冷轧机组中张力辊组的设计

《一重技术》
冷连轧机组中张力辊组的设计
李海燕 １
（ １． 一重集团大连设计研究院工程师， 辽宁 大连 １１６６００）
摘要： 以鞍钢 １５００ ｍｍ 冷轧机组为例， 简要介绍张力辊组的设计及计算。 关键词： 张力辊组； 连轧机组； 工作原理； 结构； 计算 中图分类号： ＴＧ３３３．７＋２： ＴＧ３３３．１７ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １６７３－ ３３５５ （ ２００６） ０４－ ０００３－ ０２
２ 酸洗冷轧联合机组 ５＃ 张力辊结构
鞍钢１５００ ｍｍ 酸洗冷轧联合机组 ５＃ 张力辊处 于机组的头部， 实现从酸洗到冷连轧的过渡。带 材由酸洗线经 ５＃ 张力辊放大张力进入连轧机组。 而且在控制上西门子控制系统把 ５＃ 张力辊作为零 号机架。可见 ５＃ 张力辊在机组中的重要地位。
５＃ 张 力 辊 由 挂 胶 辊 、 压 辊 、 机 架 及 传 动 组 成 ， 结 构 简 单 ， 经 济 实 用 。 ５＃ 张 力 辊 虽 然 带 压 辊， 但压辊不传动， 在正常工作时不压下， 只有 在穿带及突然断带时压辊压下。所以在下面的计 算中， 按不带压辊的张力辊组计算。经校核不存 在打滑现象。张力辊辊面挂聚氨酯， 以增加辊子 与带钢之间的摩擦力。
ｈ１＝２ｐσｓ／Ｅ＝２×１．１×１１００／２×６１．５２．１×１０４＝３．５ （ｋｇ）
取 α′＝０．８α＝０．８×２２５°＝１８０°，
β′＝０．８×２２２°＝１７７．６°，
则有
! " ２ ２
Ｔ 弹．塑＝２ｂσｓ／Ｄ×１１２ ３ｈ － ｈ１
＝
２×１３ １
８０×６１．５ １００
×１ １２
!３×４．５２－ ３．５２ "
图１ 由欧拉公式可知
Ｔ１＝Ｔ２ｌμα 式中， μ—带钢与辊面的摩擦系数， 对于钢辊 μ＝
０．１５￣０．１８， 对于橡胶辊 μ＝０．１８￣０．２８， 橡胶 辊使用以后被磨光， 其摩擦系数比上述值 降低 ５０％左右； ｌμα—张力扩大系数。 由于带钢具有一定的刚性， 不是完全的柔软
收稿日期： ２００６－ ０７－ ２４； 修回日期： ２００６－ ０８－ １０
在连轧机组中由于带钢压下量比较大， 要求 机前张力大， 例如鞍钢 １５００ ｍｍ 酸洗冷轧联合机 组， 带材由酸洗机组进入冷连轧机不经过开卷， 所以用两台张力辊组进行分段张力控制， 增大连 轧机入口侧张力。张力辊组还有稳定机组张力、 减小张力波动、控制机架入口侧速度的作用， 不 同机组有不同的用法。例如： 鞍钢 １７８０ ｍｍ 酸洗 冷轧联合机组， 由酸洗过来的带材经过 ５＃、６＃ 张 力辊， 进入纠偏辊然后进入轧机列， 这种布置使 纠偏辊离轧机较近纠偏效果好。
张力辊组输出的张力值：
! " Ｔ２＝
２
Ｔ＋Ｔ弹．塑－ ０．８ｂｈｖ
μβ′
ｌ ＋Ｔ弹．塑
＝ !１０ ９０８＋６２３．６７－ １２４．２ "×１．８６＋１２４．２
＝２１ ３４２ （ｋｇ）
上述计算表明， 张力辊组所能产生的张力值
为 ２１ ３４２ ｋｇ。 这 一 数 值 大 于 设 计 要 求 值 １２ ５００
３ 张力辊组的设计计算
下面以鞍钢１５００ ｍｍ 酸洗冷轧联合机组机架 入口侧 ５＃ 张力辊为例， 计算张力辊产生的张力及 张力辊的传动力矩， 见图 ２。
图２
已 知 ： 带 钢 宽 度 ｂ＝１ ３８０ ｍｍ， 带 钢 厚 度 ｈ＝
４．５ ｍｍ； Ｅ＝２．１×１０６ ｋｇ／ｃｍ２； σｓ＝６１５ Ｎ／ｍｍ２； 张 力 辊组入口端张力 Ｔ１＝５０ ｋＮ； 而出口端张力 Ｔ２＝１２５ ｋＮ； 带钢运行速度 ｖ＝３００ ｍ／ｍｉｎ； 张力辊直径 １ １００
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Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｒｏｌｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｉｎ Ｃｏｌｄ Ｔａｎｄｅｍ Ｍｉｌｌｓ Ｌｉ Ｈａｉｙａｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｎｓｉｏｎ ｒｏｌｌ ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ， ｔａｋｉｎｇ Ａｎｓｔｅｅｌ １５００ ｍｍ Ｃｏｌｄ Ｔａｎｄｅｍ Ｍｉｌｌｓ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｔｅｎｓｉｏｎ ｒｏｌｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ； ｔａｎｄｅｍ ｍｉｌｌｓ； ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ； ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ； ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
１＃ 辊子的传动力矩 Ｍ１：
#! " $ Ｍ１＝
２
Ｔ１ ＋Ｔ弹．塑－ ０．８ｂｈｖ
!ｌμα′－ １ "ｄ２
＝ %!５ ０００＋６２３．６７－ １２４．２ "!１．８７－ １ "&×１．１／２
＝３ ０３４ （ｋｇ·ｍ）
１＃ 辊子的转速 ｎ１： ｎ１＝ｖπ／Ｄ＝３ ００３．１４×１．１＝８６．９ （ｒ／ｍｉｎ） １＃ 辊子的传动功率 Ｎ１ 为： Ｎ１＝Ｍ１ｎ１／９７５＝３ ０３４×８６．９９７ ５＝２４０．４ （ｋＷ）
ｍｍ； α＝２２５°β＝２２２°， μ＝０．２， 带 钢 拖 动 张 力 辊 ，
张力辊处于“发电”状态。
解： 带钢在张力辊组上运行时产生的离心力
Ｔ 离＝０．８ｂｈｖ２＝０．８×１．３８×４．５×!３００／６０ "２ ＝１２４．２ （ｋｇ）
! " Ｔ 弹．塑＝２ｂσｓ／Ｄ×１／２
２２
３ｈ － ｈ１
其中
１ 工作原理
张力辊的设计计算主要是计算张力的变化来自百度文库 律及传动力矩。
带钢包绕在张力辊上， 在包绕接触处产生摩 擦力， 使出口张力与入口张力按某种规律变化， 借此改变张力值， 对机组实现张力控制。
如图 １ 张力辊在发电状态下工作， 即带钢的 张力带动张力辊作旋转运动， Ｔ２＞Ｔ１， 其 中 ， Ｔ１— 入口张力； Ｔ２—出口张力； α—包角。
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２００６ 年第 ４ 期（ 总 １１２ 期）
体， 因此不能紧密地贴在辊子表面上。实际包角 α′应小于理论包角 α （如图 １）。实际包角 值 α′不 能 由 理 论 计 算 求 得 ， 可 用 实 验 求 得 ， 可 取 α′＝ （０．８￣０．９） 。 一 般 来 说 ， 带 钢 厚 度 越 厚 ， α′值 越 小。
ｋｇ。实际使用上， 由于张力辊辊面 磨 光 ， μ值 降
低， 实际值往往比上述计算值要低。所以张力辊
组符合设计要求。
２＃ 辊子的传动力矩 Ｍ２ 为：
%! " & Ｍ２＝
２
Ｔ＋Ｔ弹．塑－ ０．８ｂｈｖ
!ｌμβ′－ １ "Ｄ／２
＝ %!１０ ９０８＋６２３．６７－ １２４．２ "!１．８６－ １ "&×１．１／２
＝６２３．６７ （ｋｇ）
１＃ 辊子张力扩大系数， ｌμα′＝１．８７
２＃ 辊张子力扩大系数， ｌμβ′＝１．８６
那么
１＃ 辊子所产生的张力值
Ｔ＝ （Ｔ＋Ｔ 弹．塑－ ０．８ｂｈｖ２） ｌμα′＋Ｔ 弹．塑 （ｋｇ）
＝ （５ ０００＋６２３．６７－ １２４） ×１．８７＋４＋６２３．６７
＝１０ ９０８ （ｋｇ）
鞍钢 １５００ ｍｍ 酸洗冷轧联合机组， 由酸洗过 来 的 带 材 经 过 ５＃ 张 力 辊 、 纠 偏 辊 ， 然 后 进 入 ６＃ 张力辊再进入轧机列。这种张力辊布置形式主要 是将 ６＃ 张力辊靠近机架， 纠偏辊对中后， 经过 ６＃ 张力辊使带钢进入轧机前张力比较稳定， 张力测 量数值精确， 而且张力辊靠近轧机使带材秒流量 利于控制。
＝５ ３９６ （ｋｇ·ｍ）
２＃ 辊子的转速 ｎ２： ｎ２＝ｎ１＝８６．９ （ｒ／ｍｉｎ） １＃ 辊子的传动功率 Ｎ１ 为： Ｎ１＝Ｎ１ｎ１／９７５＝５ ３９６×８６．９／９７５＝４８０．９ （ｋＷ）
４结语
张力辊组在冷连轧领域应用比较广泛， 通过 计算分析， 能够更好地合理布置机组设备， 从而 实现更好地张力控制， 达到机组张力的合理匹 配， 获得更高的产品质量。