带钢活套控制算法浅析

液压活套控制算法浅析

三热轧专检站柴俊巍

摘要：活套是热连轧精轧机组的设备之一，在带钢的轧制过程中起着前后机架间的过渡作用，活套的基本功能是进行前后机架间带钢套量检测和保证带钢通板过程中的张力。通过张力和角度的相对稳定，对上游机架速度进行补偿，达到保证通板时机架间秒流量的稳定。

关键词：活套张力角度套量

Abstract: Looper is the important equipment in the hot mill, transfer the border upon stand in the rolling. The basic function of the Looper is detect the length of the strip and make sure the tension of the strip during rolling. Depend on the stabilization of the tension and angle, then compensate the speed of the up stand, ensure the stabilization of the flux in second.

Keywords : looper tension angle length

1 活套使用意义

在现在热轧技术日趋成熟的环境下，国内外热轧厂普遍使用热连轧精轧机进行联合轧制，然而在多机架轧制中，需要保证带钢在同时处于多机架轧制时的稳定性。在带刚流体轧制过程中，在相邻两机架间，下机架的流量大而上机架的流量小，会造成带钢拉伸，容易产生瓶颈，导致带钢拉断。反之，如果下机架的流量小而上机架的流量大，会造成机架间大套量形成，如果套量不断增大，会导致带钢几倍重叠，如果带钢几倍重叠进入下游机架，会导致轧辊或主轴的断裂，可见，保证机架间流量稳定的重要性。

在这里引入活套的使用目的是为了保证各个机架间带钢流量的稳定性，同时保持带钢以恒张力进行轧制。带钢在相邻机架咬钢后，依照流体力学的原理，带钢必须以相同的秒流量通过各个机架，如果某一轧机的辊缝或速度发生变化，势必会造成此机架与其他的机架的流量不一致，这时就需要活套来进行调节，活套为了保持张力和角度的相对稳定，需要通过对上游机架进行速度补偿来平衡各机

架之间的秒流量。

2 套量计算方法

PL

O 活套旋转支承点

A 液压缸支承点

C 液压缸活塞杆与活套连接杆连接点

R 活套臂，臂长（mm）

OC 活套连接杆，连接杆长（mm）l2

AC 活塞杆伸出长度（mm）l1

v 活套架支点和液压缸支点间的垂直距离（mm）

h 活套架支点和液压缸支点间的水平距离（mm）

θ活套臂的实际位置（角度，0）

q 活套臂与连接杆之间的角度（490）

M活套机构的设定转矩矢量，分量包括源自带钢张力、带钢板重和活套辊重形成的转矩

P液压缸活塞杆作用力矢量

s 活套架支点和液压缸支点间虚拟连线(OA)至液压缸活塞杆与活套连接杆连接点(C)的距离CE（mm）

r 活套辊半径

d 活套旋转支点与通板线间的垂直距离

L 液压缸活塞杆作用力矢量的等效力臂OD（mm），待求量

L1 活套旋转支撑点到上游机架中心点的距离

L2 活套旋转支撑点到下游机架中心点的距离

L 两机架中心点间距离5.5m

套量（LT）即为两机架间带钢的长度减去两机架中心点间距离L。

以带钢与活套辊接触点分界，前半段带钢长度计算为：

LT12=（R×cosθ+L1）2+(R×sinθ+r-d)2 （1）后半段带钢长度计算为：

LT22=[L-（R×cosθ+L1）]2+(R×sinθ+r-d)2 （2）则带钢长度=LT1+LT2

套量LT=LT1+LT2-L （3）

3 带钢张力计算

设活套机构的设定转矩为M，则当平衡时液压缸活塞杆的传动转矩为：

M P = M（4）

液压活套的控制对象由活套机构的结构关系决定：

液压转矩= 液压力×力臂，即

M P = P×L（5）根据（5）式，将液压缸的压力P作为液压活套的控制对象，即

P= M P/ L （6）

（6）式中，如前述M P是已知量，L则是待求量。以下根据图1所示的几何结构，求解L。

首先，作活套旋转支承点O和液压缸支承点A之间的连线x，则x 与过O 点的垂直线之间的夹角为：

α2 = arctan (h / v ) （7）

而

α1 = ( 900 - 2α ) – ( q - θ )

（8）

s = l 2×Sin(1α)

（9） 又

x 2 = ( v 2 + h 2 )

（10） 根据余弦定理

l12 = x 2 + l22 – 2×x ×l2×Cos(1α)

（11） 由于三角形ADO 与三角形AEC 相似，所以 L / s = x / l1

（12）

即

L = x ×s / l1

= x ×l 2×Sin(1α) /)cos(12212122α⨯⨯⨯-+x x （13） 实际工程中，将（6）式表达的压力P 作为PI 调节器的给定值P ref ；在液压缸的缸侧和杆侧分别安装压力传感器，检测实际压力，作为反馈值P fb ，通过对压力（P ）的自动调节（压力闭环控制），达到调节活套张力恒定的目标。

带钢张力产生的转距为：

Mstrip_tension=2*PZ*R*cos(θ+β/2-α/2)*sin(α/2+β/2) (14) α=arctan[(R*sin θ-d)/(L1+R*cos θ)+arcsin(r/22)cos *()cos *1(d R R L -++θθ)

(15)

β= arctan[(R*sin θ-d)/(L2-R*cos θ)+arcsin[r/22)cos *()cos *2(d R R L -+-θθ]]

(16)

α：带钢与上游机架间的角度 β：带钢与下游机架间的角度 PZ ；活套待求张力值 带钢自重产生转距为：

Msrtip-weight=b*h*(L1+L2+LT)*γ*g*cos θ (17) b 带钢宽度 h 带钢厚度 γ 带钢密度

活套自动产生的转距为：