转向单辊纠偏装置纠偏效果分析

杨晓雯

河北钢铁集团邯钢冷轧厂河北邯郸056003

摘要：本文主要围绕着转向单辊纠偏装置展开分析，思考了转向单辊纠偏装置的设计和具体的使用的要求以及内容，并对如何更好的设计和应用转向单辊纠偏装置，以及纠偏的效果进行了探讨，可供今后参考。

关键词：转向单辊，纠偏装置，纠偏效果

前言

在转向单辊纠偏装置纠偏方面，一定要确保其纠偏的效果，所以，在设计转向单辊纠偏装置的过程中，就要考虑到纠偏装置是否可行，是否能够达到纠偏的效果。

1、带钢跑偏原因分析

在冷轧带钢精整线上，当带材呈现镰刀弯、瓢形等不平直板形，或旋转的辊子类设备制造精度低、安装偏差大时，带钢都会出现跑偏现象。即使上述情况处于理想状态，带材也会因辊子表面或轴承长期工作受到磨损而跑偏。可以说，精整机组中的带材跑偏是客观存在的。尤其在退火酸洗机组中，机组线较长，某些区段的带材张力较小，且为节省厂房空间带材往往分层叠加转向，而这些因素也都会使得带材跑偏的机会大大增加。如若不及时纠正跑偏的带材，不仅降低带材质量，磨损设备，甚至造成断带的重大事故。因此，在机组中合适布置一些纠偏设备是非常必要的。常见的纠偏设备包括：浮动开卷机、浮动卷取机、纠偏辊及侧导装置等，其中纠偏辊是中间段设备区非常重要的纠偏装置。

带钢运行中产生跑偏有多方面的原因：（1）带钢质量缺陷。如板形、板凸度缺陷，带钢焊接不齐，表面光洁度不均等，会在张力运行中造成侧向力或螺旋升角导致带钢跑偏。（2）设备制造安装。如运行辊子制造安装精度差，磨损不均导致带钢向一侧滑移。（3）工艺因素。如不均匀轧制、受热不均或张力波动等。

在带钢纠偏中使用最广泛的是光电伺服纠偏系统，即CPC/EPC系统。其对中度高，反应灵敏，可实现纠偏系统的位置闭环控制。

2、入口带钢水平或铅垂的转向单辊纠偏装置纠偏效果

入口带钢呈水平状态的转向单辊纠偏装置如图1中的转向纠偏辊装置7，其向右纠偏情形如图2所示。令纠偏辊直径为d，纠偏辊未摆动时入口带钢初入纠偏辊的相切接触线为CD;为纠正带钢跑偏，让纠偏辊摆动后，入口带钢初入纠偏辊的相切接触线变为C′D′，纠偏辊摆动中心O离辊距离为p，AB为垂直于入口带钢纵向中心线且在纠偏辊摆动后仍呈水平状态的一条离纠偏辊最近的线段。

图2入口带钢水平的纠偏辊向右纠偏状态

(图中双点划线所示为纠偏辊未摆动时状态)

(a)纠偏辊水平摆动状态;(b)纠偏辊铅垂摆动状态

1.纠偏辊2.入口带钢3.生产线的中心线

2.1入口带钢水平、纠偏辊水平摆动型式

由图2a可看出，当带钢在纠偏辊上向左跑偏后，让纠偏辊绕辊后方O点顺时针水平摆动T角，可使纠偏辊上带钢出口端产生向右初始纠偏量e=(d+p)sinT，如摆角T适宜，可使带钢出口端暂时摆到生产线上;同时，因纠偏辊摆动后入口带钢出现偏角T0=T，产生螺旋偏移作用，长为BD′的一段带钢在辊面上的右移螺旋纠偏量f=BD′?sinT，若纠偏辊转速为n(r/min)，或入口带钢行进速度为v(m/min)，则带钢右移螺旋纠偏速率为v′x=nπd?tgT0或v′x=v?sinT0(m/min)当带钢两侧张力原来近于相等时，纠偏辊顺时针水平摆动还会使带钢左侧张力变得大于右侧张力，促使带钢在辊面上向张力小的右侧滑移，使带钢在辊面上的右移量更加增大。不过，因活套两端转向辊相距较远，转向纠偏辊摆动角又不大，偏摆后对带钢各处张力影响较小，不会因纠偏辊偏摆而使带钢在辊面上产生太大滑移量，通常可只考虑螺旋纠偏作用。

例如WG冷轧硅钢片厂的此类纠偏装置取d=1.2m，p=50mm，T=6°，v=90m/min，则有e=131.4mm，v′x=9.41m/min=156.8mm/s。此计算值与现场观测结果比较接近。

此例表明:对于入口带钢呈水平状态的转向单辊纠偏装置，当带钢在纠偏辊上向左跑偏后，让纠偏辊顺时针水平摆动，可迅速实现带钢右移纠偏。同理，当带钢在纠偏辊上向右跑偏后，让纠偏辊逆时针水平摆动，可迅速实现带钢左移纠偏。

由上述分析尚可得出如下推论:对于入口带钢呈铅垂状态的转向单辊纠偏装置，采用纠偏辊铅垂摆动型式，纠偏效果也会很好。需要指出的是，有效初始纠偏量只起短暂纠偏作用，不可能阻止带钢继续向原跑偏方向跑偏;正向螺旋纠偏作用则是一种能持续进行的纠偏作用，当正向螺旋升角足够大时，这种纠偏作用十分强劲，应加以控制，以防矫枉过正，导致需要另外反向纠偏。

对于入口带钢呈水平或铅垂状态的转向单辊纠偏装置，分别采用纠偏辊水平与铅垂摆动型式，即纠偏辊平行于入口带钢摆动型式，纠偏辊轴线摆动平面与入口带钢夹角为0°，这种型式具有良好初始纠偏作用与螺旋纠偏作用，纠偏效果很好。

为便于下文分析，注意图3a显现的另一现象:纠偏辊顺时针水平摆动后，AC′>BD′，带钢在纠偏辊上右移纠偏，即向带钢较短侧边移动，螺旋升角T0=arctgAC′-BD′AB=T

2.2入口带钢水平、纠偏辊铅垂摆动型式

由图3b可看出，当带钢向纠偏辊左端跑偏后，让纠偏辊绕下方O点顺时针铅垂摆动T角，可使纠偏辊上带钢出口端产生向右初始纠偏量e=(d+p)sinT;由于入口带钢两侧长度几乎无变化，AC′≈AC，BD′≈BD，AC、BD为相应段带钢两侧在纠偏辊尚未摆动时的长度，AC=BD，故AC′≈BD′，此AC′、BD′通常较长，其长度与带钢材质、重度、宽度、厚度及纠偏辊距最近托辊距离有关。入口带钢在纠偏辊上产生螺旋升角T0=arctanAC′-BD′AB=0°。

代入上例数据d、p、T得到e=131.4mm，v′x=0，这表明此时只能单靠初始纠偏量使纠偏辊上带钢出口端暂时摆到生产线上，不会产生螺旋纠偏作用，不可能阻止带钢继续左移跑偏。同理，当纠偏辊上带钢向右跑偏后，让纠偏辊逆时针铅垂摆动，也只能得到向左初始纠偏量，无法阻止带钢可能继续右移跑偏。

由上述分析尚可得出如下推论:对于入口带钢呈铅垂状态的转向单辊纠偏装置，采用纠偏辊水平摆动型式，纠偏效果也不会好。

对于入口带钢呈水平或铅垂状态的转向单辊纠偏装置，分别采用纠偏辊铅垂与水平摆动型式，即纠偏辊垂直于入口带钢摆动型式，纠偏辊轴线摆动平面与入口带钢夹角为90°，这种型式只能有短时初始纠偏作用，纠偏效果不好。

3、结束语

综上所述，在转向单辊纠偏装置的使用过程中，要确保转向单辊纠偏装置的可靠性和使用效果，为此，本文总结了转向单辊纠偏装置的纠偏效果，并对纠偏的具体的方法进行了分析。

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