引言：轧钢是指在轧制过程中，带钢的张力是保持带钢宽度不变的，一般在轧制过程中对带钢进行多次测量，并根据测量结果对带钢张紧。但在实际生产过程中，由于设备和工艺的限制，带钢的张紧力很难达到要求。为了获得稳定的张紧力，并保证带钢在退火过程中不发生弯曲变形，轧辊往往会通过增加张力来增加张紧力。然而张力增加会导致带钢与轧辊之间的摩擦力增大，带钢很容易出现打滑、脱辊等问题。因此，对于一些张力较大、带钢质量要求较高的退火带钢，我们通常会采取减小张力或者通过增加张力控制器来使带钢保持稳定的张力。

一、跳动辊技术介绍

1.1 跳动辊的分类和特点

跳动辊可以分为两种：一种是在退火工艺中应用的普通跳动辊，其结构为中间的芯轴两端带有一个旋转轴承，辊子通过芯轴颈轴承与上辊架连接，具有自锁功能，因此，当被加工成任意形状的轧辊时，必须将其固定在芯轴上。另外一种是特殊形式的跳动辊，其结构为：芯轴两端带有一个旋转轴承和一个与上辊架连接的轧辊支架。这两种形式的跳动辊都可以实现在不同直径轧制过程中对轧制张力进行控制，并且在不需要单独再设置张力控制系统的情况下，就能实现不同直径轧制过程中对张力的有效控制。因此，跳动辊可以广泛应用于带钢连续退火炉中对不同直径轧制过程中对张力进行有效控制。

1.2 跳动辊在设备工程领域的应用

目前，世界上跳动辊主要应用于轧制过程中的张力控制。在轧制过程中，轧辊辊身是高速旋转的，通过这种高速旋转，轧辊可以产生很大的离心力。这种离心力可以有效地将带钢拉紧，并在一定程度上将其压向机架，从而减少带钢与轧辊之间的摩擦，提高带钢表面质量。如果将其应用于生产过程中，会大大提高带钢的质量，并减少轧制过程中带钢边部出现划伤的概率。在带钢连续退火炉中，轧辊对带钢进行连续轧制，通过跳动辊产生的离心力和张力的综合作用，可以对带钢轧制过程中产生的张力进行有效控制。因此，跳动辊是生产过程中张力控制的关键设备之一。

二、退火炉内张力控制技术介绍

2.1 退火炉内张力的概念和影响因素

在退火工艺中，带钢的张力是保证带钢不发生变形的一个重要工艺参数。带钢在退火炉内的张力变化将直接影响到带钢卷取时的弯曲度，影响到产品的表面质量。通常，退火工序中带钢张力是由其自身重量和其与带钢之间的相对运动产生的。退火炉内带钢张力与带钢本身的重量、带钢与炉辊之间的相对运动速度、带钢卷取张力、炉内气氛等因素有关，但更多地与其生产工艺有关。一般情况下，由于带钢卷取张力控制系统采用张力自动控制，因此在轧制过程中，带钢受到张力辊（跳动辊）的挤压，在跳动辊（跳动辊）和退火辊间形成一个相对运动。这种相对运动也会对带钢的张力产生影响。

2.2 张力控制的方法和手段

在退火工艺中，张力控制主要有两种方法，一种是将张力控制器与带钢或轧辊之间的机械传动联系起来，通过机械传动来实现张力控制；另一种是将张力控制器与带钢或轧辊之间的电气联系起来，通过电气控制来实现张力控制。为了保证带钢在退火炉内的张力稳定，一般情况下会采用对带钢进行多次测量，根据测量结果对带钢进行张力控制。但是这样做会消耗大量的人力和时间。因此，在生产实践中一般采用将带钢张力控制器与带钢或轧辊之间的电气联系起来，通过电气控制来实现张力控制。这种方式不但能够保证带钢的稳定运行，而且在一定程度上可以节约人力和时间。

三、基于跳动辊的退火炉内张力控制技术

3.1 基本原理和流程

在退火生产过程中，由于带钢厚度偏差以及张力变化等原因，带钢可能出现弯曲或拉断现象。传统的张力控制系统中，由于张力的大小只能通过带钢张力传感器直接测量，而带钢厚度偏差及张力变化均为定值，控制精度不高。本系统中的跳动辊为带钢位置检测装置，由现场安装的各类传感器组成。当带钢经光电传感器时，信号进入 PLC中的速度控制模块；当带钢经编码器时，信号进入速度控制模块；当带钢经过速度控制器时，信号进入速度反馈模块；当带钢经编码器或光电传感器时，信号进入速度反馈模块。

3.2 在设备工程中的应用

跳动辊系统主要由高速轴、高速轴驱动装置、位置检测装置、旋转编码器等部分组成。其中高速轴驱动装置采用可编程逻辑控制器（PLC），可以实现对设备的各种运动控制，位置检测装置采用光电传感器，可实现带钢的位置测量，旋转编码器作为位置检测装置。在 PLC控制系统中，我们采用了西门子S7-200系列的 PLC，在西门子S7-200系列的 PLC中可以对设备进行各种运动控制。此外，我们还通过西门子S7-200系列的 PLC实现了对设备运行状态的实时监控和各种保护功能。

四、在设备工程领域的应用前景

4.1 现有问题和挑战

由于传统的张力控制系统主要采用张力控制器和张力调节器，其控制精度低，并且存在较大的迟滞、超调和振荡等问题，因此，张力控制系统很难满足在退火炉内实现高精度、高稳定性的要求。同时，在生产线中，带钢张力的变化是一个动态的过程，其波动具有很大的随机性和不确定性。为了保证生产过程中带钢张力的稳定，就需要采用增量式 PID调节器，然而其 PI参数整定非常困难。目前，在退火炉内应用基于跳动辊的张力控制技术，克服了传统张力控制系统存在的上述问题和挑战。在生产现场试验表明，该技术完全能够满足退火工艺要求，具有很好的推广应用前景。

4.2 可能的解决方案

如果将跳动辊系统应用于退火炉内的张力控制系统中，由于该技术主要采用跳动辊作为张力传感器，因此，它与传统的张力控制器和张力调节器相比，具有如下优点：基于跳动辊的张力控制技术采用跳动辊作为张力传感器，使其在测量过程中具有很高的精度。基于跳动辊的张力控制技术采用基于霍尔传感器的位置式 PID调节器，因此，该技术不仅可以克服传统张力控制器和张力调节器存在的问题和挑战，而且可以提高其控制精度。基于跳动辊的张力控制技术采用了一种全新的控制策略，即速度与带钢厚度同时控制策略。

结语

以上介绍的退火炉内张力控制系统的工作原理、组成以及主要功能，在设备工程领域中具有较强的应用价值。本文介绍的张力控制系统采用了跳动辊来进行张力控制，这种结构简单，成本较低，易于维护，而且在一定程度上保证了带钢张紧力值的稳定性和准确性。随着大型轧钢设备在设备工程领域中的广泛应用，带钢在退火过程中的张力控制将成为一个重要课题。本文介绍的基于跳动辊的张力控制系统，为带钢在退火炉内的张力控制提供了一个很好的参考方案。但是由于轧制过程中存在着多种因素的影响，带钢和轧辊之间也会存在一定的摩擦力，还需要进一步深入研究。

参考文献

[1] 冷轧脱脂机组张力控制优化. 刘胜杰.,2024(04)

[2] 收放自如的张力控制技术. .,2023(05)