张力计辊设计使用问题讨论

王利锋

摘 要：在冷轧厂轧机、平整机、光整机前后均设计有张力计辊以用于钢带张力测量、反馈以进行动态控制，在使用过程中经常出现辊面打滑，从而影响扳面质量。

关键词：冷轧；张力计辊；问题

1 张力计辊的工作原理

张力计工作原理，它是通过压头传感器测出经过测张辊的钢带的压力，经过信号处理单元，转换为张力，经接口传输至自动化系统，用于钢带的张力闭环控制。直接和间接控制是连续热镀锌生产线主要使用的张力控制方法，是在自动化控制系统中的传动部分和一级PLC部分中加以实现的。如图1所示。

2 张力计辊的影响因素分析

在冷轧及其产品深加工生产线中，张力计辊均为被动辊，由钢带带动而转动。钢带在辊上包角2ɑ，在张力T作用下在钢带表面形成正压力N，进而产生辊面与钢带间静摩擦力F形成动力矩Md带动辊子转动，同时在辊子轴承处产生摩擦力矩Mf，当动力矩Md不足以抵抗摩擦力矩Mf时就会产生打滑现象，另外在钢带加减速时还需足够动力矩能够满足加速力矩要求。

2.1 张力

一般来说，张力是按照轧制工艺要求设定的，在此适当提高张力可有效提高辊子工作的可靠性，特別是在辊子使用寿命后期辊面粗糙度下降后适当调整可延长辊子使用周期。

2.2 辊径D及辊子转动惯量G

一般按照最大钢带厚度H与辊径D比值限定辊子最小直径以防止钢带表面变形突破上限要求，但D值增大会增加辊子的转动惯量，增加加减速时对动力矩的要求，须对辊子壁厚、结构进行优化设计以降低转动惯量并保障基本刚度、强度要求。

2.3 辊面与钢带摩擦系数f

辊面保持基本的粗糙度水平以满足辊面与钢带间的摩擦系数要求，在使用一个周期、辊面粗糙度下降不能提供足够的动力矩时需进行辊面修磨以恢复粗糙度设计值。

2.4 包角2ɑ

适当增加包角可以提高辊子工作可靠性，特别是在辊子使用寿命后期辊面粗糙度下降后适当调整可延长辊子使用周期，但过度增加包角会大幅提高辊子所受水平分力，降低压力传感器及轴承座工作的可靠性。

2.5 滚动摩擦系数f1

合理的轴承选型、有效的润滑、标准的装配与维护可保证滚动摩擦系数f1维持在设计范围内，以避免产生过大的阻力矩。

2.6 加减速率a

减小a值可降低对动力矩的要求，一般在现场使用过程中当加减速时出现辊面打滑的苗头既意味着辊子已到使用极限，需要立即采取措施。

3 张力计辊的使用及维护

在带钢张力作用下张力计辊会产生一定的挠曲变形，若挠曲变形量较大将会影响带材的板形质量，因此需要保证张力计辊具有足够的刚度，因此通过增加辊体半径可有效提高张力计辊的抗弯刚度。但由于张力计辊为从动辊，通过带钢与辊面间的摩擦力驱动，在带钢加减速的时，如果张力计辊的惯性量过大，易引起带钢与辊面间产生滑动。因此还要降低辊体转动时的惯性量，通常张力计辊采用空心筒结构。

在现场使用过程中，辊子结构及安装位置已定，即2ɑ值、D值、G值已定，正常情况下需对辊子进行周期维护以保证轴承润滑良好，同时定期检测辊面粗糙度以保证足够的动力矩，特殊情况下进行张力、加减速率调整以避免辊面打滑，还可微量调整辊子标高以适量增加包角以提高动力矩。