瞬时张力过高，都会使带钢拉断而造成停产事故的发生。 在生产线正常运行的情况下， 张力的作用也会使炉区带钢受到拉伸而发生宽度变窄 的现象。在 800℃时，带钢张力固定的情况下，不同厚度的带钢宽度变窄的数值如下表。 挤干辊与生产线不垂直使带钢侧向走偏示意图
T qbh
式中：T —— 某区域的带钢张力，kg； q —— 某区域的单位张力， kg / mm 2 ； b —— 带钢宽度，mm； h —— 带钢厚度，mm。
表2
镀锌线各区域单位张力参考数据表
生产线区域 开 卷
形 正常
式
单位张力（ kg / mm 2 ） 0.8～1.5 1.3～2.2 0.6～1.5 1.6～2.5 0.6～1.2 0.5～1.2 0.8～2.0 1.5～2.5 高张力区，专门控制