极薄钢带分条卷取塔型及塌卷改善

张国星

（山西太钢不锈钢精密带钢有限公司，山西 太原 030006）

本文以德国进口纵切线为研究对象，该生产线主要生产厚度为0.02mm～0.5mm的高端不锈钢带材产品，广泛应用于航空航天，手机半导体等精密元器件领域。在生产厚度为0.02mm～0.08mm带钢的分条过程中，由于带钢张力值和带钢与辊面的摩擦阻力值相差很小，张力和速度变化等外界扰动，会使钢带卷在卷筒上出现塔形或塌卷等问题，因此高精度的张力控制是保证良好卷取效果的必要条件。通过分析问题的症结张力垫，从张力垫精度控制着手，提高了张力精度静态和动态过程中的稳定性，对于保证高标准的产品质量具有重要意义。

1 张力系统分析

（1）张力垫气囊存在漏气现象等缺陷，导致气囊控制与实际有偏差。

（2）卷取1.5KN以下分条，张力计用于检测反馈，但是张力计内阻坏，长期未投，影响控制精度[1]。

（3）控制气囊的诺冠精密调压阀，存在调压死区，长期使用存在漂移且每个阀漂移的方向不一致，气源不好阀体可能污染，影响实际气囊压力控制。

（4）张力垫使用毛毡，材质、硬度等因素产生摩擦系数，影响摩擦力，进而影响卷取的实际张力。

（5）生产操作中刀不好，造成翻边，出现塌卷现象。

（6）生产操作中卷取张力设置与不同规格板型之间的不适应，导致出现卷取塔形或塌卷。

（7）来料板型差，分条后依然一边松一边紧，不同时压在同一个张力块上时，可能会出现卷取塔型。

2 张力系统静态测试分析

2.1 张力垫气囊的检测与安装

（1）张力垫气囊的检测。线下给气囊的5个独立气囊分别充气，检测气囊是否有漏气情况。

（2）张力垫气囊的安装。研究气囊结构构造，改进气嘴螺母固定方式，减少使用过程中漏气情况的出现。

2.2 张力计的检测，安装与校准

（1）张力计的检测。通过资料查询，正常内部电路未损坏的张力计的内阻为350Ω。使用万用表测量张力计内阻均达到MΩ，确定张力计已损坏。

（2）张力计安装。在拆下张力计过程中，张力计内卡环的安装方式一端卡死（2个卡环），另一端卡住（1个卡环），这种安装方式会造成张力计安装在导向辊上后，存在内部蹩劲。经过厂家指导，调整张力计安装方式，一端一个卡环且在同一侧。

（3）张力计校准。张力计是通过张力控制器的信号转换，引入控制系统，张力控制器的供电电压为4V，信号反馈电压最大为7.2mV。使用万用表测量，张力控制器的供电电压为4V，正常。但是信号反馈电压却超出了最大，系统显示测量超量程。经过更换了张力控制器，张力计和控制器之间的电缆，信号反馈电压降到4mV，由于导向辊张力计的安装方式，由于自重的原因，所以空载时信号反馈电压也不会为0mV。对张力计进行了归零校准，投入张力计的使用，提高张力计检测反馈精度。

2.3 诺冠精密调压阀的检测与安装

2.3.1 诺冠精密调压阀的检测

张力垫气囊共有5个独立的气囊，由5个独立的精密调压阀控制，通过在精密调压阀的出气口连接压力表，通过单独给定，来对比精密调压阀的输出是否正常。根据精密调压阀的特性，精密调压阀的输出压力为0bar～6bar，呈45°线性。

检测结果表明，精密调压阀的长期使用后，会出现0.03bar零点漂移，有的正漂，有的负漂，并且0.2bar以下为调压阀死区，即0.2bar以下精密调压阀不动作，而且还有给定后，精密调压阀不能迅速到位，出现抖动现象[2]。

（1）针对精密调压阀的输出气压确实存在不一致的情况，为了让张力垫压到每一条钢带上的力尽可能一致。①采取手拉钢带，调整初始预设值，有一定改善效果，需要长期积累手感和经验。②张力垫气囊分为5段，有5个气囊和5个独立分离的木块，为了张力一致，制作了一块通长的树脂块来代替5个独立分离的木块。但是由于通长的树脂块的重量是5个独立分离的木块总重的3倍，气囊压力有限且自重较大，气囊又是相对独立的，使用后极易出现一边松一边紧的情况，效果不是很好。

（2）针对精密调压阀存在0.2bar以下为死区的固有特性，我们采取了将张力垫上机架增加垫块，使精密调压阀工作在较高的范围，避开死区，增加垫块后，同样生产分条厚度0.07mm，张力垫的自动调节由原先的8%升至11%，但是目前我们的高精度垫块厚度较大为10mm，对0.4mm的厚料出现不利影响，所以暂不采取，但是可以作为分条极薄料避开死区的手段之一。

2.3.2 诺冠精密调压阀的安装

通过与诺冠厂家技术人员的沟通，邀请厂家技术人员到现场勘察，初步判断气源不合格，精密调压阀阀体受到污染，诺冠要求精密调压阀的工作环境为无油，干燥的气源且过滤精度为5μ。根据厂家的建议，采用分级过滤，并将管路，调压阀和气囊全部更换，减少阀体污染，效果明显。

2.4 张力垫毛毡的选型及使用方法

研究卷取张力控制方式，卷取张力的大小由手动设定，但是卷取张力的稳定完全由张力垫压力的稳定来决定。例如钢带厚度0.027mm，宽度550mm，单位张力18N/mm2，总张力0.27KN，很小的张力靠张力垫毛毡的摩擦力来保证稳定性，因此张力垫毛毡的选取也至关重要。测试多种材质和硬度的毛毡，效果不是很明显。

张力垫毛毡表面脏，影响毛毡的摩擦力，和作业区沟通商量后，要求每班生产分条料，都需更换毛毡，并且由于精密调压阀存在死区的特性，生产极薄带时，使用新毛毡的1/3的厚度，让精密调压阀的工作区间提升。

2.5 生产工艺的调整

经过一段时间极薄带的生产，对开卷张力、卷取张力和运行速度等工艺参数，多次调整，作业区也总结出比较稳定，卷取效果好的工艺参数，如下：极薄料的张力设定，开卷张力30N/mm2，卷取张力16N/mm2，厚度0.02mm～0.05mm的运行速度80m/min；厚度0.05mm～0.08mm的运行速度100m/min。

2.6 来料板型的观察

（1）经过一段时间生产观察，生产极薄料时，分条宽度为180mm左右，分条后的钢带经过张力垫后，一条钢带跨在不同张力块上时，依然会出现一边松一边紧的现象，当卷取张力大时，会出现紧侧塌卷；当卷取张力小时，会出现松侧塔形。后续需对分条后板型多关注，通过单独调整每个张力垫的初始值，尽可能缩小一边松一边紧的现象，减少塌卷或塔形出现的概率。

（2）分条后钢带边部存在小边浪或者毛刺，卷数不断增加后，小边浪或者毛刺的压力会不断累加，增大塌卷出现的概率。针对这一情况，作业区在生产时，通过控制米数，以达到减少卷数的缺陷累加。经过摸索，边部缺陷大的钢卷，米数控制在2500m以下。

3 张力系统动态测试

（1）张力垫气囊。张力垫气囊是影响卷取效果的重要因素之一。张力垫气囊对极薄料卷取效果影响较大，一旦出现漏气情况，必须更换。进口气囊质量较原装气囊差，需时刻关注气囊是否完好。

（2）张力计。经过对张力计的调整后，投入到张力控制系统中，1#纵切的张力系统精度有了明显提升，卷取实际张力值波动值由原先的±0.04KN降到±0.02KN，并且在升降速的过程中，卷取实际张力波动也明显变小。

（3）精密调压阀。精密调压阀对极薄料卷取效果影响较大，正常的零点漂移不会影响极薄带的生产，但是如果阀体受污染，影响阀体动作灵敏度以及到不了位，也会对极薄料卷取效果造成一定的影响。因此，需定期检查阀前滤芯，进行吹扫更换；定期对精密调压阀进行压力输出检测，如有动作不灵活到不了位，需更换。

（4）张力垫毛毡。张力垫毛毡对卷取张力的稳定也有一定的影响因素，它直接影响摩擦力的建立。对操作人员要求，生产钢卷前检查毛毡使用情况，每班更换且使用新毛毡的1/3厚度。

4 结语

通过以下手段：①投用张力计；②更换气囊，精密调压阀、管路以及过滤器三联件；③每班更换毛毡且使用新毛毡的1/3厚度；④控制开卷张力、卷取张力以及运行速度等工艺参数；⑤严格选刀配刀，减少毛刺累加；⑥根据钢卷板型实际情况，控制米数。近两批极薄带分条，生产后出现塔形和塌卷明显减少，且客户投诉明显减少，但是后期仍需密切关注设备运行情况，彻底找出塔形和塌卷的根源所在，控制塔形和塌卷的出现。