热轧平整分卷机组带钢张力测试分析

许凤莲 杜剑清

(北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029)

1 引言

热轧厂平整分卷机组主要由开卷机、矫直机、平整机、切分剪、张力装置、卷曲机组成，如图1 所示。

图1 平整分卷机组示意图

机组开卷张力设计值如下:

当带厚1.2mm≤t≤4.5mm 最大约36kN

当带厚4.5mm ＜t≤12.7mm 最大约100kN

目前在分卷生产过程中，开卷张力与系统设定值偏离较大。当板厚为2.75mm 时，按照设备能力，投入约50kN张力进行分卷，钢卷边缘严重不齐，出现塔形或齿形。当继续加大张力至80 ～100kN 时，钢卷可以卷齐。由于系统投入的张力数值是控制系统根据传动参数的计算值，在实际生产中，带钢所承受的张力是否真正达到设定值是未知的。以上的生产数据使人怀疑带钢实际所承受的张力小于设定值，因此有必要对带钢实际承受的开卷张力与张力分布进行测试，为机组顺利生产提供依据。

2 测试与标定

2.1 张力测试

带钢承受张力后，基本可以作为单向受拉状态，加载过程稳定后，其横截面上均匀分布着拉应力，可以采用应变法测量。为消除材料受拉后横向变形效应与温度影响，将沿张力方向的测量片与垂直于张力方向的补偿片制成组合测拉传感器，连接成半桥进行测量，以便提高测量精度。传感器如图2 所示。测试系统如图3 所示。

图2 拉力传感器示意图

图3 测试系统示意图

测点位置选在切分剪后第二辊处。沿带钢宽度方向均布7 个测点，测点间距200mm。测点分布如图4 所示，图中左侧是传动侧，测点编号1，右侧是操作侧，测点编号7。

图4 测点分布图

2.2 张力标定

利用与被测钢卷同卷的切头料切割出拉伸试件，在试件上安装与测量传感器相同的组合片，在材料试验机上加载测量试件的应变值。加载量按照与面积成比例的原则模拟测试工况的理论负荷。标定系统如图5 所示。标定结果如下:

实测张力(kN)= 0.27 × 实测应变量(με)

图5 标定系统示意图

2.3 测试工况

由控制系统按理论设定值加载，加载值为50kN，100kN，150kN。再由控制系统按理论设定值卸载，卸载值为100kN，70kN，50kN。在以上各加载载荷稳定后，连续记录应变曲线。

3 测试结果分析

实测张力值如表1 所示，测点7 数据不可信，未采用。由表中数据可知，同样载荷的加载张力与卸载张力基本一致。因此带钢张力与加载顺序无关。图6 ～图8 是加载过程50kN、100kN、150kN 的张力分布图。由图可知，张力基本按照边缘小中部大的规律分布，且向操作侧略有偏载。实测张力最大点是测点5，而具有代表性的测点是处于带钢中点的测点4，图9 是测点4 的实测张力与设定张力的关系，由图可知，实测位置的张力未达到设定张力。

4 结论

带钢实际张力未达到设定张力。张力基本按照边缘小中部大的规律分布，且向操作侧略有偏载。生产厂据此要求设备供应商修改了控制参数并重新调试，使设备顺利投产。

表1 设定与实测张力(kN)

图6 加载50kN 时各点张力(kN)

图7 加载100kN 时各点张力(kN)

图8 加载150kN 时各点张力(kN)

图9 测点4 的实测张力与设定张力的关系

［1］中国金属学会热轧板带学术委员会. 中国热轧宽带钢轧机及生产技术. 北京:冶金工业出版社，2002.

［2］黎景全. 轧制工艺参数测试技术. 北京:冶金工业出版社，1984.

［3］卢文祥. 机械制造中的测试技术. 北京:机械工业出版社，1981.