CN1065000C - 钢带的连续退火装置及其张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明与用于连续生产线中制造拉深加工用等软质钢带的连续退火装置及所用的张力控制装置有关，这些装置能防止在连续生产中钢带产生热翘曲，擦伤及痕迹，从而能提生产率和产品的质量。

其特征在于，在具有加热区、均热区、一次冷却区，二次冷却区的钢带的连续退火炉中，设置位于过时效区和二次冷却区之间的拉紧辊，并在入口侧和/或出口侧设置第1拉紧辊和第2拉紧辊及与通过该两辊之间的钢带相靠接的缓冲辊。

Description

钢带的连续退火装置及其张力控制装置

本发明与用于连续生产线中制造拉深加工用等软质钢带的连续退火装置及所用的张力控制装置有关，这些装置能防止连续生产中的钢带产生热翘曲、擦伤及痕迹，从而能提高生产率和产品的质量。

在现有技术中，是在连续生产线中对薄钢板等钢带整条钢带地进行各种处理的。所谓处理是指退火、酸洗、电镀等各种处理，这些处理是利用连续退火线、连续酸洗线、连续电镀线完成的。送进整条钢带时，在生产线的入口侧用放带盘将卷成卷的钢带放出，并与先行钢带的后端焊接在一地，在生产线的出口侧用张紧卷带筒将钢带卷成卷，并切断焊接处，再将后行钢带用张紧卷带筒卷成卷。

在这样的连续生产线中，在入口侧的焊接时间和在出口侧的切断焊接处的时间中，因为必须按规定的一定速度送进整条钢带通过退火设备等的处理设备，所以在处理设备与入口侧设备之间及处理设备与出口侧设备之间设置撑套器，并进行速度调整。此外，当要处理的钢带卷的带厚和带宽变化时，或者钢种等金属组分变化时，也必须变更在处理设备内送进钢带的速度，同时也要对入、出口侧设备的速度进行调整。

特别是，用于拉深加工的和作为原板用的软质镀锡钢皮等软质钢带，在冷轧压延之后，是通过在连续退火炉中进行退火和时效处理而制造出来的。这种连续退火炉由于设有为将钢带加热到规定温度的加热区，用于退火的均热区，用于时效处理的一次冷却区，过时效区及二次冷却区，所以设备长而大。

通常，在钢带等的生产线中，在生产线的入口侧及出口侧设置张紧辊，给钢带等施加适当的张力，以便稳定地送进钢带。如果钢带的张力不足，钢带蛇行送进而与炉壁等接触，就会在钢带上产生擦伤。如果钢带的张力过大，就会产生钢带长度方向的拉深皱纹，也就是所说的热翘曲。

因为钢带的连续退火炉长而且大，采用炉前后的张紧辊对通过炉内全长的钢带施加适当的张力是有困难的。因此，在炉内也设置张紧辊进行张力控制。这一点，在实开昭50-139707号公报中公开，即如图1所示那样，钢带S除了用设置在连续退火炉F前后的入口侧张紧辊1和出口侧张紧辊2之外，还用设置在加热区4和保温区5之间的以及保温区5和冷却区6(也可以设置上述的过时效区)之间的在炉内设置的张紧辊3进行钢带S的张力调整。

而且，在特公昭60-7693号公报中，公开了在加热区的出口侧以及均热区的出口侧设置张紧辊，从而提高钢带在热膨胀的加热区的张力，降低钢带在软化后的加热区出口侧及均热区的张力，同时还在一次冷却区的入口侧和出口侧设置张紧辊，从而降低由于速冷容易发生冷却翘曲等形状变化的一次冷却区中的张力。

在特开平1-162727号公报中，公开了如图2所示那样，将多根张紧辊分成2组(7A和7B、8A和8B)，在它们之间设置松紧调节辊10，因为只用张紧辊不能吸收高频瞬间变动的张力变动，利用能上下移动的松紧调节辊10的装置来吸收控制张力的变化。在特开平1-165726号公报中，公开了上述装置的控制法。在以上两公报的技术中，松紧调节辊10在导向辊9c和第二组张紧辊8A之间将钢带S向上方吊起，利用钢丝绳11通过滚筒13和平衡重12平衡。14是以一定扭矩驱动滚筒13转动的电机。

还在特开平5-43099号公报中公开了在输送辊和可动输送辊之间送进钢带，利用可动输送辊的移动来控制钢带的张力的装置中设置了以支持轴为中心转动并在与支持轴相反端设置可移动输送辊的杠杆；与支持轴直接连接的并在以支持轴为中心的杠杆上产生扭矩以给钢带施加张力的电动机；检测杠杆的转动角度的角度检测器；检测钢带的张力的张力计以及利用上述检测角度和检测张力修正产生在杠杆上的扭矩，从而将钢带的张力控制在目标张力中的张力控制装置。

当用图表示上述的特开平5-43099号公报中公开的装置的主要部分时，如图3那样，该公报中所说的输送辊就是导向辊9，同样所说的可动输送辊就是松紧调节辊10。使这些辊与张紧辊8邻接，而松紧调节辊10被可自由转动地支承在杠杆16上，杠杆16以支持轴15为中心可以摆动，这样就能使松紧调节辊10上下移动。与图2那样的松紧调节辊相比，利用这样的机构使松紧调节辊10上下移动，其机械阻力小，移动的惯性也低，对来自外部的急快的张力变动响应快，因而能高精度地控制张力。

而且，在图3中，18是使支持轴15旋转的扭矩电机、19是检测杠杆16的转角的角度检测器，17是设置在杠杆16上的用于在以支持轴15为中心的杠杆16上产生扭矩的平衡重，20是用于移动平衡重17的电机，21是检测平衡重17的位置的检测器，这些都是根据需要而设置的。利用该平衡重17的位置调整，就能控制产生在杠杆16上的扭矩，这样就能使扭矩电机18小容量化。

但是，在高速送进薄钢带的场合中，特别是发生高频的张力变动的情况下，采用上述图2那样的松紧调节辊10时，因其机械系统的惯性大，所以不能吸收高频的张力变动。而采用上述图3那样的杠杆转动式松紧调节辊10时，因其机械系统的惯性小，就能吸收达到某种程度的高频张力变动。可是设置松紧调节辊是要占据设备的很多空间的，特别是在改造现有生产线的场合中，遇到的问题是找不到很合适的位置设置松紧调节辊。

特别是，在设有加热区、均热区、一次冷却区、过时效区、二次冷却区的钢带连续退火炉中，用气体喷射冷却器进行在一次冷却区的钢带冷却时，不仅在钢带的表面上产生擦伤，而且在其后的水冷槽中，这种带有被称为痕迹的钢带产生摆动。

这样的擦伤及痕迹的问题，通过利用连续退火炉的入口侧及出口侧的张紧辊增大炉内张力虽能被消除，可是，在过时效区会产生热翘曲。虽然在上述各公报中具体地公开的那些位置上设置了炉内的张紧辊，但也没有效果。因此，现有的装置只有采用降低送进钢带的速度的作法。

本发明的目的在于提供一种小型张力控制装置，该装置在钢带的连续生产线中，在高速送进薄钢带等的场合，当产生入口侧及出口侧等处的高频张力变动时，能控制张力不传递给退火设备等处理设备上，并能以原来的适当的张力稳定地送进钢带，从而能可靠地防止钢带由于皱折、宽度收缩、蛇行及松弛在钢带上产生的擦伤划痕，而且在现有的生产线中也能很方便地设置该装置。

本发明的目的还在于在具有加热区、均热区、一次冷却区、过时效区、二次冷却区的钢带的连续退火炉中，能可靠地防止钢带产生热翘曲、擦伤及痕迹，提高生产率及产品的质量。

本发明的主要技术措施如下：

(1)钢带的连续退火装置，在具有加热区、均热区、一次冷却区、过时效区、二次冷却区的钢带连续退火炉中，其特征在于，在过时效区和二次冷却区之间设置炉内张紧辊，利用该炉内张紧辊使其入口侧的钢带张力降低，并使其出口侧的钢带张力提高，还在该连续退火炉的入口侧和／或出口侧设置至少一组相对的炉外张紧辊及位于它们之间的由缓冲辊与钢带靠接构成的钢带张力控制装置。

(2)钢带的张力控制装置，在钢带的连续生产线中，在处理设备的入口侧和／或出口侧附近设置一组相对的炉外张紧辊，其特征在于，设置第1张紧辊和第2张紧辊及位于第1张紧辊和第2张紧辊之间的与钢带靠接的缓冲辊，该缓冲辊与钢带的张力变化相应，并能在与连接该缓冲辊前后的张紧辊的跨矩连线相交叉的方向上旋转移动，且通过控制该缓冲辊的臂与跨距连线的夹角α来调整钢带的张力。

(3)如(2)所记载的钢带张力控制装置，其特征在于，缓冲辊的臂与跨距连线的夹角α在下述的F的表达式(1)中，α₀为F为极大值时的边界值，其中0°＜α≤α₀或者α₀≤α＜90°，通过将α控制在上述范围中来调整钢带的张力。 $F=T_M\cos \mathrm{\α}\{\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_1}\right)+\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_2}\right)---\left(1\right)$ 其中： $R\′=R-\frac{b}{\mathrm{Sin\α}}$ $L_1=a-c-\frac{b}{\tan \mathrm{\α}},L_2=c+\frac{b}{\tan \mathrm{\α}}$

式中：

L₁：从第一张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

L₂：从第二张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

R’：缓冲辊力矩的假想支点D到缓冲辊的矩离，

b：跨距连线至支点的距离，

c：支点至第2张紧辊入口侧的辊间距离，

α：缓冲辊臂与跨距连线的夹角，

R：缓冲辊臂长，

a：第1张紧辊出口侧的辊(或导向辊)和第2张紧辊入口侧的辊(或导向辊)之间的距离，

T_M：钢带张力，

F：由钢带张力T_M作用在缓冲辊上的力。

(4)如(2)所记载的钢带的张力控制装置，其特征在于，缓冲辊的轴可自由旋转地支承在被固定在支持轴上的臂上，且设置驱动该支持轴转动的扭矩电机。

(5)如(4)所记载的钢带张力控制装置，其特征在于，在支持轴上设置平衡重。

图1是现有装置实例的纵剖面图；

图2是现有装置的实例的说明图；

图3是现有的另一个装置的实例说明图；

图4是本发明装置的一个实施例的纵剖面图；

图5是本发明装置的一个实施例的立体图；

图6是本发明装置中的缓冲辊的另一个实例的立体图；

图7(a)～图7(f)是本发明装置的另一个实例的说明图；

图8是本发明装置的实例的纵剖面图；

图9(a)是本发明装置的实施例的曲线图；

图9(b)是本发明实施例中的钢带的振动量W的说明图；

图10是对比例的装置的纵剖面图；

图11是本发明的实施例中的控制系统图；

图12是本发明的缓冲辊的张力控制说明图；

图13是本发明的缓冲辊臂角度与张力之间的关系图。

本发明是为了解决上述的现有技术中的问题而产生的。

第1技术特征，如图4所示，在具有加热区22，均热区23、一次冷却区24，过时效区25、二次冷却区26的钢带连续退火炉F中，在过时效区25和二次冷却区26之间设置炉内张紧辊3。

第2技术特征，在钢带的连续生产线中，如图5所示，设置第1张紧辊、第2张紧辊及与位于该两张紧辊之间的与钢带靠接的缓冲辊，该缓冲辊与该钢带的张力变化相应，并能在与连接缓冲辊前后的张紧辊的跨距连线相交的方向上旋转移动，缓冲辊臂与跨距连线的夹角α在下述的F表达式(1)中，α₀表示F为极大值时的边界值，其中0°＜α≤α₀或者α₀≤α＜90°，通过将α控制在上述边界范围中来调整钢带的张力。 $F=T_M\cos \mathrm{\α}\{\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_1}\right)+\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_2}\right)---\left(1\right)$ 其中： $R\′=R\frac{b}{\tan \mathrm{\α}}$ $L_1-a-c-\frac{b}{\tan \mathrm{\α}},L_2=c+\frac{b}{\tan \mathrm{\α}}$

L₁：从第一张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

L₂：从第二张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

R’：缓冲辊力矩的假想支点D到缓冲辊的矩离，

b：跨距连线至支点的距离，

c：支点至第2张紧辊入口侧的辊间距离，

α：缓冲辊臂与跨距连线的夹角，

R：缓冲辊臂长，

a：第1张紧辊出口侧的辊(或导向辊)和第2张紧辊入口侧的辊(或导向辊)之间的距离，

T_M：钢带张力，

F：由钢带张力T_M作用在缓冲辊上的力。

首先，在以下对第1特征加以说明。

在图4中，冷轧压延的钢带S由图中未示出的放带盘送出，经过清洗装置后，通过入口侧的撑套器及入口侧的张紧辊进入连续退火炉F。在连续退火炉F中，在加热区22加热到规定的温度，在均热区23均热到规定的退火时间以进行退火，在一次冷却区24中冷却后，在过时效区25进行过时效处理，再在二次冷却区26及水冷槽28中冷却，这样钢带S就被加工成具有所要求的拉深性等加工性能的钢带。在二次冷却区26，钢带由气体喷射冷却器27以适当的冷却速度进行冷却。接着，在干燥机29中进行干燥，再在最后冷却区30冷却到能调质压延的温度。最后，经出口侧的张紧辊2及图中未表示的调质压延机后卷至卷带筒上。当在生产线上没有串联设置调质压延机时，在这种场合，就不需要设置最后冷却区30。

各张紧辊1、2、3都由多个辊构成，其表面的摩擦系数大，而且与钢带S的接触面积也大。在本发明的装置中，首先调整入口侧张紧辊1和炉内张紧辊3的圆周速度差，然后调整在加热区22、均热区23、一次冷却区24及过时效区25的钢带S的张力。并且，调整炉内张紧辊3和出口侧张紧辊2的圆周速度差，调整二次冷却区26及水冷槽28中钢带S的张力。

为了制造拉深性等加工性能优良的薄钢带，必须将过时效处理后的钢带分级地以适当的冷却速度进行冷却，此外，为了防止冷却翘曲等不良形状的发生，在二次冷却区26中用气体喷射冷却器27比较缓慢地进行冷却后再用经济的设备即水冷槽28进行急速冷却。在现有的装置中，在钢带S的带厚薄、宽度宽的场合，在二次冷却区26中，用的气体喷射冷却器的冷风强时，钢带S发生大的振动。如前所述的那样，钢带S与该气体喷射冷却器27接触，从而产生钢带表面的擦伤划痕。而且，在水冷槽28中，由于漂浮现象，钢带S容易产生痕迹。作为以上问题的对策，当提高连续退火炉F内的张力时，钢带温度比较高，在过时效区25中，钢带S上又容易产生热翘曲的问题。

在本发明的装置中，因为在过时效区25和二次冷却区26之间设置炉内张紧辊3，所以能分别地调整其前后的张力。即如图4的张力分布那样，在过时效区25的张力不会产生过大现象，在二次冷却区26及水冷槽28中的钢带张力也能提高到合适的大小。因此，在过时效区25不会产生热翘曲，也能防止在二次冷却区26产生钢带S表面的擦伤划痕及在水冷槽28中产生的痕迹。

而且，在图4的本发明的装置中，当钢带S的张力在加热区22、均热区23、一次冷却区24及过时效区25中发生变化时，可以通过使松紧调节辊31上下移动来调整其张力，张力的变化可利用设置在位于入口侧张紧辊1和炉内张紧辊3之间的辊，例如辊32，作为张力检测辊检测其变化，然后接收检测到的张力值作为扭矩指令反馈给入口侧松紧调节辊31的驱动电机。使入口侧松紧调节辊31上下移动后，在炉内的张力不变动的状态下，一边调整入口侧张紧辊1的圆周速度，一边使入口侧松紧调节辊31回到原来的位置。

当钢带S的张力在二次冷却区26及水冷槽28中发生变动时，通过使靠近出口侧张紧辊2的出口侧松紧调节辊34上下移动来调整钢带S的张力。张力的变动可利用张力检测辊33等检测出来，使出口侧松紧辊34上下移动后，在张力不变动的状态下，一边调整出口侧张紧辊2的圆周速度，一边使出口侧松紧调节辊34回到原来的位置。

还在过时效区25内及二次冷却区26内分别设置张力检测器35及36，用来测定张力，再将这些测定值反馈用于驱动炉内张紧辊3和出口侧张紧辊2，这也很有效。

以下，说明本发明的第2技术特征。

如图5的例子所示，本发明的装置设有第1张紧辊7A和7B、第2张紧辊8A和8B及缓冲辊37。缓冲辊37与通过第1张紧辊7A和7B及第2张紧辊8A和8B之间的钢带S相靠接，并与钢带S的张力变动相应，在与连接位于其前后的辊(图5中，第1张紧辊中的第2辊7B和第2张紧辊中的第1辊8A)的跨距连线L相交的方向上旋转移动(沿箭头方向移动)。缓冲辊以下述方式来调整钢带的张力：将缓冲辊臂与跨距连线的夹角用α来表示，如图12所示，α₀是如下述表达式(1)所表示的F为极大值时的边界值，其中0°＜α≤α₀，或者，α₀≤α＜90°，通过将α控制在上述范围中来调整钢带的张力。 $F=T_M\cos \mathrm{\α}\{\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_1}\right)+\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_2}\right)---\left(1\right)$ 其中： $R\′=R\frac{b}{\mathrm{Sin\α}}$ $L_1-a-c-\frac{b}{\tan \mathrm{\α}},L_2=c+\frac{b}{\tan \mathrm{\α}}$ 式中：

L₁：从第一张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

L₂：从第二张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点D的距离，

R’：缓冲辊力矩的假想支点D到缓冲辊的距离，

b：跨距连线至支点的距离，

c：支点至第2张紧辊入口侧的辊间距离，

α：缓冲辊臂与跨距连线的夹角，

R：缓冲辊臂长，

a：第1张紧辊出口侧的辊(或导向辊)和第2张紧辊入口侧的辊(或导向辊)之间的距离，

T_M：钢带张力，

F：由钢带张力T_M作用在缓冲辊上的力。

在图12中，A代表缓冲辊的实际支点。

图13表示出了α与F的关系，当由设置条件决定了T_M、a、b、c、R之后，就确定了α₀。

上式(1)是α₀对应F的极大值的上凸曲线。在α₀的前后，要控制F的增减，就要将α控制在0°＜α≤α₀或者α₀≤α＜90°的范围内。如果考虑机械的设备条件，最好将α控制在0°＜α≤α₀的范围中。

但是，实际上如后述的那样，由于用所谓的F=T_MCOSα(Sinθ₁+Sinθ₂)的式子进行修正，使用0°＜α＜90°的范围也没有问题。倾斜角θ，由于缓冲辊37的移动位置，其值在入口侧和出口侧是不同的。如图所示，在入口侧为θ₁，在出口侧为θ₂。

本发明装置中的缓冲辊37的移动范围是按照上述那样进行设计的，而且，该缓冲辊是中空的轻量辊，因此其惯性极低，与图2及图3所示现有技术中的松紧调节辊10相比，对张力变动能更敏感地动作。因此，当本发明装置的入口侧或出口侧的钢带S的张力发生急剧地高频变动时，利用缓冲辊37也能把发生的张力的急剧高频变动吸收了。

图5的例子表示本发明的理想的结构，其中缓冲辊37是中空辊，可自由旋转地支承在臂16上，臂16被固定在支持轴15上。支持轴15由图中未表示的台架可转动地支承着，用扭矩电机18驱动支持轴15转动，这样缓冲辊37就沿着与跨距连线L交叉的方向旋转移动。

而且，在本发明中，缓冲辊37的旋转移动除用为图5所示的扭矩电机驱动外，也可以用油压或气压等进行驱动。

在图5中，各张紧辊7A、7B、8A、8B都具有摩擦系数很大的表面，而且配置成与钢带S有很大的接触面积，用驱动电机38A、38B、39A、39B进行驱动。缓冲辊37是非驱动的，它随着钢带S的送行能自由旋转地支承在臂16上。

钢带S由各张紧辊7A、7B、8A、8B的旋转按箭头方向被送进，由于各辊有摩擦阻力，从而使入口侧的张力T₁和出口侧的张力T₂是各自独立的。本发明的装置在第1张紧辊7A和7B及第2张紧辊8A和8B之间使缓冲辊37与钢带S靠接。在图5中，是在跨距连线L的上方压靠在钢带S上的，这样就在钢带S上产生了中间张力T_M。

在这种状态下，例如当入口侧张力T₁加入了高频的张力变动ΔT，即变成了T₁+ΔT时，中间张力T_M会相应地变成T_M+ΔT，这是由于缓冲辊37由扭矩电机18以一定的扭矩压向钢带S上，该扭矩与中间张力T_M相平衡，利用惯性低的缓冲辊37对应张力变动量ΔT进行旋转移动而上下移动，这样就由缓冲辊37将中间张力维持成T_M。即缓冲辊37在ΔT为正值时向下方移动，在ΔT为负值时向上方移动，这样就能吸收入口侧张力T₁的变动量，从而不会波及出口侧张力T₂。并且，当入口侧张力回到T₁时，缓冲辊37也回归到原来位置。同样，当出口侧张力T₂发生变动时，也不会波及影响到入口侧张力T₁。

当入口侧张力T₁变动为T₁+ΔT时，中间张力也相应变动为T_M+ΔT，将其变动量检测出来，控制扭矩电机18的驱动力，使角度α变化，由电力使缓冲辊上下移动，从而吸收其变动量。即便这种控制不能跟踪高频的张力变动，利用T_M和平衡扭矩能使压靠在钢带上的缓冲辊37机械地上下运动，从而也能吸收其变动量。

在本发明的装置中，由缓冲辊37将扭矩电机18的一定驱动力产生的向上的扭矩作用在钢带S上，根据倾斜角α控制作用在钢带S上的压力。在该机构中，从机械上讲可在0≤α≤90°的范围进行控制，但实际上是：在某一α位置进行控制时，输入张力设定值，由扭矩电机18给予驱动力，检测出这时的张力，将张力值反馈控制至目标张力值。而且，作用于缓冲辊37上的力在中间张力T_M一定时，将随倾斜角α，倾斜角θ，及θ₂进行变化，这可利用(2)式进行张力修正。根据输入的F设定扭矩电机18的扭矩。

F=T_Mcosα(Sinθ₁+Sinθ₂)          (2)

式中：

F：作用在缓冲辊37上的力；

T_M：缓冲辊37处的张力(中间张力)。

此外，在本发明的装置中，当钢带S的张力变动缓慢时，应调整扭矩电机18的扭矩，同时用驱动电机38A和38B或者39A和39B调整第1张紧辊7A和7B或第2张紧辊8A和8B的旋转圆周速度，以进行控制。在上述的张力变动量ΔT由缓冲辊37吸收之后，使缓冲辊37回归到原来的位置，再调整第1张紧辊的圆周速度或扭矩电机18的扭矩。

将这样的本发明装置设置在钢带的连续生产线中的退火设备等的处理设备的入口侧和／或出口侧。当由于生产线入口侧的撑套器的动作发生急速地增减速而产生张力变动时，这种张力变动不能传到处理设备上，可以保证处理设备内的钢带以适当的一定的张力作用正常送进，这样就能可靠地防止发生翘曲和擦伤划痕。还由于能吸收由于处理设备送进速度的变化而引起的张力变动，同样能可靠地防止钢带上产生翘曲和擦伤划痕。

在本发明中，如图6中所示的那样，在缓冲辊37的支持轴15上设置平衡重17是非常理想的。在图6中，由平衡重17产生缓冲辊37向上的扭矩，如果将这种结构用在图5的例子中，就能减少扭矩电机18的驱动力。平衡重17除图6所示的例子外，也可以采用根据缓冲辊37与钢带S靠接的方向及扭矩的大小来调整其位置及重量的结构。

当将本发明的装置应用于连续生产线中时，或用在新设计的生产线中，或用在现有的生产线中，都能很容易地设置在最适当的位置上。其适用的例子表示在图7(a)至图7(f)之中。图7(a)在缓冲辊37和第1张紧辊7B之间及第2张紧辊8A之间设置导向辊9，各张紧辊处钢带S的包角与缓冲辊37的旋转移动位置没有关系，其包角是一定的，因此张紧辊不受影响。

但是，在没有导向辊9时，如图5所示，或者如图7(b)及以下的图所示的那样，张紧辊7B及8A的包角是随缓冲辊37的旋转移动位置而变化的，在这样的张紧辊上保持必要的包角也不会发生问题。

缓冲辊37可以如图7(b)及(c)那样向下方压在钢带S上，或者如图7(d)那样向上方吊着压在钢带S上，也可以如图7(e)及(f)那样沿侧向压在钢带S上。除由2个张紧辊组成张紧辊之外，也可以如图7(f)那样由3个辊7A、7B、7C组成第1张紧辊，或者用1个辊作为张紧辊也可以。

接着，说明本发明的第3技术特征。这样的实施例表示在图8中。这是将前述的第1技术特征和第2技术特征组合在一起而构成的。

即，在连续退火部分的过时效区25和二次冷却区26之间设置张紧辊3，还在炉外入口侧和／或出口侧附近至少设置一组以上相对的张紧辊7A、7B、8A、8B，并在位于它们之间的至少一个位置上设置前述的缓冲辊37。利用这种装置，通过设置在过时效区25和二次冷却区26之间的炉内张紧辊3就能分别独立地调整在张紧辊3前后的张力。再利用入口侧和／或出口侧的张紧辊7A、7B、8A、8B和缓冲辊37能防止将由生产线入出口侧的撑套器的动作的急速地增减速而产生的张力变动传给连续退火设备的钢带，从而能使钢带在适当的一定张力作用下送进。

以下，说明本发明的实施例。

实施例1：

在图4所示的本发明装置中，将带厚为0．24毫米至0．26毫米、带宽为1024毫米的软钢钢带送进连续退火炉。在二次冷却区26中，气体喷射冷却器27与钢带S之间的间隔为150毫米，来自气体喷射冷却器27的风速为30米／秒，送进速度在带厚为0．24毫米时为500米／分，在带厚为0．26毫米时为430米／分。利用炉内张紧辊3和出口侧张紧辊2使二次冷却区26的钢带S的张力T_b产生变化，并测出钢带S的振动量，其结果比加热区22～过时效区25的钢带的张力T_a大。如图9(a)所示的那样，使其差ΔT(=T_b-T_a)在4牛顿／毫米²以上时，钢带S的振动量W是稳定在100毫米以内的，不产生擦伤划痕。这时，加热区22～过时效区25的钢带张力T_a为6牛顿／毫米²。振动量W如图9(b)所示那样，是在用虚线表示的钢带S的跨距连线一侧的振动量。

另外，在使ΔT在4牛顿／毫米²以上时，消除了钢带S的痕迹问题。该痕迹是由于在水冷槽28中钢带S和辊之间进水而产生钢带S的漂浮现象使钢带S在辊轴方向上发生摇动而产生的。在本发明的装置中，因为张力提高，能阻碍水浸入钢带和辊之间，所以能消除痕迹问题。

此外，即使在这样的二次冷却区26中进行钢带S的张力调整，在过时效区25及以前的炉内的钢带张力也是保持一定的，因此也不产生热翘曲。

在如图4所表示的连续退火炉F中，炉内没设置张紧辊3，如图10所示，在二次冷却区26的各通过空间的每对上下辊之间的两处及气体喷射冷却器27之间设置与钢带接触的支持辊40，以抑制钢带S的振动。除ΔT=0外，以和上述本发明实施例同样的条件进行钢带送进，也能防止由于钢带S与气体喷射冷却器27接触而产生钢带的擦伤划痕，可这时，支持辊40应是被驱动的。然而，由于设置支持辊40的位置不能设置气体喷射冷却器27，从而使作为整体的有效冷却长度减少了，因此必须增加二次冷却区26的通过空间数。这样，与本发明相比，其机械设备及电气设备的成本约3倍于本发明实施例。

实施例2：

在冷轧压延钢带的连续退火线中，在退火设备的入出口侧设置本发明的装置，进行张力控制。关于退火设备入口侧的张力控制，用图11加以说明。钢带S通过第1张紧辊7A和7B、导向辊9、缓冲辊37、导向辊9、第2张紧辊8A和8B，导向辊9进入图中未示出的退火设备中。各张紧辊7A、7B、8A、8B分别由驱动电机38A、38B、39A、39B驱动，并且用驱动电机18驱动缓冲辊37，从而给钢带施加适当的张力。

张力检测器41设置在辊7B的附近，用于检测出钢带S的中间张力T_M。还在第2张紧辊8B的后部设置张力检测器42，用于检测出钢带S在退火设备内的张力T₂。

张力检测器42的检测张力对于作用在钢带S上的目标张力56(T₂)进行反馈，其张力偏差被输入控制器52中进行调整换算成速度指令。该换算的速度指令被加入炉内速度基准值57中，并作为速度指令输入速度控制器50中。用该速度指令控制第2张紧辊8A、8B的驱动电机39A、39B的旋转速度，以此控制退火炉内张力达到目标张力T₂。

张力检测器41的检测张力对于作用于钢带S上的目标张力55(T_M)进行反馈，其张力偏差被输入张力控制器51中进行调整换算成扭矩指令。该换算的扭矩指令作为扭矩指令(电流指令)输入电流控制器47中。用该扭矩指令控制缓冲辊37用的驱动电机18的电流，以此控制钢带S的中间张力达到目标张力T_M。

缓冲辊37由扭矩电机18的一定驱动力产生的向上扭矩压在钢带S上，使钢带S与跨距连线的夹角θ₁和θ₂约为11°，使缓冲辊臂与跨距连线的夹角α约为30°，这样就确定了缓冲辊37的基准位置。

作用在缓冲辊37上的力F，在中间张力T_M一定时，随倾斜角α，倾斜角θ₁和θ₂的变化而变化，这可利用(2)式进行张力修正。将该F经张力设定器56输入张力控制器52中，由此设定扭矩电机18的扭矩。

F=T_Mcosα(Sinθ₁+Sinθ₂)             (2)

F：作用在缓冲辊37上的力，

T_M：缓冲辊37处的张力(中间张力)。

当入口侧张力T₁变为T₁+ΔT时，中间张力也变为T_M+ΔT，将其用张力检测器41检测出，然后控制扭矩电机18的驱动力，使缓冲辊上下移动，由此吸收张力的变动。当这种控制不能跟踪高频的张力变动时，用平衡张力T_M的扭矩使压在钢带上的缓冲辊37上下移动，由此来吸收张力的变动。

在扭矩电机18处设置角度检测器19，入口侧张力T₁变动，象上述那样，使缓冲辊37上下移动，检测扭矩电机18的转动角度，调整第1张紧辊7A和7B的转动圆周速度，使缓冲辊37的位置回归到原来位置。最后，将用角度检测器19检测出的缓冲辊臂角度α相对于目标位置设定值(目标角度)54进行反馈求出调整偏差，将该偏差在位置控制器53中换算成速度指令值。将该速度指令值加入炉内速度基准57中，作为速度指令输入速度控制器49中。利用该速度指令控制第1张紧辊7A、7B用的驱动电机38A、38B的转速，由此将臂角α控制到目标角度。

57是炉内速度基准值，向第1张紧辊7A、7B的速度控制器49和第2张紧辊8A、8B的速度控制器50中输入规定的炉内速度。

在这样的本发明控制方式中，是由两个张力控制系组成的，一是第1张紧辊入口侧对于张力变动设置的张力检测器41，另一是缓冲辊37，第2张紧辊8A、8B及张力检测器42。而对应缓冲辊37的上下移动使用角度检测器19的位置控制系统与现有技术中的控制方式比较，不仅有高响应性，而且能高精度地控制钢带S的张力。

由于本缓冲辊是低惯性的，对于用上述张力控制系统不吸收的张力变动，机械地使缓冲辊上下移动，也能吸收张力变动。

顺便，将用现有技术中的控制方式控制张力的效果与本发明进行模拟比较时，得到以下的结果。

作为分析的前提条件是自前段张紧辊入口侧附加90公斤张力变动时在后张紧辊出口侧的张力实际值(即张力检测器42的值)。

第1表各控制方式的张力变动值

本发明方式	现有A方式	现有B方式
	200牛顿	300牛顿	430牛顿

从表1可知，本发明方式与现有方式比较是最好的。

如以上所说明的那样，本发明的张力控制装置采用了惯性极低的缓冲辊，将该缓冲辊应用在薄钢带连续退火线等钢带的连续生产线中，在用高速送进薄钢带时，即使在入口侧设备及出口侧设备等产生高频的张力变动时，也不会传递到退火等处理设备上，能以适当的张力稳定地送进钢带，能可靠地防止钢带发生翘曲和擦伤划痕。设置空间窄，在现有的生产线中也能很容易地设置在最适合的位置。

而且，在具有加热区、均热区、一次冷却区、过时效区、二次冷却区的钢带连续退火炉中，采用本发明装置，由于在过时效区和二次冷却区之间设置炉内张紧辊，因此能独立地调整过时效区以前及二次冷却区以后的钢带张力。这样，能在过时效区防止由过高的张力引起的热翘曲、能可靠地防止由于钢带与气体喷射冷却器接触而产生钢带的擦伤划痕及由于在水冷槽中水浸入辊与钢带之间而造成的钢带痕迹。

因此，采用本发明不用担心像现有技术那样会产生热翘曲、擦伤划痕及痕迹，不必使钢带的送进速度降低，本发明装置能保持高的生产率及提高产品质量。而且，附加在炉内的张紧辊，其装置结构简单，建造费用及维修费用也便宜。

Claims (5)

1．一种钢带的连续退火装置，在具有加热区、均热区、一次冷却区、过时效区、二次冷却区的钢带的连续退火炉中，其特征在于：在过时效区和二次冷却区之间设置炉内张紧辊，利用该炉内张紧辊使其入口侧的钢带张力降低并利用该炉内张紧辊使其出口侧的钢带张力提高，还在该连续退火炉的入口侧和／或出口侧设置至少一组相对的炉外张紧辊及位于它们之间的由缓冲辊与钢带靠接构成的钢带张力控制装置。

2．钢带的张力控制装置，在钢带的连续生产线中，在处理设备靠近入口侧和／或靠近出口侧设置一组相对的炉外张紧辊，其特征在于，设置第1张紧辊和第2张紧辊及与位于该两辊之间的钢带相靠接的缓冲辊，该缓冲辊相应于该钢带的张力变化可在与连接该缓冲辊前后的张紧辊的跨矩连线相交的方向上旋转移动，且通过控制该缓冲辊的臂与跨距连线的夹角调整钢带的张力。

3．如权利要求2所述的钢带的张力控制装置，其特征在于，缓冲辊臂与跨距连线的夹角α在下述的F的表达式(1)中，α₀为F为极大值时的边界值，其中，0°＜α≤α₀或者α₀≤α＜90°，通过将α控制在上述范围内来调整钢带的张力。 $F=T_M\cos \mathrm{\α}\{\sin \left({\tan }^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_1}\right)+\sin \left(\mathrm{ta}{n}^{-1}\frac{R\′\sin \mathrm{\α}}{L_2}\right)---(1)$ 其中： $R\′=R\frac{b}{\mathrm{Sin\α}}$ $L_1-a-c\frac{b}{\tan \mathrm{\α}},L_2=c+\frac{b}{\tan \mathrm{\α}}$ 式中：

L₁：从第一张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点(D)的距离，

L₂：从第二张紧辊的入口侧辊到缓冲辊力矩的假想支点(D)的距离，

R’：缓冲辊力矩的假想支点(D)到缓冲辊的矩离，

b：跨距连线至支点的距离，

c：支点至第2张紧辊入口侧的辊间距离，

α：缓冲辊臂与跨距连线的夹角，

R：缓冲辊臂长，

a：第1张紧辊出口侧辊(或导向辊)和第2张紧辊入口侧辊(或导向辊)之间的距离，

T_M：钢带的张力，

F：由钢带张力T_M作用在缓冲辊上的力。

4．如权利要求2或3所述的钢带的张力控制装置，其特征在于：缓冲辊的轴可自由旋转地支承在被固定在支持轴上的臂上，且设置驱动该支持轴转动的扭矩电机。

5．如权利要求4所述的钢带的张力控制装置，其特征在于，在支持轴上设置平衡重。

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