冷轧连续处理机组带钢跑偏机理分析

摘要：对带钢跑偏的有效控制是保证机组高效生产的首要前提。本文重点对常见的几种跑偏形式进行了机理分析。通过机理分析可以预判带钢跑偏运行方向，为采取防跑偏措施提供强有力的理论支撑；此外，机理分析有助于设计防跑偏装置，如自纠偏倒八字托辊、自纠偏凸度辊等。

关键词：跑偏，机理分析

一 前言

冷轧硅钢做为重要的工业生产原料，伴随着家电、汽车、电机、变压器等制造领域的快速发展，对其材质、性能、板形、表面质量、尺寸精度的要求也日趋严格。尤其是连续退火机组全线带钢长达数千米。因此，对带钢跑偏的有效控制是保证机组高效生产的首要前提。然而在实际生产中，带钢的跑偏始终是一个顽疾。

影响带钢跑偏的因素有很多，例如板形、张力、辊体安装精度、挤干辊（或夹送辊）两端压力、辊子表面粗糙度、带钢在辊子表面的包角、带钢的硬度、辊子的凸度等。以上因素是可能导致带钢跑偏的影响因子，究其跑偏与否的根本原因为带钢与辊子之间的横向静摩擦力是否大于带钢的横向扰动力。当带钢与辊子之间的横向静摩擦力大于带钢的横向扰动力时，不会产生带钢的跑偏现象。若带钢的横向静摩擦力小于带钢的横向扰动力时，则会发生跑偏，直至摩擦力大于扰动力，带钢才会停止跑偏。

以下就几种比较常见的跑偏形式进行机理分析。

二 带钢跑偏机理分析

2.1 辊体垂直度误差引起带钢跑偏

带钢经过从动托辊时，带钢会给托辊一个摩擦力驱使托辊跟随带钢转动，根据作用力与反作用力，托辊会给带钢一个反向阻力。当托辊轴线不与带钢中心线垂直时，经过托辊后的带钢各横截面受力并非均匀分布。如图，当托辊传动侧偏向带钢运行出口方向时，经过辊面c点之后的带钢所受阻力F1沿带宽方向是均匀分布的，但在带钢刚经过辊面a点且未通过辊面c点时，a点与b点之间的带钢所受阻力F2如图所示。由此可见此部分带钢所受合力不在带钢中心线上，受力整体偏操作侧，从而形成迫使带钢向操作侧偏转的转动力矩，致使带钢向操作侧跑偏。

托辊为主动辊时，辊体给带钢提供向前的动力，带钢受力及跑偏与从动辊分析类似，但方向相反，具体如下图所示。

2.2 辊体水平度误差引起带钢跑偏

以从动辊为例，带钢在张力的作用下绷紧在辊体表面，当辊体传动侧水平度偏高呈托起带钢状态时，传动侧辊体所受的正压力将大于操作侧，从而带钢对辊面的摩擦力从传动侧向操作侧将依次减小，根据作用力与反作用力，辊体对带钢的阻力如图所示，由于沿带钢板面横向受力不均，阻力合力不在带钢的中心线上，从而形成驱使带钢向传动侧跑偏的偏转力矩，进而导致带钢向坡度高的传动侧跑偏。

若辊体为主动辊，辊体对带钢提供向前的动力，受力分析及带钢跑偏如图所示。

2.3 带钢板形问题引起带钢跑偏

引起带钢跑偏的原料板形主要是浪形，冷轧带钢浪形主要分为单侧边浪、双侧边浪、中浪、单侧1/4浪、双侧1/4浪５种。不同的浪形在辊体上的受力不同（以主动辊为例）。双侧1/4浪、双侧边浪、中浪等带钢在辊体上受力，带钢在辊体上受力是对称分布，即使浪形大些，也不会造成跑偏。反之，如果受力不对称，则容易使带钢在辊体上发生中心线偏离，导致跑偏。受力不对称的浪型为单侧边浪、单侧1/4浪，这两种浪形最容易引起跑偏。此外需要引起注意的是，如果双侧边浪、双侧1/4浪两侧浪形大小不对称，也会引起跑偏。

2.4 挤干辊、夹送辊等压力不均引起带钢跑偏

挤干辊、夹送辊等上辊压下两侧压力不均时，将引起辊子对带钢的正压力沿带钢横向分布不均，进而使辊子对带钢施加的摩擦力合力不在带钢的中心线上，致使带钢跑偏。对带钢施加的摩擦力有向前的动力和向后的阻力两种情形，带钢跑偏的方向是不同的。若辊子是带驱动的，则给带钢的作用力是向前的动力，传动侧压力大时，辊面施加给带钢向前的摩擦力从传动侧到操作侧是依次变小的，从而会形成驱使带钢向压力小、开口大的操作侧偏移转动的力矩，进而迫使带钢向操作侧跑偏。

三 结论

在冷轧带钢生产运行过程中，有诸多因素可以造成带钢的跑偏，因而跑偏现象是比较常见的。

实际生产中， 提高辊体设备安装精度是减少带钢跑偏的基础， 在这个基础上， 结合张力稳定控制、改善来料板形、增设纠偏装置等将会使带钢的跑偏问题得到有效解决。跑偏机理分析对以下方面意义重大。

1、通过机理分析可以预判带钢跑偏运行方向，为采取防跑偏措施提供强有力的理论支撑。实际生产过程中，有时可调整辊道安装精度进而使带钢反跑偏，最终达到抑制无法短期根除的跑偏情况，此时需要运用跑偏机理进行调控，不然调反加大跑偏趋势将容易出现带钢刮边断带故障。

2、跑偏机理分析有助于设计纠偏装置，如自纠偏倒八字托辊、自纠偏凸度辊等。

参考文献

[1] 孙国菲，亓萌.冷轧带钢的跑偏机理及纠偏措施[J].设计与计算， 2013，（4）：14-17.

[2] 由博.酸轧机组中带钢跑偏与纠偏的研究[D].秦皇岛：燕山大学，2017：12-17.