本文詳細分析了帶鋼在運行過程中跑偏產(chǎn)生的原因、特點及其類別。針對帶鋼的跑偏現(xiàn)象,進行了深入研究,提出了糾偏的措施,也探討了各種設(shè)計方法的可行性和有效性,從而為選取最佳的設(shè)計方案提供依據(jù)。
帶鋼跑偏原因分析
工程設(shè)計和應(yīng)用中,無論帶鋼形狀的板形缺陷、塔形卷曲、處理線設(shè)備安裝偏差及調(diào)整不當(dāng)、處理工藝對帶鋼的影響等都會導(dǎo)致運動的帶鋼在生產(chǎn)線上發(fā)生偏移。
1.1.帶鋼的板形缺陷。 各種形式的板形缺陷主要有:帶鋼斷面形狀、平坦度、帶頭焊接沒對齊或偏斜。當(dāng)帶鋼在運動過程中,它的形狀并不能得到糾正。依照拱形的大小,會產(chǎn)生相應(yīng)大小的跑偏。
1.2.設(shè)備精度。包括轉(zhuǎn)向輥、張力輥及活套車等安裝精度、夾送輥壓力不均、各種輥子輥面不均勻磨損等因素均會造成帶鋼橫向跑偏。
根據(jù)帶鋼的運行行為,輥子上的帶鋼總是趨向于以90°的夾角垂直輥子軸線方向運行。事實上,輥子軸線不平行,甚至帶鋼拱形都會導(dǎo)致帶鋼進入輥子的角度偏離90°。偏離的大小,記為跑偏角。
為帶鋼跑偏速度,mm/s;為跑偏速度系數(shù),其大小與輥子表面狀態(tài)、帶鋼與輥子包角等有關(guān),理想狀況下可取1.0;為輥子圓周線速度,mm/s;—跑偏角度。
實際上,各種輥子在長期運行過程中,由于單邊磨損大而成錐形。由于錐形輥使帶鋼張力分布不均勻,使帶鋼總是向粗的一端跑偏,而錐度的大小影響了跑偏的速度。
1.3.張力控制
帶鋼張力波動,特別是由于帶鋼張力不足或張力控制調(diào)整不當(dāng),會引起帶鋼張力的強烈波動,從而造成帶鋼運行過程中橫向跑偏。
高的單位面積張力可以消除部分帶鋼彎曲及本身缺陷,從而每個轉(zhuǎn)向輥上帶鋼的橫向偏差都會得到消減??墒?,由于帶鋼的材料屬性以及用于控制帶鋼張力的張力輥的驅(qū)動運行的限制,帶鋼張力增加是受限制的。
帶鋼對中糾偏控制措施
通過上述跑偏原因的分析,在實際的生產(chǎn)過程中,為了減小跑偏量,相應(yīng)可以采取如下措施:
2.1.保證輥子圓柱表面制造精度和機組安裝精度。問題在于,即使保證了安裝精度,待投產(chǎn)以后,由于基礎(chǔ)下沉和輥面磨損等因素,也會直接影響初安裝精度和初制造精度,因此這種方法不能從根本上解決問題。
2.2.增大張力。這樣可以減少帶材跑偏,但是不能完全消除。由于張力增大,使設(shè)備重量增大,投資也相應(yīng)地增大。
2.3.放寬輥子輥面寬度。這樣可以達到粗定心,但是不經(jīng)濟。
2.4.降低機組速度。機組速度過低直接影響生產(chǎn)效率。
上述這些措施在實際應(yīng)用中,并不是十分理想,經(jīng)濟效果差。實際設(shè)計當(dāng)中通常采用電子液壓閉環(huán)控制系統(tǒng)來進行糾偏。
常用的帶鋼對中糾偏控制方式
在實際應(yīng)用中,通常有四種常用的對中糾偏控制方式:
3.1.機械式:如能自動定心的雙錐輥,導(dǎo)向軌等。
3.2.電動式:采用光電檢測器,將偏離信號送至控制柜,從而控制直流電機進行糾偏。
3.3.氣液方式:采用氣動檢測噴嘴,通過膜片控制射流管噴射的油壓推動滑閥控制油缸進行糾偏。
3.4.光電液方式:采用光電檢測器將偏離信號經(jīng)放大器放大,控制電液伺服閥推動油缸進行糾偏。
這四種控制方式中前三種糾偏速度較慢,滿足不了現(xiàn)代化高速生產(chǎn)的需要。而第四種控制方式采用的是電液伺服控制,這種控制方式的信號傳輸快,電反饋和校正方便,它的檢測精度高,檢測光電頭距離大,可達一米左右,可直接方便的裝在帶鋼運行線路上。而且系統(tǒng)動態(tài)性能好。
運用光電液方式來控制對中糾偏的好處在于采用連續(xù)的閉環(huán)控制,首先通過光電傳感器測出帶鋼位置偏差,并將偏差值變?yōu)殡娦盘柡筝斎氲诫娨核欧到y(tǒng),伺服系統(tǒng)中伺服比例閥根據(jù)信號大小驅(qū)動液壓缸,使傳動裝置作相應(yīng)的移動,這樣帶鋼可準(zhǔn)確地行進在預(yù)先調(diào)整好的位置上。
光電液這一常用的對中糾偏控制方式,可以歸納為以下三種:
3.4.1.開卷控制
為了使帶鋼開卷后準(zhǔn)確地送入加工生產(chǎn)線,通常要安裝對中(CPC)或?qū)吋m偏裝置(EPC),對帶鋼位置的偏差進行糾正。
開卷機附近有大量的輔助設(shè)備,不可避免地使測量系統(tǒng)安裝在固定導(dǎo)向輥后面,測量系統(tǒng)的調(diào)整過程因而產(chǎn)生時間延遲,這將極大的影響閉環(huán)的穩(wěn)定性,尤其是帶鋼低速時。針對這種現(xiàn)象,采用時間差補償技術(shù),可以在控制回路中解決不同速度的帶鋼的控制偏差及卷筒的位置調(diào)節(jié)。通過電液伺服閥及通過伺服油缸驅(qū)動開卷機,使卷筒橫向移送,有效地防止了跑偏現(xiàn)象。
3.4.2.中間糾偏控制
為了控制帶鋼在許可的限定范圍內(nèi)行進,通常在加工生產(chǎn)線的中間位置安裝對中糾偏裝置,使帶鋼重新回到預(yù)定位置上。 糾偏輥要產(chǎn)生足夠的力矩,改變帶鋼的位置,但又不影響帶鋼質(zhì)量,糾偏控制器比較當(dāng)前值和設(shè)定值,并計算其偏差,控制放大器輸出信號,經(jīng)功率放大器轉(zhuǎn)換成電液伺服閥要求的范圍,伺服閥控制液壓油的比例流動到伺服油缸,從而產(chǎn)生足夠的控制力矩以快速移動設(shè)備。
3.4.3.卷取機控制
為了使帶鋼卷取后卷邊平整,通常要安裝對邊糾偏裝置,對帶鋼位置進行跟蹤,使帶卷的一邊平齊。其對中糾偏方式同開卷機控制。
帶鋼跑偏的原因雖然是多方面的,但是只要我們在實際的應(yīng)用當(dāng)中,采用合理的對中糾偏解決方案,“跑偏”這一現(xiàn)象是可以被消除的。