带钢跑偏控制

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对于焊接在推杆下部的齿条,采用 35 CrMo 锻 钢,按 8 级精度制造。由于齿条的齿较宽 =520 mm,所以在制造时,沿齿宽方向加工成鼓形(其圆 弧半径为 5 500 mm),制成鼓形齿,以改善载荷沿 接触线方向的分布、改善传动质量,提高齿条传动 的啮合性能、承载能力。锻件必须进行探伤检查,
不得存在任何缺陷,且先只进行粗加工,待焊接于 推杆上后,再进行精加工,必须保证焊接质量。推 杆整体制造完后,保证齿条齿面调质硬度不得低于 220HBS。整件焊接好后,推杆和齿条必须满足图 纸上形位公差要求,不得产生变形。 4.7 其它
对 于 推 钢 机 底 座 和 箱 盖,本 次 设 计 为 ZG270-500 材质的铸钢件。在制造时,铸件不得存 在任何影响其强度的缺陷,铸件在加工前须进行退 火处理,以消除内应力。并且要求一次装夹就完成 箱体上全部轴承孔的镗孔,以保证箱体的精度和形 位公差要求。上、下箱体的连接采用 4 颗铰孔螺 栓,以保证整个箱体各相对位置的准确。 4.6 推钢机的齿条
No. 3 September 2007
加了一个逆时针的力矩 (如图所示)。由于辊子 是轴向固定的,根据作用力和反作用力原理,辊子 对带钢有一个顺时针的力矩 ′(图中未标出),这 使得带钢产生了左移的趋势。如果带钢能够克服 辊子对带钢的横向静摩擦力,带钢将向左偏移,一 直运动到带钢的张力分布均匀为止。利用张力分 析可以分析一些较为复杂的跑偏现象,例如锥辊效 应导致的跑偏和夹送辊两端压力不均导致的跑偏。
带钢在通过夹送辊时,夹送辊主动,带钢被动。 如果夹送辊两端压下量不一致,导致两端压力不 均,会使带钢张力发生如图 4 所示的变化。这相当 于对带钢施加了一个逆时针的力矩 。同理,如果
引起带钢跑偏的因素很多,要在数量上精确确 定机组带钢的跑偏量和跑偏方向很困难。随着工 艺参数、来料情况及机组设备状态的变化,带钢的 跑偏也随之变化。但是,我们可以利用带钢的跑偏 机理,抑制和纠正带钢的跑偏。根据控制跑偏措施 的出发点不同,可分为防偏措施和纠偏措施。 3.1 防偏措施
P 型纠偏装置即比例动作纠偏装置,是应用最 为广泛的一种形式,适合使用在安装位置较为狭窄 的场合。纠偏框架的转轴位于入带平面内,通过纠 偏框架的旋转而移动出带侧。图 8 是一种典型的 双辊纠偏装置,2#辊和 3#辊是纠偏辊,两个辊子被 固定在一个框架上,框架可以绕转轴旋转,旋转平 面与进带平面垂直。当纠偏框架旋转时(旋转角度 一般在 6°以内),进带侧带钢被扭转了一个角度,在 这个过程中,带钢始终和 1#辊及 2#辊保持 90°的夹
比例纠偏的 3 个特点是:纠出不纠入、响应快、 安装位置相对较小。 3.2.2 I 型纠偏
I 型纠偏装置即积分纠偏装置。如果自由段距 离较长 (大于 20 倍带宽) 时可以考虑使用积分纠偏 装置。在这种情况下纠偏框架的旋转轴与板带方 向垂直。当带钢偏离机组中心线后,纠偏框架的旋
出带
4# 辊
1# 辊 进带
防偏措施的出发点是防止跑偏的发生,如果措 施得力,带钢在运行过程中不发生跑偏。常用以下 方法。 3.1.1 采用侧导板装置
这种装置通过对带钢两边的刚性限制,使带钢 运行在机组中心,用于带钢较厚、机组速度及张力 较低的场合以及带钢的穿带对中。否则将损伤带 钢边缘。一般在热轧线上使用较多。 3.1.2 在机组中适当设置定心辊
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角。所以根据带钢跑偏的受力分析,带钢和 1#辊 及 2#辊的相对位置保持不变。但是由于带钢被扭 转,带钢两边被弹性拉长,只有转轴附近的带钢保 持原有状态。这一变化使带钢的张力分布发生改 变,带钢两侧张力变大,张力的合力变大,但张力合 力的位置未变(这也从张力分析的角度证实了带钢 和 1#辊及 2#辊的相对位置保持不变)。这种张力 的改变对板形有不良影响,所以实际运用中,要求 进带距离足够长(一般要求≥2 倍带宽),从而缓解 这一矛盾。同理,纠偏框架旋转后,出带与 3#辊相 对位置不变,但是出带的中心线相对于机组中心线 偏移了距离 。如果进带侧和出带侧的距离是 (如 图 8),纠偏框架旋转角度是 ,则 = sin 。由此可 以看出,纠偏距离和旋转角度呈比例关系。所以, 这种纠偏装置被定义成比例纠偏装置。
Key words: strip, tension, misalignment, misalignment prevention, misalignment correcting
前言
在带钢连续处理作业线上,带钢跑偏不仅会影 响带钢质量,甚至会严重损坏机组设备,给机组的 稳定运行带来严重影响。特别是随着涂镀、连续退 火及酸轧联合机组的发展,机组处理的带钢长度 长、厚度薄及机组速度高和活套量的增加,为了保 证机组的稳定运行及获得边部整齐的带卷,对带钢 的跑偏进行研究和控制显得越来越重要。
中图分类号:TG335.5+6
文献标识码:A
Control for Strip Misalignment
Tang Ying
Abstract: The reason of the strip misalignment in continuous processing unit has been analyzed. The method of force analysis and tension analysis has been used to analyze two kinds of typical misalignment phenomenon. Measures for controlling the misalignment of strip have been presented in this paper as well.
工程师。
4
解,得到 1和 2, 1和 2有实际意义。 2使辊子沿轴 线转动, 1使辊子沿轴线向上移动。由于辊子被轴 向固定,所以根据作用力和反作用力原理,辊子对 带钢有与 1方向相反,大小相同的力 1′。 1′使带 钢产生移动到双点划线位置的趋势,如果 1′能够 克服辊子对带钢的横向静摩擦力,带钢就在 1′的 作用下移动到新的位置,直到带钢和辊子垂直, 没 有沿辊子轴线方向的分力。这种现象被 EMG 公司 (德国一家生产纠偏设备的公司)定义为“辊效应”。 EMG 公司对“辊效应”的描述如下:板带运行过程 中总是力图保持和进入辊子轴线夹角为 90°,我们 将其称为“辊效应”,实践中,这种几乎看不见的调 整总在进行。 2.2 带钢跑偏的张力分析
我们从带钢的张力分析着手分析带钢跑偏的 原因。如图 2 所示,带钢主动,辊子被动。当带钢 张力分布均匀,带钢将继续沿着原来的运动轨迹运 行。当带钢的张力分布发生变化,张力的合力与带 钢的几何中心不能重合,这时带钢相当于对辊子施
《重型机械科技》 HEAVY MACHINERY SCIENCE AND TECHNOLOGY
需要指出的是,防偏措施在不同程度上对带钢 表面产生损伤,影响了带钢表面质量。一般在成品 机组中不推荐使用。
约 2°
带 钢 运 行 方 向
3.2 纠偏措施 相对于防偏措施而言,纠偏措施是一种事后补
救措施。纠偏设备在探测到带钢发生跑偏后,驱动 执行机构动作,将带钢纠正到机组中心线。一般的 纠偏设备由 4 部分组成(见图 7)。根据纠偏方式 的不同,纠偏措施分为 P 型、I 型、PI型以及开卷机、 卷取机纠偏。 3.2.1 P 型纠偏
推钢机制造完后,在制造厂进行装配,保证各 安装尺寸及间隙,利用调整垫片调整双列圆锥辊子 轴承的安装间隙,确保转动部件转动灵活,推杆在 箱体内移动,不得有歪斜及卡阻现象。
推钢机安装完后,先进行空载试运行,一切正 常后,再进行带负荷试车。全部运转过程中,运转 应平稳、无冲击、无异常振动和噪音。
结论
本次设计的推钢机先后在新上的 4#、3#、2#加 热炉旁投入使用,运行了两年左右,使用效果良好。 经生产实践检验,设计是合理的、制造是合格的、安 装是成功的。
根据工艺要求,确定出推钢机的工作行程 0= 2.8 m,而本次又是采用辊道上料,所以根据检修要 求(推头要能退到辊道外侧),我们取推钢机的最大 推程 = 2.8 + 0.9 + 0.05 = 3.75 m。齿条前后齿 总长达 4.24 m 左右,能充分保证推钢机ห้องสมุดไป่ตู้大推程 时,齿轮齿条也不会发生“吊齿”现象。 4.5 推钢机的箱体
最常见的定心辊是双锥辊(如图 5)。两个锥 辊大端布置在内侧,辊面水平,当带钢经过双锥辊 时,根据锥辊效应,带钢两侧受到由边缘指向中心 的力矩 ,使得带钢自动运行到机组中心线。当带 钢跑偏时,带钢与跑偏侧的辊子接触较多,带钢边 缘与辊子的线速度差更加明显,锥辊效应更加突 出,带钢在这一侧受到的力矩变大,使带钢向辊子 中心移动。另一种较常见的定心辊是鼓形辊,原理 和双锥辊相似。
3# 辊
2# 辊
转轴
(下转第 11 页)
《重型机械科技》 HEAVY MACHINERY SCIENCE AND TECHNOLOGY
No. 3 September 2007
m/s。一般来说,影响推钢机生产率的主要原因是推 杆返回时的空载时间长。为了提高产量,在本次设计 中,我们采用变频调速电机,可以使推钢机在不同钢 坯情况下推速 可调,同时使推杆返回速度大于推速 ,以缩短空载时间,提高劳动生产率。 4.4 推钢机的推程
1 2
带钢运动方向
带钢跑偏的机理
带钢在连续作业处理线上,主要与各种辊子接 触,从力的角度来说,假如带钢受到的横向扰动力 不能克服带钢和辊子的横向静摩擦力,带钢是不会 跑偏的,假如带钢受到的横向扰动力能够克服带钢 和辊子的横向静摩擦力,带钢将偏离原来的运动中 心线,发生跑偏,直到横向扰动力又小于横向静摩 擦力,带钢停止跑偏,在新的中心线上继续运动。 带钢跑偏的方向要由分析后得出。 2.1 带钢跑偏的受力分析
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作者:唐 英 带钢跑偏控制
3.1.3 托辊前倾 如图 6 所示,托辊在水平方向上倾斜一个角度
布置,带钢沿图示方向运动。根据带钢跑偏的受力 分析,带钢和辊子之间夹角不是 90°,带钢将受到沿 辊子轴线的一个分力,这个分力使带钢向辊子一侧 移动,直到带钢和辊子的夹角变成 90°,带钢在经过 前倾布置的托辊时,带钢两侧受到指向中心的力。 当带钢跑偏时,与一侧的托辊接触较多,受到指向 中心的力变大,使带钢移动到机组中心线。一般用 于卧式活套摆动门。
带 钢 运 动 方 向
能够克服横向静摩擦力,带钢将向夹送辊开口度 大的一侧跑偏。
带钢 运动 方向
夹送辊对带钢的力矩
带钢对辊子 的力矩
控制对策
2.2.1 锥辊效应导致跑偏的张力分析
带钢对 辊子的 力矩
如图 3 所示,带钢主动,辊子被动。辊子在加 工时呈锥形或由于单边不均匀磨损而呈锥形。在 带钢的带动下,辊子以角速度 转动,但是辊面上各 点的线速度是不同的。大端线速度大,小端线速度 小。于是,带钢在运动过程中,小端一侧受到辊子 的阻力,张力分布 ( )如图 3 所示。这样,带钢对 辊子施加了一个逆时针的力矩 。由于辊子被轴 向固定,根据作用力与反作用力原理,辊子对带钢 产生一个顺时针力矩 ′,使得带钢有向辊子大端 移动的趋势。如果 ′能够克服辊子对带钢的横向 静摩擦力,带钢就会朝辊子大端移动,即发生跑偏。 2.2.2 夹送辊两端压力不均导致跑偏的张力分析
最常见的带钢跑偏现象可以用受力分析的方 法来分析,例如带钢和辊子的夹角不是 90°等。
如图 1 所示,带钢主动,辊子被动。带钢和辊 子的夹角不是 90°,带钢对辊子的力 也就不垂直 于辊子轴线。将 沿辊子轴线方向和其垂直方向分
收稿日期:2007 - 01 - 29 作者简介:唐英(1975 -),男,工程师,梅钢冷轧项目组区域
作者:唐 英 带钢跑偏控制
设计
带钢跑偏控制
唐英
(宝钢股份梅钢冷轧项目组,江苏 210039)
摘要:对带钢连续处理机组的带钢跑偏机理进行了详细的分析,提出综合运用受力分析和张力分析的方法,并运 用此方法分析了两种典型的跑偏现象。在此基础上介绍了连续机组中常用的控制带钢跑偏的措施。
关键词:带钢;张力;跑偏;防偏;纠偏
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