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热轧卷取机的张力控制_于长志

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梅钢平整机组卷取机间接恒张力控制

梅钢平整机组卷取机间接恒张力控制

#"恒张力控制原理
#’ #"恒张力控制方式 常见的恒张力控制系统一般可分为直接张力 控制和间接张力控制两种方式$ 前者是通过张力 计直接测量出带钢实际张力" 转换成相应的电信 号"反馈到张力调节器的输入端与张力给定值进 行比较"构成张力负反馈系统" 属闭环控制% 后者 是根据开卷或卷取过程中 各 参 数 之 间 的 约 束 关 系"找出影响张力变化的各个参数" 运用数学方法 计算出来"加以补偿控制" 间接地保持张力近似不 变"属开环控制$ 直接张力控制结构简单" 张力控制平稳" 可避 免卷径变化& 速度变化和空载损耗等扰动因素对 ##
! ! ! ! 7 0 G 7 G 7 7 总飞轮惯量应是 G 为 S V D " 其中 G Dv 带卷飞轮矩折算到电机轴上的转动惯量$ 动态转 矩补偿可依据式! & # 计算得出"在控制程序中专门
耗的补偿值计算$ ! ’ # 动态响应补偿 在实际应用中" 卷取机上带卷卷径是逐渐变 ! 7 大的"系统总的飞轮惯量 G 也将随之变大" 从而 导致传动系统的响应速度下降$ 为了有效地解决 这一问题"梅钢平整线张力控制系统采用了速度 控制增益补偿法" 主体思想是调整速度调节器的 ! 7 比例增益基于负载飞轮惯量 G 的变化而变化" 初始增益为 %$$l"随着卷取机上带钢卷径的逐渐 变大而变大" 以确保系统有效的动态响应及张力 的控制精度$ $’ $"传动控制部分 @ E A @ D! $$$ ^型 传动控制系统选用了三菱 3 全数字式交流变频装置来驱动卷取机交流变频电 机"用于恒张力控制的速度给定& 转矩给定及动态 < M c I Y>? B O网络从一级系统 增益补偿等参数通过 O 获取"变频装置工作在转矩控制方式" 完成电机电 流及速度的动态调节" 以实现卷取机张力的近似 恒定$

热轧卷取机张力控制及踏步控制系统的研究的开题报告

热轧卷取机张力控制及踏步控制系统的研究的开题报告

热轧卷取机张力控制及踏步控制系统的研究的开题报告1. 选题背景和意义热轧卷取机是一种用来对钢板进行加工的设备，其在钢铁、轧机等行业中有着广泛的应用。

随着现代化工业的不断发展，人们对于热轧卷取机的性能要求也越来越高，其中张力控制和踏步控制是关键的技术难点。

张力控制可以提高钢板加工的质量和效率，踏步控制则可以保证钢板的平整度和精度，因此对于热轧卷取机张力控制及踏步控制系统的研究具有重要的意义。

2. 研究目的本研究旨在设计一种高精度的热轧卷取机张力控制及踏步控制系统，通过分析系统结构和工作原理，优化控制算法，提高系统控制精度和稳定性，以满足工业生产的实际需求。

3. 研究内容与方法本研究将从以下几个方面进行研究：(1) 热轧卷取机张力控制系统的设计与优化。

分析张力控制的作用和机理，建立张力控制数学模型，设计合适的控制算法，采用PID控制器进行闭环控制，通过实验测试验证系统的性能。

(2) 热轧卷取机踏步控制系统的设计与优化。

分析踏步控制的作用和机理，建立踏步控制数学模型，设计合适的控制算法，采用步进电机进行开环控制，通过实验测试验证系统的性能。

(3) 搭建控制平台及编写控制软件。

选用LabVIEW作为系统设计和控制平台，编写相应的控制软件并进行调试和优化。

4. 研究预期目标本研究预期能够设计出一套高稳定性、高精度的热轧卷取机张力控制及踏步控制系统，实现钢板的精密加工和高质量生产，提高企业的经济效益和市场竞争力。

5. 研究进度安排本研究计划历时两年完成，具体进度安排如下：第一年：对热轧卷取机的结构和工作原理进行深入研究，建立张力控制系统和踏步控制系统的数学模型，设计相应的控制算法和硬件系统。

第二年：搭建控制平台，编写控制软件，进行系统测试和实验验证，对系统性能进行优化和改进，撰写论文和总结。

热轧带钢卷取机的卷取控制方法及其发展

热轧带钢卷取机的卷取控制方法及其发展
图 ２ 卧 式 有 芯 卷 取 机 形 式
Ｆ ｇ． Ｈｏｒ ｏｎ ａ ｏ ｅ ｃ ｉｅ ｉ ２ ｉ ｚ ｔ ｌｃ ｒ ｏ ｌ ｒ
力控 制 的负 面影 响 ， 间接 张 力 和 直 接 张力 的有 机 是
结合 。
间接 张力 控制 稳定 性好 ， 精度 低 、 在 稳 态误 但 存
间距 、 带钢 的金 属 变 形 弹力 系 数 和 卷 径 等有 关 。带
直 接 张力控 制 系统是 将 张力计 测 量 出的 实 际张 力值 反 馈 到输入 端 ， 形成 张力 负反 馈 ， 通过 张 力调 节 器对 张 力进 行 控 制 ， 是一 种 闭环 控 制 系 统 。与 间接
６ ２
３ ４ 张 力 控 制 技 术 的 发 展 现 状 ．
３
卷 取 控 制 方 法
在 轧制 过程 中 ， 了保证 稳定 的轧制 ， 钢 的卷 为 带
取 是依 靠一 定 的张 时 ， 以得 到 好 的卷 形 ， 不会 错 边 ， 不 会 形 可 既 也 成塔 形 ， 不会 划伤 带钢 。在 我 国轧 钢生产 中 ， 更 目前 广泛 采 用 的张力 控 制方法 有 间接 张力 控制 和 直接 张 力控 制 ， 绝大 多数 是 采用 间接 法进 行张 力控 制 。 且 近 年来 ， 结合 直 接 和 间接 的复 合 张 力 控制 方 法 也 逐
ＣＯＩ ＮＧ ＬＩ ＣＯＮＴＲＯＬ ＥＴＨＯＤ Ｍ ｏＦ ＨｏＴ — ＲＯＬＬⅡ Ｓ Ｇ ＴＲＩ Ｓ Ｐ ＴＥＥＬ ＣＯＩ ＬＥＲ ＡＮＤ ＴＳ ＤＥＶＥＬＯＰ ＥＮＴ Ｉ Ｍ
Ｘｉ ｉ ｎ ｅＤａｉ ｕ
（ ａ ｇｈ ｎＳａｎｅ ｓＳｅ ｌＣ ｍｐ ｎ Ｔ ｎ ｓ ａ ｔｉｌｓ ｔｅ ｏ ａ ｙ，Ｔ ｎ ｓ ａ ｒｎ ａ ｄＳｅ ｌＣ ｍｐ ｎ ａ ｇｈ ｎＩｏ ｎ ｔｅ ｏ ａ ｙ，Ｈｅ ｅ ｒ ｎａ ｄ Ｓｅ ｌ ｏ ｐ，Ｔ ｎ — ｂ ｉ ｏ ｎ ｔｅ Ｇｒ ｕ Ｉ ａ ｇ

张力控制

张力控制
操作者不熟练工作辊的过大膨胀(凸度调整过大)
因轧制规程异常,每道次不能控制时(材料异常等)
压下过小
轧制油喷射量极少时轧制油的喷射集中在板面中部,减少两边的喷射量,相对于边部降低中部的温度
轧制规程的调整
最大限度调整压下量(轧制规程变更)
轧制油异常浓度与温度过高时
工作辊的冷却效果不良时将浓度及温度降低至规定管理值,调整润滑性并提高工作辊的冷却效果
有误等。
席纹
缺陷特征：钢板表面的连串人字形印迹，呈树枝
状。多出现在薄带钢的两肋部位，与轧制方向斜
交，严重的出现亮色勒印。（如下图）
产生原因：
1）带钢平整中不均匀延伸产生的金属流动
印迹。
2）平整辊型曲线小。
3）平整辊长度方向温度不均。
极限压下纹
缺陷特征：板面出现锯齿形折光率不同的纹路。
产生原因：冷轧带钢轧至极限压下率时，变形区
在板型 边部良好的情况下 张力给大~! 适当 一般在8-12KG/mm2
带钢表面粗糙度大能减少带钢退火粘钢吗？
我一般用T=qbh为依据来计算,不过只能作为参考,实际操作中需根据来料及设备特性等情况随机应变。
具体来讲，我总结了这样几个经验公式：
轧制厚度在0.3~1.0时：T=（13-6h）bhσs/137；
4.酸洗卷取不良、直角度不良及钢卷边部产生局部浪形
5.发生撞痕时（在搬运时钢卷和钢卷之间相互碰撞导致）1.如果成品是薄料时改变用途为厚板
2.因间隙量及重叠量调整不良导致原料边部损伤时调整规格
3.在第1道次时以最低速度作业并加宽侧导装置的宽度
4.在酸洗及轧钢做好对行车的信号,防止发生撞痕
设备缺陷1.侧导装置不良(棍子与轴承的旋转不良)
(3)在导板上有异物咬入出来的时候。*

太钢2250mm热连轧卷取机的张力控制

太钢2250mm热连轧卷取机的张力控制

头部 张力 ； ： 最大张力 ； ： 头部结束张 Ｃ Ａ ＧＮ Ｈ Ｎ ＩＧ
力２ ； ： 头部结束张 ３ ： ； 中部卷取张力 ；ｚ Ｔ－ 精轧
控制时， 结束对单位张力的修正。 ２ ． 钢卷卷径的计算 ．２ ３ 钢卷卷径的计算有两种计算方法 ， 即速率 （ ） 。 计算法和卷钢圈数 （ 。计数法 ， Ｄ） 它们间的关系见图 ２ 在卷取负荷接通 １ Ｓ ， 。 ５ 前 由速率 （ 计算法计算 Ｄ）
动 ， 带 钢在层 流冷却 辊道 上保持 一个 向前 的张力 ， 使
卷取张力控制就是保证在卷钢过程 中， 带钢承 受恒定 的张力 ， 以保证卷取的平滑和紧固， 从而获得 良好 的成 品质量效 果 。恒 张 力控制 系统一 般有 直接 法和 间接法 两种［］ 接法是 通过 张力计 直接 检测 １ 。直 张力 ， 构成张力闭环控制 ， 它的精度受 到张力计精度
张力控制的效果。 ２ 张力力矩计算 （ ） ． ３ 张力力矩是卷筒电机力矩 的主要组成部分 ， 它 取决于不断变化的钢卷卷径值及 Ｌ 下送 的单位张 ２ 力给定值 、 带钢的宽度、 厚度及张力斜率等设定值。 其中单位张力设定模型及钢卷直径的计算精度是该 过程的控制难点 ， 它们直接影响着钢卷卷取的成败 。 其计算关系如下所示 ：
线减小 ，当卷径达到 Ｄ 时减小到 ｚ ，当卷径达到 Ｄ 时减小到 Ｚ 当卷径达到Ｄ 时减小到 Ｔ 这样 ， １ 。 在带钢头部就有一较大的张力， 以保证带钢头部能够 卷紧紧地缠绕在卷筒上。 在钢卷 中部 ， 单位张力保持 不变 ， 此时张力 力矩随着钢卷卷径 的变化而变化 ，以适应不断增大 钢卷的要求 ， 从而保证带钢中部卷形的稳定性。
ｎ ：
，
平稳过渡 ， 又保证了尾部卷形的质量。 １ 单位张力的修正 １ 夹送辊力矩监控补偿 ） ） （ 。

热轧卷取机自动控制系统的设计与实现

热轧卷取机自动控制系统的设计与实现

热轧卷取机自动控制系统的设计与实现发布时间：2021-09-07T06:27:11.916Z 来源：《福光技术》2021年10期作者：王兴亮[导读] 再经过张力模型计算得到带钢此时所受到的实际张力，将实际张力反馈并校正调节。

一重集团（黑龙江）重工有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000摘要：热轧板材生产厂主要生产多种汽车板材、冷轧原料板材、花纹钢板材、硅钢板材、X 系列管线钢板材等多种不同规格、材料的板材产品。

现代轧钢厂目前使用比较广泛的主流卷取机品牌有来自德国的 SMS、来自日本的 IHI，自动控制系统则大多采用日本的TMEIC 品牌[1]。

TMEIC 公司的热轧自动控制系统则凭借其优秀的控制性能被国内各大热轧厂广泛采用，具有非常多的优点和广阔的发展前景，值得深入研究。

卷取是热轧生产线的最后一道工序，负责将轧制成型的长直带钢弯曲卷取成为热轧钢卷，再取出入库，以方便贮存、运输、出售。

高品质的热轧卷卷形紧密、薄厚匀称、参数标准、表面光滑、曲线柔韧，尤其是一些高强度的管线钢和超薄的宽带钢，更是对品质要求极高，这就需要一套高精度、稳定性好、张力控制稳定、卷形控制精准的卷取机及其自动控制系统。

本文以国内某热轧厂的卷机生产过程为例开展研究，为了进行良好的恒张力卷取和踏步跟踪控制，保证热轧卷的产品性能和卷形符合行业优秀标准，设计实现了热轧卷取机的自动控制系统，并为实际生产中遇到问题，提出了可行的解决方案，具有深厚的课题背景和重大的研究意义及实践价值。

关键词：热轧卷取机；自动控制；设计1.卷取机恒张力控制系统设计1.1卷取机控制结构设计恒张力踏部控制系统：二级下发的张力给定值，经过芯轴的加减速转矩补偿、弯曲转矩补偿和机械损耗补偿后，将得到的新张力给定值通过速度控制器和张力控制器分解，向对象模型( 即电机系统) 下发电流、电动势和角速度等，输出线速度和转矩，结合夹送棍输出的线速度，再经过张力模型计算得到带钢此时所受到的实际张力，将实际张力反馈并校正调节。

热轧机卷取机轧制张力系统改造

热轧机卷取机轧制张力系统改造

热轧机卷取机轧制张力系统改造[摘要] 简要介绍热轧卷取机控制系统张力控制改造过程应用情况，热轧卷取机变张力卷径记忆与测量及动态张力补偿控制的原理等进行了分析。

[关键词] 动态补偿；卷径；张力Abstract：This paper introduced the control system of hot-rolled coiler，by the constant tension control transformed into variable tension control and practical application of this change. As well as analyzed principle of hot-rolled coiler tension control and Winding Diameter Memory and Measurement, and dynamic tension compensation etc.Key Words: tension; winding Diameter; dynamic compensation;东轻公司引进的意大利EAA公司电控设备，对原热轧机进行改造，并增加了热轧卷取机系统，用于给冷轧机供料。

热轧卷取机控制系统设计为恒张力控制系统。

在运行过程中发现某些热轧卷材到冷轧开卷时有粘铝现象，严重影响产品质量。

为解决这一问题，经反复研究，将热轧卷取机恒张力控制系统改造为变张力控制系统，即在卷取过程中，随着卷材卷径增加，系统自动控制卷取张力自动减小，即实现变张力控制方式。

并且恒张力与变张力两种控制方式可以切换，从而解决了板材粘铝问题，提高了产品质量和生产效率。

1变张力轧制改造变张力轧制主要在卷取过程中，控制张力随卷径的增大而逐渐变小，要想实现变张力控制，首先要分析张力与控制系统各参数间的关系。

1.1热轧卷取机卷取张力与控制系统各参数的函数关系卷取过程中，板材张力是由卷取机和轧机之间建立的（见图1）。

热轧卷取机张力控制系统

热轧卷取机张力控制系统

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。

热轧卷取机张力控制系统

热轧卷取机张力控制系统

2 卷取机张力控制过程分析 卷取机的主要设备是 ：层冷辊道，夹送辊，助卷辊和芯轴。
控制系统必须实时控制相关设备转速、转矩、自动动作，即变结 构控制。卷取机的张力控制核心主要包含以下三个部分。
（1）当带头通过轧机末架到达夹送辊时，主要控制末架和层 冷辊道之间的张力。卷取机是一种速度控制操作模式。为了防 止带头跳跃，层冷辊道比轧机末架运行得更快，因此带钢在层冷 辊道上出现正张力，避免带钢在辊道上发生起套、折叠等非正常 状态。
电动机电流由电流存储器存储和限制，然后传送到由电动机 驱动的速度控制系统的调速器。通过调节速度控制系统本身来控 制实际负载电流。当给出电流时，芯轴电机处于转矩控制状态， 从而实现成卷过程中的带钢张力控制，即实现带钢恒张力卷取。
通过运行 ibaAnalyzer 工具软件可以获得实际速度控制波形， 如图 1 所示 ；获得实际转矩控制波形，如图 2 所示。
3 卷取机张力控制原理及应用 首先，根据二级模型给出的单位张力给定值，计算带钢张力
转矩、加速度转矩补偿、惯性力矩补偿和机械损失转矩补偿。然 后四种转矩之和，除以传动比 G，得到给定芯轴电机的输出转 矩。
在张力控制系统中，钢卷直径变量用于计算张力转矩和惯 性转矩补偿，并建立钢卷直径的测量和计算环节。根据轧制速 度，带钢厚度，钢卷层间隙系数等因素，可以通过带钢截面积检 测，精确计算出成卷过程中的实时钢卷直径。
M 机械加工与应用 achining and Application
热轧卷取机张力控制系统
樊大勇
（河钢集团唐钢公司信息自动化部，河北 唐山 063000）
摘 要 ：热轧卷取机是热轧生产线上的重要设备，其性能取决于张力控制的效果，张力控制质量的好坏直接影响到成品钢卷的
最终质量。为了保证卷取机控制系统的良好性能，提高卷取机张力控制系统的稳定性，减小张力波动，保持卷取机的恒定张力

关于热轧卷取机张力控制的策略研究

关于热轧卷取机张力控制的策略研究

关于热轧卷取机张力控制的策略研究发布时间：2022-01-04T07:24:54.381Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：刘志浩[导读] 文章对热轧卷取过程及恒张力控制进行了介绍，分析了传统恒张力控制在当前高强规格带钢的卷取时的不足，并提出了新的控制策略。

在实际生产中，较好的解决了高强规格带钢卷取的难题。

广西钢铁集团有限公司广西防城港市 538000摘要: 文章对热轧卷取过程及恒张力控制进行了介绍，分析了传统恒张力控制在当前高强规格带钢的卷取时的不足，并提出了新的控制策略。

在实际生产中，较好的解决了高强规格带钢卷取的难题。

关键词: 热轧卷取；张力控制；策略研究热轧带钢生产过程中，热轧带钢卷取机是非常重要的设备之一，带钢的卷取是热轧工艺中最后一道关键工序。

随着国内钢铁产品结构调整，高强规格的品种钢需求量越来越大，但高强规格带钢的卷取难度也很大，容易出现塔形、层错等卷形缺陷。

为了满足高强度带钢的正常卷取，保证高强度带钢的卷形要求，在卷取机设备不变的情况下，卷取的张力控制策略也需要不断变化以适应生产的需要。

1热轧卷取张力控制原理卷取张力控制的好坏，直接影响到卷取的质量。

卷取张力控制不好会导致钢卷层错，钢卷尾部塔形。

卷取张力是通过卷取机芯轴电机提供转矩，转换到带钢卷取过程中带钢的表面张力。

芯轴电机的转矩计算如式 ( 1) : MD = MT + MF + MB + ML ( 1) 式中: MD 为芯轴电机输出总力矩; MT 为带钢张力力矩; MF 为加减速力矩; MB 为带钢弯曲力矩; ML 为机械损失力矩。

为保证带钢张力控制的稳定性，必须考虑带钢加减速，带钢弯曲所需要的力以及卷筒和减速机等机械设备在卷取过程中损耗的力，通过芯轴电机的变频器，控制电机输出需要的转矩达到控制作用在卷取带钢上的张力。

2. 1带钢张力力矩计算根据不同带钢的特性，在控制系统中可针对不同钢种设置一个带钢卷取需要的单位张力。

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［ !］
$" 控制系统的组成
卷取机为了满足 “ 恒张力卷取” 这一要求， 自 动控制系统由 12.*345 6 和 12.789:( ;*<(9:6:289 变频器组成。12.*345 6 是 0" 位工程设计系统参 / /
， 此时夹送辊的速度已经
作者简介： 于长志 （ !&-&=） ， 男， 内蒙古包头人， 高级工程师， 现从事设备管理工作。
， 同时给
《 冶金自动化》 %##= 年 >%
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式中， ! 为钢卷直径，& ( 为芯轴张力， ( 为芯轴的 减速比 （ % ）弯 曲 力 矩。由 于 带 钢 弯 曲 后 的 应 力 作 用， 使得带钢的张力增加， 因此卷取机的力矩给定 值必须克服这一部分转矩。由于带钢钢种不同热 屈服强度不同， 因此弯曲力矩也不同。弯曲力矩 % ) 计算公式： % ) " )% *+ *+,& - ! 屈服强度。 （.） ) 为带钢厚度； * 为带钢宽度； + *+,& 为带钢热 式中，
［ !］
。由
于速度和转矩的计算使用了实测数据， 因此卷取 机设定值的计算过程是一个闭环控制过程。速度 设定计算和张力设定计算都涉及到带卷直径这一 变量， 带卷直径的测量是通过实测的芯轴转速来 进行计算的。其基本公式如下： ! " !# $ % "
# $& #
#
#
式中， ! 为带卷直径， !# 为芯轴直径， " 为带钢厚 度， $ 为芯轴实测转速。 卷取机自动控制系统通过有效的控制转矩， 快速准确地跟踪指令值， 满足系统提出的各种性 能指标， 包括卷取张力恒定。然而， 在实际的控制 中， 由于转速的变化很可能引起张力的波动， 实现 精确的转矩补偿是跟踪设定值的关键。在卷取机 张力控制中， 根据控制电机的参数， 在自动力矩控 制环节采用了有效的力矩补偿， 使得控制精度和 控制效果满足了系统的要求。系统力矩设定值计 算包括以下几个部分： （’） 带钢张力力矩， 等于电机转矩。为了使带 钢在卷取过程中， 能够形成良好的卷形， 必须在带 钢上施加一定的张力， 张力力矩即是为了给带钢 施加张力而设定的力矩值。张力力矩公式： % ( " &（ ( ( ! ’ %） ・ ! < ;・ （%）
+, ,- ,./ .0 01 12 2
图 $" 速度控制曲线
7 7 力矩控制曲线如图 6 所示。图中横坐标轴代 表带钢卷取的各个过程， 纵坐标轴分别是前向力 矩 （ 电动模式） 和后向力矩 （ 发电模式） 。 下面以从夹送辊加载开始到芯轴建立张力这 一段为例， 结合速度控制曲线和力矩控制曲线来 分析张力控制。带钢头部运行到夹送辊处时， 夹 送辊咬钢称为夹送辊加载， 由速度控制曲线可以 看出从夹送辊加载开始到 芯 轴 建 立 张 力 这 段 时 间， 夹送辊的速度控制器饱和到限幅值
［ /］
力矩控制曲线来实现的， 卷取机的卷取过程中主 要有两种控制方式， 即速度控制和张力控制， 这两 种控制方式在一定条件下进行转换。卷取机控制 过程可分为 5 个部分。 （/） 自动控制系统读取二级机发送的数据、 操 作台输入的数据和经过实际测量值计算后的带卷 直径数据。 （6 ） 利用这些数据， 计算出电机应输出的速度 值和转矩值。 （5） 设定的速度值和转矩值经过调整后， 送到 传动系统来控制卷取机电机运行。 卷取过程中， 包含三个速度控制阶段， 即超前 速度、 同步速度和滞后速度。卷取机的夹送辊、 助 卷辊以及芯轴的速度依据卷取过程不同而分别配 置有超前系数和滞后系数， 超前系数和滞后系数 可以由操作人员根据具体的轧制情况进行设定和 调整。速度控制情况如图 / 所示。图中横坐标轴 代表同步速度， 横坐标轴上的刻度代表带钢卷取 的各个过程， 纵坐标轴分别是超前速度和滞后速 度， 而超前速度和滞后速度都是以同步速度为基 础。
#" 卷取机张力控制过程分析
卷取机的主要设备有： 输出辊道、 夹送辊、 助 卷辊、 芯轴， 为了完成带钢卷取， 控制系统必须控 制好相关设备的速度与力矩的实时自动切换， 也 就是说要实现变结构控制。卷取机的张力控制过 程有以下五个部分。 （!） 带钢头部穿出轧机末机架， 到达夹送辊之 前时， 主要是轧机末机架与输出辊道之间的张力 控制， 卷取机为速度控制运行方式， 为了防止带钢 头部跳动， 输出辊道以大于轧机末机架的超前速 度运行， 这样由于带钢前后有一定的速度差而产 生一个向前的张力， 同时夹送辊、 助卷辊、 芯轴均 以设定的超前速度运行。 （"） 带钢头部运行到距夹送辊一定距离处时， 即夹送辊窗口， 主要是轧机末机架、 输出辊道与夹 送辊之间的张力控制 / / 收稿日期： "$$&=$,=", ・ %>%・
［ 5］
电流调节器输出参考值， 提供用于完成带钢卷取 的反向力矩参考值， 完成了由速度控制到力矩控 制的切换。芯轴在夹送辊加载时是以一个较低的 超前速度运行， 随着带钢进入芯轴、 芯轴膨胀， 最 终芯轴咬入带钢后并建立张力， 速度控制器调节 直至饱和， 同时给电流调节器输出参考值， 提供用 于完成带钢卷取的正向力矩参考值， 完成了由速 度控制到力矩控制的切换， 芯轴进入张力控制方 式， 此时速度控制器开环， 实现了变结构控制。 ・:98・
%" 典型卷取张力事故进行分析
%$ &" 带卷松卷 由于张力引起的松卷主要是指带卷的内、 外 圈松卷 （ 外圈松卷还有其它非张力原因） ， 如图 . 中的 （ 1） 和 （ )） 所示。其中在层流冷却区域由于 张力调整不当， 如输出辊道速度超前率设定不合
!" 卷取机张力控制
!# $" 张力控制的实现 卷取机张力控制主要是依据速度控制曲线和
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图 !" 力矩控制曲线
#$ !" 张力控制的理论基础 保证恒张力卷取带卷， 对卷取机动态性能控 制要求很高， 卷取机系统不仅要随时跟随轧机的 速度变化， 而且必须能够控制电动机的转矩随着 芯轴上带钢直径的变化而变化。考虑到卷径的变 化， 卷取机工艺上要求转矩作为参考值。卷取机 张力控制其基本思想是利用对卷径的各个测量值 和预设定的带钢张力来计算转矩的设定值
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（.） 电机和机械损耗补偿的转矩 % / ： % / " % 0(1(*2 $ , / - ’ ! （!） , / 为常数， - 为线速度， % 0(1(*2 为静摩擦转矩。 式中， 这部分转矩是由静摩擦转矩 % 0(1(*2 和滑动摩 擦转矩 , / - ’ ! 构成， 静摩擦转矩， 在调试时根据机 械参数随机找出一些位置实测其值， 然后根据变 化规律绘 出 曲 线， 在 系 统 中 根 据 曲 线 进 行 设 定。 而滑动摩擦转矩可以由上式进行动态控制。 加速力矩。在电机拖动系统启动和制动 （! ） 过程中， 电机需要克服负载力矩和加速力矩。对 于卷取机来说， 为了保持作用在带钢上的张力不 变， 需要消除加速力矩对张力的影响， 因此必须对 加速力矩进行计算， 然后作为总力矩给定的一部 分来控制力矩， 以实现张力恒定控制。卷取机加 减速时， 由于本身 .!% 将产生大的张力变化， 大的 （’） 过渡张力变动在产品质量上是不允许的， 因此要 进行修正。加速力矩计算公式： % * " % 34(45 *6+5(*1, $ % 24*, *6+5(*1, （7）
为超前速度， 因此， 为了使带钢更好的咬入芯轴进 行卷取， 芯轴的速度也要设定为超前速度， 并且要 稍大于夹送辊的速度。夹送辊咬钢加载后， 夹送
［ "］ 辊由速度控制切换到力矩控制 ， 使带钢以前向
张力穿过夹送辊。 （0） 芯轴建立张力， 主要是轧机末机架、 输出 辊道、 夹送辊与芯轴之间的张力控制， 夹送辊输出 后向张力以承担一部分卷取张力， 其方向与芯轴 相反。同时， 芯轴由速度控制切换到力矩控制， 通 过调节电机的输出转距设定值， 使带钢承受一定 的张力并以此张力进行卷取。由于带钢已经建立 张力， 为了防止划伤带钢表面， 助卷辊摆开远离带 钢。 （%） 带钢尾部离开轧机末机架， 主要是输出辊 道、 夹送辊与芯轴之间的张力控制， 此时由于带钢 尾部已经离开轧机末机架， 因此， 带钢尾部和芯轴 之间的张力要由速度差来提供， 这样才能保持良 好的卷型。夹送辊承担的后向张力增大， 同时芯 轴由力矩控制切换到速度控制， 以同步速度运转， 助卷辊摆回到设定位置来控制带卷尾部的卷形， 助卷辊与芯轴的距离由预 计 算 卷 径 的 大 小 来 决 定。 （,） 带钢尾部运行到夹送辊， 主要是夹送辊与 芯轴之间的张力控制， 夹送辊由力矩控制切换到 速度控制， 以滞后速度运转， 芯轴开始定位， 最终 带尾定位在 , 点钟位置， 芯轴卷取完毕停止。