覆膜机在彩涂钢板中的运用

磁粉制动
样偏差值得到，由软件实现。∞＝∑：一∽从而控制系
统张力的稳定。采用增量式ＰＩＤ控制策略主要是为
力检溯辊
实现系统响应的快速性（比例Ｐ环节），抑制系统 超调量（积分ｌ环节）和提高系统控制精度（微分Ｄ 环节）。
４．２．３磁粉制动器的工作原理：
图３ ＳＣ．５４２ ＳＴＳｌ５自动张力仪控制示意图
磁粉制动器是由传动单元（输入轴）和从动单元
图４
刊糕Ｈ翳动冀
—１限幅广一ｌ丽动嚣
‘＿＿・＿＿＿Ｊ Ｉ
孱—一
ＰＩＤ控制系统框图 控制规律为 △ｕ（ｋ）＝ｋＰ△ｅ（ｋ）＋ｋｌｅ（ｋ）＋ｋＤ【△ｅ（ｋ）一△ｅ （ｋ－Ｄ】（１） 其中ｋｅ（ｋ）＝ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１） 代人式（１）得 △ｕ（１（）＝（ｋＰ＋ｌｄ＋ｋＤ）ｅ（ｋ）－（ｋＰ＋２ｋＤ）×ｅ（ｋ－Ｉ卜 ｋＤｅ（ｋ－２）（２） 式ｅｅ：ｅ（ｋ）为给定值与反馈值之间的偏差； 印为比例系数； 心为积分系数： ｋＤ为微分系数； ｋ为采样序列，ｋ＝－ｌ，２，３，… 在张力控制的过程中，对系统张力每１０ｍ ｓ采 样一次，将采集到的数据与张力控制器给定的参考 值进行比较，得出偏差ｅ（１（），Ａ ｕ（ｋ）通过前后３次采
万方数据
第ｌ期
覆膜机在开发彩涂家电‘度中的应用
・３０・
ｖ一一线速度（ｍ／ｓ） ４．２．４覆膜机恒张力控制工作过程 由前述可知，覆膜机恒张力工作过程为： ａ、初始（接膜）状态此时Ｇ－－－Ｏ 首先设定系统张力和电流输出（防止磁粉制动 器过流），覆膜机初始（接膜）工作时，由于膜未 与带钢粘合，膜处于松弛状态，未产生放膜速度 （Ｖ１），此时张力测量辊压头检测压力Ｇ＝Ｏ，由上 式可知，反馈值Ｆ＝０，因此偏差量ｅ（ｋ）＝设定值Ｒ， 此时控制器输出最大电流，经电流限幅后输出给磁 粉制动器（此电流＝设定电流），由于磁粉制动器的 ●稳定的滑差转矩 当激磁电流保持不变时，其传达之转矩不受传 动件与从动件之间差速（滑差转速）之影响，即静 力矩与动力矩无差别。因此可以稳定地传达恒定之 转矩。此特性若运用于张力控制，则用户只需调节激 磁电流之大小，便能准确控制并传达所需转矩，从而 简便、有效地达到控制卷料张力的目的，如图６所示： 制动力矩与电流成线性关系，因此磁粉制动器产生 转矩Ｍ，转架制动。 ｂ、覆膜工作状态 此时Ｇ＃０
引言
彩色涂层板具有色彩艳丽、耐腐蚀性强、使用 寿命长、加工成型方便、生产投资成本低、环境污 染小等优点，被广泛应用于建筑行业等各个领域。 我国彩涂板行业比国外起步晚，自武钢１９８７年从 英国戴维公司引进年产６．４万吨彩涂生产线和宝钢 １９８８年９月从美国维恩（ＷＥＡＮｙｈ司引进年产２２．７ 万吨涂层钢板生产线后，国内其他大型钢铁企业一 直没有彩涂机组的投资建设。直到２０００年随着国 内对彩板需求量的扩展，一大批彩涂机组相继投产， 国内彩钢行业进入了高速增长期，至２００４年底， 国内彩涂机组生产共有１８８条，年生产能力８万吨 以上的约７０条，总产能约达９９０万吨。２００６年全 国彩涂机组生产能力达到１７００余万吨。彩涂钢板 市场明显呈现出高端产品供不应求与普通产品供大 于求的状况。彩涂产品消费约８０％集中在建筑行业。
３．１转向辊： ３．１ｌ用途：将钢带引入并导向。 ３．１．２主要技术性能规格：辊子直径：０５２０ｍｍ，辊 子长度：１５００ｍｍ ３．１．３结构特征：主要由辊子、轴承座及支架等组成。 辊子整体焊接后加工，表面镀硬铬，不传动。轴承 座为标准型式，调一ＩＳ、＂球轴承。支架为型钢及钢板焊 接而成。 ３．２送膜开卷机构
３．２．２主要技术性能规格：双轴转塔式，开卷直径 ５００ｍｍ。转塔驱动：齿轮电机０．７５ＫＷ×１／３０。导向 辊：中８０ Ｘ １５００ｍｍ，铝辊展平辊：中８０ 螺旋线沟槽铝辊。 ３．２．３机构特征：膜开卷装置由气涨芯轴及左右机架 组成，膜卷套在气涨芯轴上，开卷位置为两个工位， 机架由翻转电机带动正反旋转，可实现快速换卷。 左右机架为链板结构，由托辊将芯轴固定。芯轴传 动端设有磁粉制动器，以建立膜开卷张力。膜开卷 装置由液压缸驱动，可在垂直机组作业线方向浮动。 ３．３覆合装置
２膜工艺的走向及设备的布置与组
成
图ｌ设备布局图
ｌ、硝力辊２、ｌ撑转向辊３、吊卷装置４、送膜开卷机架５、磁粉制动器６、接膜压辊７、导辊８、张力检测装置９、 展平辊１０、覆合装置 １ｌ、４Ｉｆ转向辊１２、３｝｝转向辊１３、纠偏检测装置１４ ２｝｝转向辊
３．２．１用途：将薄膜打开和展开送入复合装置。
３主要设备性能技术参数：
（输出轴冶并而成。在两组单元之间的空间，填有粒
状的磁粉。当磁性线圈不导电时，转矩不会从传动 轴传于从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力 的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间 会把转矩传达。 ●激磁电流与转矩成线性关系 磁粉制动器是根据电磁原理并利用磁粉来传达 转矩的，其传达之转矩与激磁电流基本成线性关系。 因此，只要改变激磁电流之大小，便可轻易地控制 转矩之大小。正常情况下，在５％至１００％的额定转 矩范围内，激磁电流与其传达之转矩成正比例线性 关系，如图５所示：
ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｎｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｌｏｒ ｃｏａｔｅｄ；Ｆｉｌｍ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｒａｋｅ：Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
目前，由于受国内产能过剩尤其是低档产品产能过
张力控制仪选用：ＳＣ．５４２Ａ；压力传感器选用： ＳＴＳ．１５磁粉制动器选用：ＦＺ２５Ｊ； ４．２．２张力控制策略 覆膜机张力控制系统中，张力控制主要由张力 控制器实现，张力控制器通过对压力（张力）实时 连续采样，经系统ＰＩＤ计算并与设定值比较后，输 出电流控制磁粉制动器的动作以控制转架的转速 （放膜速度（Ｖ１）），放膜速度（Ｖ１）与带钢速度 （Ｖ）共同作用使膜张紧产生张力，实时调整放膜 速度（ＶＩ）与带钢速度（Ｖ）比值实现膜张力恒定。 控制系统原理框如图４所示。
１设备改造的主要技术参数
万方数据
Hale Waihona Puke Baidu
・２７・
覆膜机在开发彩涂家电板中的应用
第１期
机组速度：６０ｍ／ｍｉｎ，辊面宽度：１５００ｍｍ，材 料宽度：１３５０ｍｍ，料卷外径：６００ｍｍ，张力范同：
３－－３０Ｋｇｆ
２．１新增设备工艺流程走向： ４｛｝ｆ张力辊－转向辊ｌ・转向辊２一转向辊３．送膜开 卷机构．张力机构（磁粉制动器）．张力检测装置．纠 偏对中机构．展平辊．覆合装置．转向辊４一活套 ２．２设备布置及组成（如图ｌ所示）：
当膜与带钢粘合后，压辊压下，膜随带钢运动 张紧，张力测量辊检测到压力Ｇ，由上式可知，此 时产生偏差量ｅ（ｋ），当压力Ｇ＞设定值Ｒ时，偏 差量ｅ（ｋ）＜０，系统减小电流输出，磁粉制动器力矩 Ｍ减小，转架旋转放膜，产生放膜速度Ｖｌ，当放膜 速度ＶＩ＞带钢速度Ｖ时，张力测量辊检测到压力 Ｇ＜设定值Ｒ＇偏差量ｅ（ｋ）＞Ｏ 系统增大电流输出，磁粉制动器力矩Ｍ增大， 放膜速度Ｖｌ减小。如此只要实时调整放膜速度Ｖ１ 保证压力Ｇ趋近与设定值＆就保证了覆膜过程中 张力的恒定。
Ｇ＝Ｆ（ＣＯＳｄ ｌ＋ＣＯ￥Ｏｔ２）＋ＫＷ
Ｇ．张力传感器负荷． Ｆ．膜所受张力 Ｗ．张力检测辊、轴承重量 Ｋ．张力检测辊安装系数 因此系统要做到恒张力（Ｆ），实际就是保持张 力测量辊所受的压力（Ｇ）恒定，要保持张力测量 辊所受的压力（Ｇ）恒定就要实时调整放膜速度Ｖ１ 与带钢速度Ｖ的比值，使压力Ｇ趋近于设定值，实 现恒张力控制。 ４．２张力系统组成和工作原理 ４．２．１系统组成 覆膜机为实现覆膜过程中张力恒定，采用张力 控制器，磁粉制动器，压力传感器构成张力闭环调 节控制系统，以实现覆膜过程中的张力恒定，系统 组成如图３所示。
四川有色金属
Ｓｉｃｈ ｕａｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ
Ｍｅｔａｌｓ
文章编号：１００６－４０７９（２０１０）０１—００２６．０５
覆膜机在开发彩涂家电板中的应用
李 伟
（攀钢成都板材有限责任公司，四川成都６１０３０５）
摘要：本文从攀钢开发家电彩涂覆膜板的必要性出发，着重见绍了开发覆膜家电彩涂 板覆膜机改造的设备选型，并分析了覆膜机张力控制策略和实现自动控制恒张力的过程。 关键词：彩涂板；覆膜；磁粉制动器；张力控制；改造 中图分类号：ＴＨ０６１ 文献标识码：Ａ
４．１覆膜机张力形成机理
图２张力形成机理简图 由上图可知，膜张力是由转架和带钢相互作用 形成，膜与带钢粘合后，压辊将膜压紧在带钢表面， 膜随带钢运动，产生放膜速度Ｖｌ，放膜速度Ｖｌ与 带钢速度Ｖ共同作用从而产生张力，张力的大小取
万方数据
・２９・
覆膜机在开发彩涂家电板中的应用
第ｉ期
决于张力测量辊所受的压力（Ｇ）决定，由于
Ｘ
１５００ｍｍ。
万方数据
第１期
覆膜机在开发彩涂家电板中的应用
・２８・
３．３．１用途：将已经预涂了胶粘剂的塑料薄膜在常温 下与涂层板直接复合，用以避免彩涂板在运输及加 工过程中损伤涂层外观。 ３．３．２工作原理： 膜卷开卷后经转向导辊及展平辊到达贴膜机，经人 工辅助与钢带进行贴合，贴膜机的辊子由气缸压下 对膜与带钢进一步贴合。保护膜主要为聚乙烯（ＰＥ） 材料，胶粘剂采用聚丙烯和聚氨酯。 ３．３．３装置组成 主要由复合辊、复合间隙调整机构、机架、升 降机构等组成。 复合辊为双辊，上辊气缸驱动。下辊无驱动但 可手动升降。机架为焊接钢结构，升降机构由气缸 驱动上辊进行贴合。 上复合辊：中３００×１５００ｍｍ。 下复合辊：中３００×１５００ｍｍ。 ３．４纠偏装置 采用气液纠偏控制系统，伺服液压缸驱动，直 线导轨往复移动。浮动距离：±５０ｍｍ 纠偏系统 主要功能：防止保护膜跑偏。
Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｃｏｌｏｒｅｄ ＬＩ Ｗｅｉ （Ｐａｎｚｈｉｈｕａ Ｉｒｏｎ ａｎｄＳｔｅｅｌ Ｓｈｅｅｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｊ Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０３０５） Ａｂｓｔａｃｔ：Ｔｈｉｓ ＰａＤｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｉ＇ｏｍ ｔｈｅ Ｐａｎｚｈｉｂｕａ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ｎｅｅｄ ｔｏ ｓｔａｒｔ Ｃｏｌｏｒｅｄ ｆｉｌｍ ｆａｃｅｄ ｐｌｙｗｏｏｄ，ｓｅｅ ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｐｐｌｉａｎｃｅ ｃｏｌｏｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏＩ
剩与建筑行业市场需求的直接影响，国内彩涂机组 作业率较低，那么探索、开发新的需求增长点成为 一个关键任务。国内家电用彩板９５％以上靠进口， 缺口很大，而中国家电生产厂家多、国内外对产品 需求量大，随着家电行业特别是代替人们家务劳动 的白色家电的迅猛发展，开发家电用彩色涂层板成 为当前彩涂机组提高工艺质量控制水平、管理水平 和提高产量的一个良机。 攀钢彩涂线在设计时对产品的定位是中高档建 筑用彩板，生产线无覆膜装置。近年来由于全球经 济的发展是以节能与环保为方向，传统的喷涂家电 板将会逐步被辊涂环保涂层所取代，家电或家俱用 彩板的需求量有快速增长。公司在开发家电彩板新 产品时，必然遇到了在线产品不能覆膜的问题，因 此必须对现有生产线进行技术改造，增加覆膜机。
设备组成：气、液纠偏系统一套；安装支架等。 功能：自动／手动／中心定位 ３．５膜卷吊运 ３．５．１用途：将新膜卷吊往开卷架，实现膜卷更换。 ３．５．２主要技术性能规格： 起吊重量：Ｍａｘ
５００ｋｇ
４覆膜机的张力控制
在覆膜机覆膜过程中，保持膜所受张力恒定是 保证成品质量的一个重要条件。如果张力过大。则 膜与带钢间受力过大从而造成膜被拉变形甚至被拉 断。反之，若张力过小，则膜会松散，在带钢表面 覆膜会产生褶皱、气泡等质量缺陷，甚至膜会缠绕 到其他传动辊上。为了避免上述问题的发生，需要 在覆膜过程中能自动调节膜张力并使之控制在一定 范围内保持稳定。