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卷取夹送辊是轧钢厂精轧机组的重要组成部件之一，它的主要作用是控制带钢的张力，保证带钢在卷取过程中的形状和质量。
卷取夹送辊的转矩和张力是卷取夹送辊的两个重要参数，下面将对这两个参数进行详细介绍。
一、卷取夹送辊转矩卷取夹送辊转矩是指在卷取过程中，卷取夹送辊电机所输出的转矩。
卷取夹送辊转矩的大小直接影响到带钢的卷取效果和形状质量。
在轧钢生产过程中，如果卷取夹送辊转矩不足，会导致带钢在卷取过程中出现松卷、层间错位等问题，严重影响带钢的质量和形状。
因此，在轧钢生产过程中，需要根据实际情况调整卷取夹送辊电机的输出转矩，保证带钢的卷取效果和质量。
卷取夹送辊转矩的控制方法主要有两种：一种是通过调节卷取夹送辊电机的电流来控制转矩；另一种是通过调节卷取夹送辊的液压系统来控制转矩。
其中，通过调节电机电流来控制转矩的方法比较常用。
在调节电机电流时，需要根据实时的轧制力和转矩反馈来进行调整，以保证带钢的卷取效果和质量。
卷取夹送辊张力是指在卷取过程中，带钢在卷取夹送辊之间所承受的拉力。
卷取夹送辊张力的大小直接影响到带钢的形状和质量。
在轧钢生产过程中，如果卷取夹送辊张力不足，会导致带钢在卷取过程中出现波浪、层间错位等问题，严重影响带钢的质量和形状。
因此，在轧钢生产过程中，需要根据实际情况调整卷取夹送辊的张力大小，以保证带钢的形状和质量。
卷取夹送辊张力的控制方法主要有两种：一种是通过调节卷取机的速度来控制张力；另一种是通过调节卷取夹送辊的液压系统来控制张力。
其中，通过调节卷取机速度来控制张力是比较常用的方法。
在调节卷取机速度时，需要根据实时的张力反馈和轧制力来进行调整，以保证带钢的形状和质量。
在实际轧钢生产过程中，卷取夹送辊的转矩和张力是相互影响的。
如果转矩不足，会导致张力不稳定；如果转矩过大，会导致带钢在卷取过程中出现压痕等问题。
因此，在轧钢生产过程中，需要对卷取夹送辊的转矩和张力进行协调控制，以保证带钢的卷取效果和质量。
三、总结本文对卷取夹送辊的转矩和张力进行了详细介绍，并阐述了它们在轧钢生产过程中的重要性。
冷轧机组中卷取机的张力分析与计算作者：李劭行来源：《大经贸》2017年第05期【摘要】本文介绍了卷取机的结构组成、工作原理、工艺特点，并对卷取张力进行分析与计算。
【关键词】冷轧机组卷取机张力1.概述在冷轧带钢机组中，采用连轧方式可以提高生产率，轧件长度可以达到数十米甚至更长，所以在出口端设置卷取机是必不可少的，将连轧出来的带钢绕成卷，方便生产、运输以及储存。
在冷轧车间中，卷取机还普遍用于酸洗、剪切、热处理等辅助机组中。
2.卷取机的结构组成卷取机由卷筒、传动装置、活动支撑、推卷装置、压尾装置等部件组成。
卷筒做成悬臂式的，方便从卷筒上卸下钢卷。
带钢被拉辊咬入，送入弯曲辊使带钢产生适合于钢卷内径的相应挠度，随后绕上去在卷取辊的支撑和旋转下自行成卷。
由于卷筒上负荷大，需保证卷筒轴的强度和刚度，可通过增大卷筒轴尺寸和在自由端安装活动支撑。
传动装置由电机、制动器、联轴器和减速器等构成。
卷筒的胀缩是通过调节尾部的胀缩液压缸来实现，而旋转运动则由电机通过联轴器、齿轮减速器带动卷筒转动实现。
活动支撑在卸卷时，可移到旁边不妨碍卸卷。
钢卷达到要求质量时，剪断带钢，最后由推卷装置将钢卷从卷取机上推出，滚到斜坡辊道上。
斜坡辊道上的推钢机将钢卷推到斜坡辊道的末端，用吊车把它吊至钢卷放置场贮存。
压尾装置是卷取终了时，用来将带钢尾部压住，防止松卷以便捆扎。
3.冷带钢卷取的工艺特点1）提供张力张力轧制可以降低轧制压力，使带钢板形平直，提高带钢表面质量，同时可使钢卷紧密、整齐。
在连轧时，张力还起到自动调节连轧关系的作用。
此外，由于张力直接影响产品质量尺寸精度，因此对张力控制要求很严格。
轧制卷取时，需考虑加工硬化因素；精整卷取薄带时，张应力应取大值。
2）表面质量冷带钢表面光洁，板形及尺寸精度要求较高，因此对卷筒几何形状及表面质量的要求也相应提高。
卷筒胀开后，应能成为一完整圆形，以防止压伤内层带钢。
3）钢卷的稳定性在带钢卷取过程中，钢卷直径是变化的。
第４２卷第４期２０２０年８月甘㊀肃㊀冶㊀金ＧＡＮＳＵ㊀ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＶｏｌ.４２Ｎｏ.４Ａｕｇ.ꎬ２０２０文章编号:１６７２￣４４６１(２０２０)０４￣００５７￣０３卷取炉在炉卷轧机中的应用李冠旻ꎬ王㊀勇ꎬ焦志敏ꎬ刘㊀圳(山信软件股份有限公司日照自动化分公司ꎬ山东㊀济南㊀２５０１０１)摘㊀要:介绍卷取炉的基本概况ꎬ以及在炉卷轧机中的应用ꎬ详细研究卷取炉的主要设备ꎬ深入分析各方面的技术特点和应用情况ꎮ关键词:卷取炉ꎻ卷筒ꎻ活套ꎻ挡板中图分类号:ＴＧ３３３㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏｉｌｉｎｇＦｕｒｎａｃｅｉｎｔｈｅＳｔｅｃｋｅｌＰｌａｔｅＭｉｌｌＬＩＧｕａｎ￣ｍｉｎꎬＷＡＮＧＹｏｎｇꎬＪＩＡＯＺｈｉ￣ｍｉｎꎬＬＩＵＺｈｅｎ(ＲｉｚｈａｏＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｈａｎｘｉｎＳｏｆｔｗａｒｅＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＪｉｎａｎ２５０１０１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｉｌｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｏｆＧｅｒｍａｎｙＳＭＳＣｏｍｐａｎｙａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＳｔｅｃｋｅｌＰｌａｔｅＭｉｌｌꎬａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｃｏｉｌｉｎｇｆｕｒｎａｃｅꎬａｌｓｏｄｅｅｐｌｙａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｃｏｉｌｉｎｇｆｕｒｎａｃｅꎻｃｏｉｌｉｎｇｄｒｕｍꎻｌｏｏｐꎻｂａｆｆｌｅ１㊀引言炉卷轧机又称斯特克尔式轧机(Ｓｔｅｃｋｅｌ￣ｍｉｌｌ)是一种中厚板轧机ꎬ其生产线通常由热卷取炉㊁可逆式主轧机在内的钢板收集系统和其他辅助设备组成ꎮ炉卷轧机的主轧机前后设置有卷取炉(图１)ꎬ在薄规格(４~２５ｍｍ)的钢板的轧制过程中ꎬ可将钢板卷在炉内保温ꎬ以降低轧制中钢板的降温速度ꎮ山钢日照钢铁精品基地３５００ｍｍ炉卷工程平轧项目已正常投产ꎬ卷轧还未投入连续生产ꎮ图１㊀卷取炉布置图２㊀系统概况卷取炉位于炉卷轧机(ＳＰＭ)的两侧(入口侧和出口侧)ꎮ其功能是将带钢卷取成带卷的形式并尽量减小带钢的热量损失及满足工艺要求ꎮ每座卷取炉配有:支撑结构㊁炉壳㊁穿钢门㊁烟道㊁耐火材料保护㊁燃烧系统㊁保温炉㊁废气排放系统㊁各种阀门执行器㊁各类仪表等ꎮ３㊀卷筒卷筒(直径１９５０ｍｍ)位于卷取炉内ꎬ并用在轧制过程中进行带钢的卷取ꎮ卷筒的鼓槽预摆到设定的等待位置ꎬ带钢头部进入卷筒后卷筒转动并开始卷取ꎮ卷取时带有张力ꎬ张力的大小取决于带钢的厚度[１]ꎮ卷筒组成由用特殊耐热铸钢制成的转鼓芯轴㊁带槽口并由特殊耐高温合金钢制作而成的卷筒㊁卷筒内水冷装置㊁旋转接头㊁带有位置传感器的液压弹性支承轴承㊁润滑装置㊁事故电机㊁传动电机㊁减速机等组成[２]ꎮ３.１㊀卷筒需要遵循的保护原则⑴卷筒上无静止不动的带卷ꎮ⑵必须遵照卷筒的加热和冷却周期ꎻ卷筒以最高为１００ħ/ｈ的速率加热至５５０ħꎬ在５５０ħ保持３ｈꎬ以每小时８０ħ的速率加热至工作温度ꎻ冷却时ꎬ最低每小时１００ħꎬ最高每小时１５０ħ降至环境温度(图２)ꎮ⑶卷取炉工作时ꎬ卷筒必须旋转ꎮ⑷卷筒温度必须保持在８５０ħ至１０５０ħ之间ꎮ图２㊀卷取炉加热冷却曲线３.２㊀穿钢控制对于炉卷轧机的工艺ꎬ带钢以上卷方向穿入炉卷轧机的卷筒(图３)ꎮ为了将带钢卷取在卷筒上ꎬ需要满足下述工艺要求:精确的卷筒槽口定位ꎻ精确的带钢头尾部跟踪ꎻ在合适的时间建立带钢张力ꎻ注意带钢头尾部的形状㊁平直度ꎻ注意带钢尾部入槽的插入长度ꎻ注意带钢头部跟踪ꎮ图３㊀上卷式示意图３.３㊀卷筒穿钢和运行顺序当炉卷轧机中无带钢时ꎬ入口和出口卷筒均以慢行速度进行旋转ꎬ以避免卷筒局部进行加热ꎮ在带钢从炉卷轧机第一个道次脱尾或者在卷筒上缠绕的最后两圈之前ꎬ出口卷筒张力参考值降低至与出口夹送辊(后拉)张力完全匹配ꎮ入口卷筒准备进行穿钢ꎮ控制在中间坯进入炉卷轧机之前ꎬ定位入口卷筒槽口ꎮ随着带钢尾部在出口侧定位ꎬ出口卷张力降低至零ꎬ并且卷筒保持在零速ꎻ出口夹送辊打开ꎬ选择出口侧导卫进行对中ꎻ出口侧导卫导向中心带钢ꎻ出口夹送辊闭合ꎮ定位入口卷筒槽口以便卷筒进行穿钢ꎬ入口卷筒重复上述卷取顺序ꎮ出口卷筒依照轧制表中的参考设定值提供必要的反张力ꎮ一直保持该反张力ꎬ直至卷筒上已卷取五圈带钢(可调)ꎮ此刻ꎬ将出口卷筒的张力减小(斜坡)至零ꎬ以便带钢离开出口卷筒时卷筒不带有任何张力ꎮ４㊀活套夹送辊和炉卷轧机保温炉卷筒之间安装有活套ꎬ用于确保夹送辊和炉卷轧机卷筒之间形成特定的带钢张力ꎮ炉卷轧机的活套用于吸收这些由于所谓的带卷 关节 所引起的张力峰值(关节是带钢头部咬入卷筒槽口的第一圈带钢交叠所导致的)ꎮ该关节会造成带卷变形ꎬ具有形成椭圆的趋势ꎮ每次关节经过带钢下表面ꎬ均会出现一次张力峰值ꎮ张力峰值基本上通过炉卷轧机卷筒传动的张力控制进行补偿ꎮ平稳的带钢运动会使得卷取更稳定ꎬ带钢速度快ꎬ且生产率更高ꎮ４.１㊀两种不同的模式进行活套控制⑴张力控制:活套在张力控制模式下运行ꎬ并试图建立恒定的张力ꎮ这样运行的结果就是ꎬ需通过活套动作补偿关节的干扰ꎮ⑵前馈控制:活套在张力控制模式下运行ꎮ关节的故障引起活套动作ꎮ测量活套动作并生成炉卷８５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷轧机卷筒传动的速度校正ꎮ因此速度校正抵消关节故障ꎮ(但山钢３５００炉卷项目中无法实现该种模式ꎮ)４.２㊀闭环控制系统活套系统具有三个闭环控制回路ꎬ使其效率最大化ꎮ⑴位置控制用于在整个可能的范围内移动或定位活套ꎮ⑵张力控制用于形成恒定的带钢张力(模式Ａ)ꎮ⑶前馈控制用于在夹送辊和炉卷轧机保温炉之间形成恒定的带钢长度储存量(模式Ｂꎬ本项目中无法实现)ꎮ位置和张力控制(模式Ａ)回路以级联形式布置ꎮ张力控制器从属于位置控制器ꎮ因此ꎬ位置控制系统的输出结合预设极限形成张力控制系统的参考值ꎮ在带钢到达炉卷轧机卷筒之前ꎬ实现位置控制并且活套处于预设位置ꎮ当炉卷轧机卷筒建立带钢张力之后ꎬ活套从位置控制切换至张力控制ꎮ采用所需要的活套张力(带钢张力)ꎮ在张力控制模式下ꎬ位置控制器的输出值受限于所需的张力值ꎮ在带钢从卷取方向变化到开卷方向之前ꎬ活套从张力控制切换至位置控制ꎮ这就意味着ꎬ当带钢失去轧机机架的张力时ꎬ活套在其当前位置保持着位置控制ꎮ当带钢再次从开卷方向穿入轧机机架并且轧机建立起带钢张力时ꎬ活套从位置控制切换至张力控制ꎮ在带钢离开炉卷轧机卷筒之前ꎬ活套从张力控制切换回位置控制ꎮ当带钢从卷筒槽口中穿出之后(减去带钢穿出之前确定的卷筒角度)ꎬ切换完成ꎮ处于位置控制时ꎬ活套保持在其当前位置ꎮ４.３㊀停车位置停车位置(运行位置的上部机械端)上可能设置带有螺栓辅助的机械锁定ꎮ出于安全的原因ꎬ螺栓仅可以手动移出ꎮ在停车位置上ꎬ不允许在炉卷轧机卷筒上卷取带钢ꎬ因为带钢可能干涉活套的固定轴ꎮ在活套运行至停车位置之前关闭炉门ꎮ为了避免带钢从保温炉下方穿过或者提前进入各自的危险区域ꎬ必须关闭炉门ꎮ４.４㊀故障/警告可以监控并显示三种类型的故障:静态故障:关闭控制并且持续显示错误信息ꎻ动态故障:关闭控制并且删除错误信息(但是储存在报警记录中)ꎻ警告:不设定故障条件ꎬ系统不转入故障条件ꎬ且不关闭控制ꎮ４.５㊀与穿钢门的联锁条件㊀㊀与卷取炉的穿钢门有一个联锁条件ꎮ仅当活套处于停车位置时ꎬ穿钢门才能升起(关闭穿钢门)ꎮ⑴进行卷轧时ꎬ穿钢门导板向上抬升ꎬ穿钢板向下降落ꎬ形成一个斜面引导带钢进入卷筒槽口内ꎮ对于首次穿钢ꎬ入口卷取炉挡板按照穿钢台架升高－上穿钢门升高－下炉门升高的顺序运行ꎻ在中间坯进入炉卷轧机之前ꎬ出口炉门挡板按照穿钢台架下降－上穿钢门升高－下炉门升高的顺序运行ꎻ出口卷取炉准备将炉内带钢开卷时ꎬ出口炉门挡板按照穿钢台架下降－上穿钢门下降－下炉门下降的顺序运行(图４)ꎮ⑵进行平轧时ꎬ入口和出口卷取炉穿钢台架㊁上穿钢门和下炉门均处于高位ꎬ即关闭状态时ꎬ以便允许带钢从每座卷取炉下穿过ꎬ并且有助于保持炉温ꎮ挡板持续处在该位置ꎬ直至进行下一次卷轧ꎮ图４㊀挡板示意图５㊀结语炉卷轧机应用了现代控制新技术和轧制新工艺ꎬ在成品产量和质量上都有了很大进步ꎮ卷取炉是炉卷轧机中的关键设备之一ꎬ在卷轧生产工艺中起着至关重要的作用ꎬ卷取炉的合理使用在轧钢过程中对产品质量㊁整条生产线的生产顺行㊁成材率都有很大影响ꎮ山钢炉卷轧机目前最大卷取宽度为３２５０ｍｍꎬ厚度为４~２５ｍｍꎬ为目前国内较大的卷取炉ꎮ卷取炉的使用使炉卷轧机适用范围变得更广ꎬ市场跟随性强ꎬ逐渐被广泛采用ꎮ参考文献:[１]㊀王㊀勇ꎬ刘艳东ꎬ孙其俊.现代卷取炉的结构[Ｊ].一重技术ꎬ２００７(０４):８.[２]㊀张雪荣ꎬ李艳玲ꎬ陈燕才.现代炉卷轧机的技术特点及发展趋势[Ｊ].武钢技术ꎬ２０１３ꎬ５１(０４):６０.收稿日期:２０１９￣１１￣１１作者简介:李冠旻(１９９４￣)ꎬ女ꎬ山东济南人ꎬ助理工程师ꎬ学士学位ꎮ现从事轧钢电气自动化工作ꎮ９５第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李冠旻ꎬ等:卷取炉在炉卷轧机中的应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
钢板轧制过程中张力控制的分析和对策张守兴<海口经济学院信息工程学院海南海口 571127〕摘要：本文介绍了武钢集团海南有限责任公司单机架四辊可逆式轧机机组张力控制系统的应用研究，通过精准调整相关参数，提高轧机张力控制精度，解决了轧制和平整极薄带钢过程中出现的带钢鼓包和拉皱现象。
关键词：冷轧；张力控制；精度The Analysis and countermeasuresOf Tension Control In TheSteel MiLL's ProcessZHANG SHOU XING<Haikou College of Economics，The Institute of Information Engineering，Haikou，Hainan 571127〕Abstract:This paper introduces the hainan wisco group limited liability company leveling unit motor applied research, through the motor related parameter calculation and replace domestic motor, solve the stability of motor, make the unit production get more powerful guarantee.Key word:cold mill；tension controls；accuracy一概述武钢集团海南有限责任公司目前逐步形成了国内精密极薄带钢的生产基地，公司冷轧机组为单机架四辊可逆式轧机，完成带钢的冷轧轧制和平整两道工序，机组由美国综合工业I2S公司设计制造，主要设备全部从美国引进，具有90年代国际先进水平。
该轧机设计年产量10万吨，产品的厚度范围是0.2mm-2.0mm。
78C omputer automation计算机自动化热轧卷取机张力控制系统丛振华（北京首钢股份有限公司，河北 迁安 064404）摘 要：作为热轧工艺应用的重要设备，卷取机的规范化应用至关重要。
确保其张力控制系统的高效化建设，不仅有助于热轧工艺的高效化应用，更对热轧钢材的质量提升具有重大影响。
本文在阐述卷取机结构组成的基础上，对其张拉控制的流程进行分析；并针对性的指出热轧卷取机张力控制系统优化策略。
以期有利于卷取机张力控制的规范化，继而在提升热轧工艺应用水平的基础上，促进现代制造工业的进一步发展。
关键词：热轧工艺；卷取机；张力控制中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）02-0078-2收稿日期：2019-02作者简介：丛振华，男，生于1983年，吉林白山人，本科，工程师，研究方向：热轧生产线设备及工艺。
随着制造工业的不断发展，热轧工艺的应用逐渐成熟。
就热轧工艺应用过程而言，卷取机是其技术实现的重要支撑设备。
与传统钢材加工工艺相比，其不仅具有较高的轧制效率；而在在轧制钢材塑性和经济效益把控方面具有较为突出的应用优势。
当前环境下，其已广泛应用于建筑、机械制造、电机、化工等领域，对于工业生产效益的提升具有重大影响。
实践过程中，张力系统控制是卷取机应用的关键所在，然而受诸多因素影响，热轧卷取机的张力控制尚不完善。
基于此，本文就其张力控制的过程进行优化分析。
1 热轧卷取机的结构组成卷取机是热轧工艺应用的基本支撑设备。
从应用过程来看，其结构组成包含了现场热轧设备、后续工艺设备和辅助设备三个层级[1]。
在现场热轧设备中，输出辊道、侧导板、张力辊、切换版、倾斜板、地下卷取机、成型辊、卸卷及升降小车是其主要的组成结构。
而在后续工艺应用过程中，其不仅包含了样品翻转辊道、取样飞剪、开卷机等钢卷检查站设备；而且包含了较多的运输设备和标记包装设备，譬如运输辊道链、旋转台、升降台、喷号机、称重机和打捆机等。
炉卷轧机卷取张力研究王玉红,王京(北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083)摘要:介绍了新型炉卷轧机的主要设备及主要功能,对炉卷轧机卷取轧制工艺进行了研究。
介绍了主要的张力控制方法,给出了混合张力控制功能原理图。
推导计算卷取张力模型。
重点对混合张力控制中直接张力控制进行研究。
对电流内环和张力外环构成的直接张力控制系统分别进行了调节器参数整定。
通过系统的仿真研究表明,取不同的H 值进行整定时对系统的动态指标产生不同影响,同时对小时间常数的张力环节可以忽略。
关键词:炉卷轧机;张力模型;张力控制中图分类号:T G 334.9;T G331;T P273 文献标识码:ATension Research of Steckel MillWA N G Y u -hong ,W AN G Jing(N ational Ef f icient Rol ling E ngineer ing Res ear ch Center ,Univer sity of S cience andT echnology Beij ing ,Beij ing 100083,Chian)Abstract:T he main equipments and the main function of the new kind o f steckel mill w ere intr oduced.T he pr ocessing of steckel mill w as researched.T he ma in methods of tension co ntr ol w ere intro duced,and the princ-i ple picture o f tensio n co ntr ol was pro vided.T he model of coiling tensio n w as ca lculated.Researched the direct tensio n contr ol system.Deter mined t he par ameter of the reg ulato rs o f the dir ect coiling tension co ntr ol sy stem.Simulatio n indicates that differ ent parameter can make different r esult and t he little tension par t can be ig no red at the same time.Key words:st eckel m ill;tension model;tension co nt rol作者简介:王玉红(1972-),男,硕士研究生,Email:w yh564@1 引言新式炉卷轧机由于采用了现代热连轧机多项成熟的先进工艺和技术,使带钢板形和平直度大幅度提高,产品质量达到或接近连轧机的水平,而高于普通中厚板轧机的水平。
炉卷轧机在卷取轧制时,为保证带卷均匀受热和成品带材质量,实现精确的张力控制是必不可少的。
与热连轧相比,炉卷轧机轧制的板带反复进入轧机两侧的卷取炉保温,致使带材温度较高,而轧线上又无活套来吸收速度差引起的张力波动;与采取大张力轧制的冷连轧相比,为防止板带拉窄变形甚至拉断只能采用小张力或弱张力轧制,因而炉卷轧机卷取张力控制有其特殊性,控制起来有一定的难度。
本文以某轧钢厂单机架炉卷轧机为例,介绍了炉卷轧机的主要卷取设备、功能和工艺。
针对炉卷轧机的特点在建张及加减速阶段采用间接张力控制法,稳态轧制采用直接张力控制法实现高精度张力控制。
根据该厂设备参数计算了张力动态模型,着重对由电流内环和张力外环构成的直接张力控制系统分别进行了PI 调节器参数整定,并对系统进行了仿真研究。
2 炉卷轧机主要卷取设备及工艺2.1 炉卷轧机主要卷取设备及功能图1中,A 为卷取炉(卷取轧制模式下通过卷图1 单机架炉卷轧机设备示意图Fig.1 Schematic plan of single step steckle mill52电气传动 2008年 第38卷 第8期EL ECT RIC DRIV E 2008 Vo l.38 No.8取板/带以保持其温度);B 为夹送辊(夹送板/带并与主轧机、卷筒形成张力;减少带钢振动);C 为偏导辊(在夹送辊和卷筒之间以减少带钢自身的振动);D 为穿带台(引导板/带进出卷曲炉);E 为炉子拦板(配合穿带台引导板/带进出卷曲炉);F 为卷筒(卷取板/带,并与主轧机或夹送辊形成张力);G 为主轧机(H 为立辊轧机)。
该条生产线自动控制系统由二级、一级和零级构成,其中二级采用STRA TU S 公司的FT -SEVER 系列服务器,完成物料跟踪、模型计算、设定值计算及H M I 统一管理显示等主要任务,一级均采用东芝公司VT OOL 系列的PLC,完成包括板厚、板形、张力及逻辑控制等任务。
2.2 卷取工艺分析图2为单机架炉卷轧机轧制道次分配示意图。
图2 单机架炉卷轧机轧制道次分配Fig.2 Rolling pass of single step steckle mill炉卷轧机轧制分平直轧制和卷取轧制两种模式。
卷取轧制时要求板厚不大于20m m 。
卷取时板子以适合穿带的速度经穿带板、炉子拦板进入筒槽1m 后,卷筒开始加速到比板子略大的速度以建立张力。
建立张力后上夹送辊下降到低的中间位,穿带板不动,炉子拦板向下倾斜。
传动模式由速度转为最大力矩的间接张力控制模式,轧机、夹送辊、偏导辊、卷筒加速到正常轧制速度,在加减速阶段和正常轧制时板/带张力保持恒定。
在减速末尾阶段,机后夹送辊夹紧板子,在轧机和机后夹送辊间形成张力。
板尾出轧机后夹送辊再与机后卷筒建立张力,夹送辊、偏导辊和卷筒停止时要保证板尾停在轧机和机后夹送辊之间。
3 张力控制张力控制分为间接张力控制、直接张力控制和混合张力控制。
间接张力控制包括电流电势复合控制和最大力矩控制,属开环控制,控制方法简单但精度不足。
直接张力控制利用张力计测量实际张力,并将它作为张力反馈信号构成闭环控制,使张力恒定,控制精度高,但不易稳定。
混合张力控制综合了前两者的优点,在建张及加减速阶段使用简单的间接张力控制系统,待张力值与设定值的偏差小于某数值时,再加入直接张力控制系统作为张力的细调,系统进入稳态轧制阶段。
图3为混合张力控制功能原理图。
其中FT 为给定分配单元;ACR 为电流调节器; T 为磁通调节器;ZJ 为转矩给定单元;ST 为速度调节器;CF 为触发器;M -I 为转矩电流变换单元;JS 为卷径计算单元;QT 为张力与速度自动切换单元;ET 为电势调节器;A TR 为张力调节器;n g ,n f 为速度给定和反馈信号;E g ,E f 为磁场电势给定和反馈信号;I g ,I f 为电枢电流给定和反馈信号;M 补为动态力矩补偿信号;T 0,T 为转矩给定和反馈信号;M g ,M f 为转矩给定和反馈信号; g , f 为磁通给定和反馈信号;I bf 为磁场电流反馈信号。
它有2种工作方式。
当卷取机在点动、起、停车或单独运行时,速度调节器投入,系统此时为转速电流双闭环调速系统。
当卷取机建张完成后,速调器达到限幅值,相当于速度开环,系统为间接张力控制系统。
工作方式是基速以下满磁工作,基速以上弱磁升速,为最大力矩式间接张力控制系统。
当张力偏差小于5%时,张力调节器投入工作,形成闭环,此时系统为直接张力控制系统。
图3 混合张力控制功能原理图Fig.3 Sch ematic diagram of mixed tension control4 张力控制系统模型4.1 张力动态模型张力动态模型是个惯性环节,它与速度、压下53王玉红,等:炉卷轧机卷取张力研究电气传动 2008年 第38卷 第8期率、张力设定值和其它工艺参数有关。
根据有关公式可得张力动态模型的传递函数为 W (s)=T (s)/ V(s)=(1S 0 0V 0)/(1+s l A E 1S 0 0V 0)=K T V 1+T TV s式中:T (s)为总张力,kN ;V 0为轧机出口处的带材速度,m /s ;S 0为无张力时的前滑量;0为张力状态下前滑影响系数,kN -1;A 为板材截面积,mm 2;l 为卷筒与主轧机出口之间的距离,mm 。
根据该轧钢厂设备及工艺参数为:S 0=0.03,0=0.5kN -1,V 0=4m /s ,A =4 1600=6400mm 2,l =15000mm ,则K TV =16.7kN s/m ,T TV =0.0002s 。
4.2 系统模型电机基本数据如下:P e =1500kW ,U e =938V ,I e =1720A , =1.5,n e =290/900r/min ,R =0.0314 ,L =0.0003H ,C m =29.1N m/A ,C e =3.47V min/r ,J =1547kg m 2, =0.0039V/A , =0.05V/kN ,T l =0.01s ,T m =0.0503s ,K s =100,T s =0.0017s ,T oi =0.002s ,T ot =0.01s 。
根据以上数据可得出张力控制系统模型,见图4。
图4 张力控制系统模型Fig.4 T ens ion con trol s ystem model4.3 调节器参数整定系统模型由电流内环和张力外环构成。
电流内环调节器ACR 的参数K i , i 是以工程最佳典型 系统整定的,等效内环为小于10m s 的小惯性环节。
对于张力外环,对象相当于3个惯性环节和一个积分环节组成,张力调节器的参数K t ,t 可按典型 系统校准,忽略小惯性环节。
一般情况下,张力控制系统性能指标主要是要求具有高稳定性、超调量较小为佳,否则对直接张力闭环的切入工作不利,轧制过程中易于断带。
为此,使用典型 系统整定张力调节器参数时,取h =5~10来整定张力PI 调节器参数,目的在于减小张力系统的超调量,实现稳定裕度大。
动态指标要求:电流超调量 i 5%;张力超调量 T 25%。
4.3.1 电流内环调节器的参数整定电流内环小时间常数为Ti=T s +T oi =0.002+0.0017=0.0037s根据设计要求: i 5%,并且T l /T i=0.01/0.0037=2.703<10,因此可按典型 型系统设计。
其传递函数为W (s)ACR =K ii s +1i sK l Ti=0.5因此K l =0.5T i =0.50.0037=135.1351s -1i =T i =0.01s于是,ACR 的比例系数为 K i =K li R K s=135.1351 0.01 0.03140.0039 100=0.1088校验近似条件:电流环截止频率c i =K l =135.1s-1晶闸管装置传递函数近似条件:c i13T s=196.1s -1忽略反电动势对电流环影响的条件:ci 31T m T l=133.76s -1小时间常数近似处理的条件:ci 131T s T oi=180.8s -1均满足近似条件。
