CN201778078U

CN201778078U - 跳动辊张力控制装置

Info

Publication number: CN201778078U
Application number: CN2010202684258U
Authority: CN
Inventors: 陈广达; 艾小平
Original assignee: SHANGHAI OUDA HAIWEI AUTOMATION COMPLETE SET CO Ltd; Shanghai Ouda Electric Equipment Engineering Co Ltd
Current assignee: Ouda Yichang Electromechanical Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-07-22

Abstract

本实用新型涉及一种跳动辊张力控制装置，浮动弹跳辊的轮轴两端分别安装在伺服气缸的活塞杆上，伺服气缸的缸体竖直固定在跳动辊的支架上，伺服气缸的活塞上腔气路依次安装了第一气控调压阀、第一电磁换向阀、第一电控调压阀，第一电控调压阀与第一张力控制器电气连接；伺服气缸的活塞下腔气路依次安装了第二气控调压阀、第二电磁换向阀、第二电控调压阀，第二电控调压阀与第二张力控制器电气连接；浮动弹跳辊的传动端安设一位移传感器，用于检测所述浮动弹跳辊的位置，并且将检测到的位移信号转换成电信号，传递给退火炉入口侧的电机。本实用新型有利于减少生产断带事故，提高成材率，减少能耗，同时也提高了生产作业率，有效地保护了退火炉，延长炉子的使用寿命。

Description

跳动辊张力控制装置

技术领域

本实用新型涉及跳动辊张力控制装置，特别涉及一种用于普碳钢、不锈钢及有色金属的薄带和极薄带退火工艺的跳动辊张力控制装置。

背景技术

在普碳钢、不锈钢及有色金属等的薄板带和极薄带的热处理生产线中，要消除冷加工后带材的“加工硬化”，需进行各种退火处理。要达到退火的要求，带材必须达到工艺所要求的高温。因钢带在炉膛中经过，随着温度的升高，带钢的抗拉强度大幅下降。因此，极易造成钢带在炉内“断带”，特别是薄带和极薄带的生产，“断带”现象显得尤为突出，只要一不留神，就会酿成事故。

国内上世纪八、九十年代的生产线中，大都是采用测张仪检测对炉内张力进行闭环控制来实现张力控制的目的。总的来说，对厚度大于0.2mm的薄带基本能适应。因为0.2mm厚度的钢带抗拉强度较大，张力波动值与抗拉张力比起来还可以忽略，但偶尔也会出现误操作或失控等原因造成断带。如果断带，将浪费能源，损伤加热炉，减少炉子使用寿命，当然成材率也随之降低。

在不同的炉温条件下，带钢的横截面积和炉内张力的关系如图1所示，其中横坐标表示带钢横截面积，单位为平方毫米，纵坐标表示炉内张力，单位为千克。由此可以看出，在退火炉内，带钢的张力对带钢的断面收缩的影响是很大的。在相同的温度下，要想获得稳定的带钢断面面积，必须提供稳定的带钢张力。实践证明，仅靠调节炉前和炉后张紧辊之间的速度差，很难保证较稳定的带钢张力。所以在炉前张紧辊和退火炉之间需增设一个跳动辊组，来精确调整炉内带钢的张力是很有必要。

目前业界应用的各种跳动辊中，按张力加载控制形式大致可分为两类：

①纯机械加载的方式，即配重型。

这种结构简单可靠，但操作不便，且精度不高。在变换钢种及钢带规格时，都需要重新调整配重块的重量，因此显得很麻烦，操作极为不便；而且跳动辊在上升和下降过程中会导致跳动辊的重量与配重的重量有轻微的变化，这来源于钢丝绳或链条在两侧的重量变化。

另一方面，跳动辊在上升和下降过程中，存在“方向突变”，会产生换向冲击，引起交变的冲击力，从而造成较大的张力波动。一般情况下，这类跳动辊引起的最大张力绝对变化值ΔF≤15Kg左右。经生产实践验证，这类跳动辊的动态张力精度可达到≤5～7％，静态张力精度可达到≤3％。

②单向气缸或油缸加载形式，即单向控制型。我公司在2008年9月申请的实用新型专利《退火炉张力控制装置》(专利号ZL200820152149.1)即为此种形式。

这种形式的跳动辊由于采用了配重型跳动辊的钢丝绳，所以在升降过程中重量不等造成张力有轻微波动。同时，跳动辊在上升过程中，先导式薄膜调压阀闭合，通过伺服阀向气缸中补气，流量调节阀排气，当处于下降过程中时，通过流量调节阀补气，先导式薄膜调压阀排气。因为不管是气动还是液压的溢流阀(即安全阀)，均存在实际压力(开启压力)要略高于设定压力才能开启，当实际压力(闭合压力)要略低于设定压力才能闭合。所以在升降交替变化的过程中，实际张力也存在一定的波动。经生产实践验证，这类跳动辊的动态张力精度可达到≤3～5％，静态张力精度可达到≤1％。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种跳动辊张力控制装置，有效解决现有技术中因为退火过程中钢带张力波动而导致的断带，损伤退火炉的问题，进一步提高跳动辊的动态张力精度和静态张力精度。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种跳动辊的张力控制装置，包括用于固定的底座，传送的钢带，钢带传送方向上平行间隔设置的一张力辊和一转向辊，位于所述张力辊和所述转向辊之间的浮动弹跳辊，从车间空压站出来的主气源，浮动弹跳辊的轮轴两端分别安装在伺服气缸的活塞杆上，伺服气缸的缸体竖直固定在跳动辊的支架上，伺服气缸的活塞上腔气路依次安装了第一气控调压阀、第一电磁换向阀、第一电控调压阀，第一电控调压阀与第一张力控制器电气连接；伺服气缸的活塞下腔气路依次安装了第二气控调压阀、第二电磁换向阀、第二电控调压阀，第二电控调压阀与第二张力控制器电气连接；浮动弹跳辊的传动端安设一位移传感器，用于检测所述浮动弹跳辊的位置，并且将检测到的位移信号转换成电信号，传递给退火炉入口侧的电机。

优选地，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均为二位二通换向阀。

优选地，位移传感器安装在浮动弹跳辊传动侧的同步齿轮上。

优选地，伺服气缸的活塞上腔气路安设有第一截止阀，主气源气流经过气动三联件进入伺服气缸的活塞上腔气路。

优选地，伺服气缸的活塞下腔气路安设有第二截止阀，主气源气流经过气动三联件进入伺服气缸的活塞下腔气路。

优选地，主气源气流通过气动两联件进入第一电控调压阀和第二电控调压阀。

优选地，还包括一时间继电器，用于控制生产线的启动或停止。

优选地，该跳动辊张力控制装置所传送的钢带厚度小于0.2mm。

优选地，该跳动辊张力控制装置所传送的钢带厚度大于0.05mm，且小于0.2mm。

本实用新型的有益效果是：采用了高精度给定张力闭环和位移量闭环的双重反馈系统。伺服气缸的上腔压力和下腔压力均可控，最大限度地避免了升降交替变化时实际张力存在的波动，从而保证钢带运行平稳，降低了“断带”的可能，做到了“零断带事故”的可行控制，有利于生产企业减少生产断带事故，提高成材率，减少能耗，同时也提高了生产作业率，有效地保护了退火炉，大大延长了其使用寿命。

附图说明

图1为带钢的横截面积和炉内张力的关系图。

图2为本实用新型实施例辊组结构主视图。

图3为本实用新型实施例辊组结构左视图。

图4为本实用新型实施例双向气控加载系统原理图。

具体实施方式

下面结合图2-图4，给出本实用新型一个较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

图2为本实用新型实施例的辊组结构。如图2所示，该跳动辊组包括钢带传送方向上平行间隔设置的张力辊1和一转向辊2，以及位于张力辊1和转向辊2之间的浮动弹跳辊3，在传送电机(图中未示出)的带动下，钢带5依次从张力辊1、浮动弹跳辊3、转向辊2穿过，浮动弹跳辊3可上下移动。浮动弹跳辊的轮轴两端分别安装在伺服气缸4的活塞杆上，伺服气缸4的缸体竖直固定在跳动辊的支架上。浮动弹跳辊3的传动端设置一位移传感器，用于测量浮动弹跳辊3的准确位置(位移传感器在图2和图3中未标示，在图4中标号为10，设置在弹跳辊传动侧的同步齿轮上)并进行监控。位移传感器10设置有上下安全位、中间工作位和上下极限位断带保护功能。以炉子出口的传动电机设为基准速度，当浮动弹跳辊3上升时，位移传感器10检测到位移信号，经变送后转换成电信号，控制炉子入口的传动电机升速，使浮动弹跳辊3下降，回到期望的理想“零位”，即中间工作位；当浮动弹跳辊3下降时，整个过程则相反。当浮动弹跳辊3自动投入运行前，跳动辊应处于中间工作位。

图2中各部件的功能如下所示：

张力辊1主要起到使钢带转向及测量实际张力的作用，该值在主操台上进行显示，为操作人员比较并监控浮动弹跳辊3是否正常工作，并对张力辊1加载系统进行适时修正；而且通过该张力传感器张力值的限定，超过限定值就报警并进行安全保护。张力辊1的表面须衬胶，避免划伤带钢表面。

浮动弹跳辊3主要起到缓冲和吸收钢带张力波动的作用，炉子入口传动电机接受来自位移闭环控制系统的输出信号，通过它的速度改变迫使浮动弹跳辊3浮动。

转向辊2位于跳动辊组的末端，使钢带进入炉子前处于炉子生产通过线上。

伺服气缸4是该系统的执行元件(图4中，为了详细说明气控原理，对浮动弹跳辊3两端的两个伺服气缸分别标示为第一伺服气缸18和第二伺服气缸18’，但第一伺服气缸18和第二伺服气缸18’结构功能均相同，不同的标号仅作数量和位置意义上的区分，下文中出现的“伺服气缸”是指一般功能意义上的伺服气缸，特此说明)。

图4为本实用新型双向气控加载系统原理图，其中，主进气源的压力为7kg/cm²；气路上标示的

指不锈钢无缝管的外径，即管子的规格，单位为英寸。

图4中，各标号分别表示为：

6：第一气控调压阀；6’：第二气控调压阀；7：第一电磁换向阀；7’：第二电磁换向阀；8：第一电控调压阀；8’：第二电控调压阀；9：第一张力控制器；9’：第二张力控制器；10：位移传感器；11：第一时间继电器；11’：第二时间继电器；12：第一截止阀；12’：第二截止阀；13：气动三联件；14：气动两联件；15：接线端子排；16：主气路截止阀；17：空气滤清器；18：第一伺服气缸；18’：第二伺服气缸；I：信号发生器(用于表示图中右边整个虚线框图部分)。

气控原理为：主气流截止阀16打开，主气源(管径为

)从车间空压站出来，首先经过空气滤清器17的过滤净化；其中经的管道由气动三联件13进入伺服气缸控制气路，剩余的经

的管道由气动两联件14进入第一电控调压阀8和第二电动调压阀8’。其中，气动三联件14集空气滤清器、减压阀和油雾器于一体，经过后的空气干净并含微量油雾，对后面的元件起到安全保护的作用，且通过减压阀调至使用范围；气动两联件14集减压阀和油雾器于一体，经过后的空气干净并含微量油雾，对后面的元件起到安全保护的作用，且通过减压阀调至使用范围。

伺服气缸4控制气路分为两路，分别控制调节活塞上腔压力和活塞下腔压力。因为伺服气缸的上腔压力和下腔压力均可调节控制，所以可最大限度地避免了浮动弹跳辊升降交替变化时，钢带实际张力存在的波动。

伺服气缸4活塞上腔气路依次安设了第一截止阀12，第一气控调压阀6、第一电磁换向阀7、第一电控调压阀8，第一电控调压阀8与第一张力控制器9电气连接；

伺服气缸4的活塞下腔气路依次安装了第二截止阀12’，第二气控调压阀6’、第二电磁换向阀7’、第二电控调压阀8’，第二电控调压阀8’与第二张力控制器9’电气连接；

活塞上腔和活塞下腔的气控原理相同，现以活塞上腔为例进行说明：

第一气控调压阀6将气压传给第一电控调压阀8，进行气/电转换，从而转化为电信号，然后通过第一电控调压阀8输送给第一张力控制器9；经第一张力控制器9运算、处理，与设定张力值进行比较后，又将“指令”信号下达给第一电控调压阀8，进行电/气转换，从而转化为气压信号，通知第一气控调压阀6执行动作。

其中：第一张力控制器9是该系统的核心元件，即信号发生器Ⅰ的处理中心；第一气控调压阀6是气控加载系统的基础元件，即执行机构，由它测量数据，向上反映；待上级有“指令”下达后，又由它来执行命令，“告诉”第一伺服气缸18如何动作。第一电控调压阀8是气控加载系统的过渡元件，即中转枢纽，起着上传下达的作用。在第一气控调压阀6和第一电控调压阀8之间，还安装了第一电磁换向阀7，起着允许或者禁止电控调压阀与气控调压阀联络的作用，也就是说，当该电磁换向阀处于“通”的状态时，电控调压阀与气控调压阀能相互联系，系统才能运行；否则，系统不能正常运行。该阀只具有通断的功能，故取二位二通的换向阀即可。

伺服气缸4(即第一伺服气缸18和第二伺服气缸18’)为跳动辊装置的执行元件，如果实际张力大于预设重力，将拉动跳动辊下降，相反则上升，从而将张力波动“吸收”掉，达到张力的恒定。

时间继电器11和11’：用于跳动辊投入运行时，当按下“启动”按钮后，生产线运行，电磁换向阀接通，经时间继电器延时后系统投入运行；当按下“停止”按钮后，生产线停止，经时间继电器延时后电磁换向阀断开，系统停止运行。

本实用新型的实现原理可分为张力控制和位移控制两部分。

张力控制的原理为：浮动弹跳辊3预设了一个与退火钢带正常张力相匹配的重力，伺服气缸18也预设一个与退火钢带正常张力相当的受力值。当退火炉中钢带的张力变大时，伺服气缸18拉动浮动弹跳辊3上升。伺服气缸的活塞上升。位移传感器10检测到信号后，通知入口侧张力机的电机加快运行(出口侧的张力机电机为速度主令电机)，从而使浮动弹跳辊3下降。当退火炉中钢带的张力减小时，过程相反。

位移控制的原理为：

位移传感器10安设于浮动弹跳辊3传动侧的同步齿轮上。用于测量浮动弹跳辊3的准确位置并进行监控，并且设置有上下安全位和上下极限位断带保护功能。以炉子出口的传动电机设为基准速度，当浮动弹跳辊3上升时，位移传感器检测的信号经变送后转换成电信号，控制炉子入口的传动电机升速，使浮动弹跳辊3下降，回到期望的理想“零位”；当浮动弹跳辊3下降时，整个过程则相反。

本实用新型采用了张力控制和位移量闭环控制的双重反馈系统，且采用了伺服气缸上腔压力和下腔压力均可控的形式，最大限度地避免了升降交替变化时钢带实际张力存在的波动，做到了“零断带事故”的可行控制。经生产实践验证，这类跳动辊的动态张力精度可达到≤1％，静态张力精度可达到≤0.2％。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种跳动辊张力控制装置，包括用于固定的底座，传送的钢带，钢带传送方向上平行间隔设置的一张力辊和一转向辊，位于所述张力辊和所述转向辊之间的浮动弹跳辊，从车间空压站出来的主气源，其特征在于：

所述浮动弹跳辊的轮轴两端分别安装在伺服气缸的活塞杆上，所述伺服气缸的缸体竖直固定在跳动辊支架上；

所述伺服气缸的活塞上腔气路依次安装了第一气控调压阀、第一电磁换向阀、第一电控调压阀，所述第一电控调压阀与第一张力控制器电气连接；

所述伺服气缸的活塞下腔气路依次安装了第二气控调压阀、第二电磁换向阀、第二电控调压阀，所述第二电控调压阀与第二张力控制器电气连接；

所述浮动弹跳辊的传动端安设一位移传感器，用于检测所述浮动弹跳辊的位置，并且将检测到的位移信号转换成电信号，传递给退火炉入口侧的电机。

2.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，所述的第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均为二位二通换向阀。

3.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，所述的位移传感器安装在浮动弹跳辊传动侧的同步齿轮上。

4.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于：所述伺服气缸的活塞上腔气路安设有第一截止阀，主气源气流经过气动三联件进入所述伺服气缸的活塞上腔气路。

5.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于：所述伺服气缸的活塞下腔气路安设有第二截止阀，主气源气流经过气动三联件进入所述伺服气缸的活塞下腔气路。

6.如权利要求4或权利要求5所述的张力控制装置，其特征在于，主气源气流通过气动两联件进入所述第一电控调压阀和所述第二电控调压阀。

7.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，还包括一时间继电器，用于控制生产线的启动或停止。

8.如权利要求1所述的张力控制装置，其特征在于，所述的钢带厚度小于0.2mm。

9.如权利要求7所述的张力控制装置，其特征在于，所述的钢带厚度大于0.05mm，且小于0.2mm。