微张力控制在中小型轧机中的应用
微张力及活套控制在棒材轧制中的应用
速度高于基速时 ：
△ （ ） ＝ Ｃ （ 厶（ ） 一 ） × （ Ｊ ７ 、 ７ ）
控制、 活套控制等 。本 文重点介 绍微张力 控制和 活套
控制 。
式中， Ｌ （ ｉ ） 为实 际轧 制时 ， 电 机 的 电 枢 电 流 采 样
２微 张 力控 制
微 张 力 控 制 的 目 的 是 使 中轧 机 组 各 机 架 之 间 的 轧 件 以很 小 的 张 力 进 行 轧 制 ， 是 保 证 轧 件 高 通 过 率 的
式中， Ｋ （ 功， Ｋ ｅ ＝ Ｋ ｐ （ Ｔ Ｊ Ｔ ） ， Ｋ ｐ 为 比例增益 ， 为
积分增 益 ， 为微分增益 ， 为采 样 周 期 ， 为 微 分 时 间。
系 统 检 测 第 Ⅳ 架 轧 机 的力 矩 并 储 存 ， 当Ⅳ ＋ １ 架 轧 机 咬 钢 后 利 用 微 张 力 控 制 功 能 调 节 第 Ⅳ 架 轧 速 度 并
怀， 激发工 作人员的工作热情 。 另外 ， 还 要 完 善检 修 计 划， 避免 重复停 电的状况 发生 ， 减 少 一 些 不 必 要 的 维 修工 作 ， 既 提 高 电力 调 度 管 理 工 作 效 率 ， 又 减 轻 工 作 人 员 的工 作 负担 。
济 对 电 力 的 调 控 作 用 。电费 的结 算 包 含 三 个 方 面 ： 用、 送、 供。 （ ４ ） 做好设 备的维修 、 养 护 和更 新 。 陈 旧 的 电 力 设 备 已 经 无 法 满 足 当 前 电 力 调 度 的 工作 要求 ， 电力 企 业 要 优 化 电 力 调 度 ， 必 须 要 更 新 电 力 调 度 设 备 我 国当 前 的科 技 水 平 有 限 ， 而进 Ｅ ｌ 设 备
作 者简 介 ： 刘文 奇 （１ ９ ８ ５ 一） ，工程 师 ， 研 究方 向为 自动
浅谈冷轧机电气控制中的张力控制
浅谈冷轧机电气控制中的张力控制摘要：经济在不断的发展，社会在不断的进步，在卷材卷取与开卷的时候，随着卷径的变化，其张力也将随之发生变化，为冷轧机的正常运行造成不利影响。
本文主要阐述了冷轧机生产过程中张力波动的影响因素，以及张力控制的基本原理和张力的基本概念等，希望通过本文的研究为冷轧机生产过程中的张力控制提供有益的借鉴。
关键词：冷轧机；电气控制；张力控制引言20世纪90年代以后，我国铜加工企业陆续从国外引进了一些现代化铜板带轧机。
在消化、吸收国外先进技术的基础上，我国近年来也自行开发研制了一批新型高精度轧机，大大提升了我国铜板带生产的装备水平。
本文介绍我院为某铜加工厂设计制造的560~可逆铜带冷轧机电气控制系统的原理和系统组成。
1张力在轧制过程中的作用张力是指轧机的前后卷筒给带材拉紧的力，或者机架之间相互作用使带材承受的拉力。
以前张力为例，卷筒的外缘线速度只有大于带材的出辊速度，也就是速度之差大于零，才能建立前张力。
在轧制过程中，张力有如下作用:(1)能降低单位压力，调整主电机的负荷。
张力的作用使变形区的应力状态发生了变化，减少了纵向的压应力，从而使轧制时金属的变形抗力减少，降低了轧制压力，减少轧制时的能耗。
前张力使轧制力矩减少，后张力使轧制力矩增加，当前张力大于后张力时，能减轻主电机的负荷、增大道次的加工率。
(2)调节张力可控制带材厚度。
由弹跳方程H=S+P/K(其中，H为轧出厚度，mm;S为轧辊辊缝，mm;P为轧制压力，kg;K为刚度系数，kg/mm)可知，用改变张力大小的方法来改变轧制压力，可使轧出的厚度发生变化。
(3)调整张力可控制板形。
改变张力能够改变轧制力，压力的变化影响到轧辊的弹性弯曲，从而改变了辊缝的形状。
此外，改变张应力沿带材宽向的分布，使金属沿横向的延伸均匀，从而获得良好的板形。
(4)防止带材跑偏，保证轧制稳定。
在张力作用下，配合对中系统将有效防止带材跑偏。
(5)防止出现断带、堆料等现象。
微张力轧制的控制与研究
微张力轧制的控制与研究赵逸云（宝武股份武钢有限湖北武汉430000）摘要：微张力轧制是不用活套支撑器，而用主电机的传动力矩随张力变化直接控制轧件在机架间张力的一种轧制方法。
关键字：棒材、微张力、转矩、速降补偿1.前言微张力轧制是基于在轧制过程中利用软件自动测量、分析电机转矩变化及相邻轧机间张力，适时修正以实现轧机间的张力控制最佳化。
微张力轧制对高速棒材生产线安全稳定运行极其重要，常用在粗、中轧区域，可以大减少轧制过程中两机架间堆拉关系不匹配造成的产品质量问题以及导卫件损坏、堵钢等生产事故，有利于提高生产率，降低成本消耗。
2.问题描述高速棒材生产线自2022年1月试生产以来，轧机导卫件损坏频繁，并且在一、二号剪区域偶尔会因为粗、中轧堆拉关系不匹配而产生异常的浪形波动。
图一是一次较严重异常浪形偶发事件，极其容易导致堵钢，影响生产效率。
3.原因分析A．微张力的测量图二是微张力的测量示意图，当轧件通过N架轧机时，N架轧机咬钢时，计算机对N架轧机的电机转矩进行检测和储存，作为无张力转矩值；当N+1架轧机咬钢后，再检测和储存N架轧机的电机转矩。
B．微张力轧制的实现高速棒材生产线粗、中轧的各组机架间一般都由微张力控制来完成轧件的轧制，其大多是通过主传动电机转矩比较法来实现的。
具体实现原理如下：在轧件进入相邻下一个轧机之前和之后，在轧机主传动电机达到稳定运行状态的前提下，分别对本架电机的转矩值进行测量并储存，并通过比较的差值来反映堆钢、拉钢以及堆拉钢的程度，然后再由对本机架速度的调整来使转矩的差值达到允许范围以内，这个调节过程只能在轧件于各机架间的穿料过程中才能进行。
调节过程中还要对原速度设定值进行修正，然后将修正后的值储存起来，作为下一根轧件的初始设定。
C．微张力的影响因素微张力的计算容易受到电机转矩波动影响，导致其计算不准确。
轧机在轧件咬入瞬间会受到冲击使得电机的转速有一个动态降低过程，此过程会导致轧件头部产生不规则形变，轧件头部粗细不均又会导致电机转矩不合理波动。
微张力控制介绍
2 工艺设备介绍2.1 工艺设备承钢棒材厂生产线轧机为全连续式大型轧钢机，共18架，呈平立交替式布置。
主轧线的主要设备有:冷坯上料设备、步进梁式加热炉、高压水除磷系统、轧机、切头及事故飞剪、控温水冷系统、水冷淬火装置、在线测径仪、组合式分段飞剪、步进齿条式冷床、摆动式冷剪、计数、打捆、称重和收集装置、液压润滑系统。
上述所述设备的主要部分引进世界上著名的冶金设备设计制造公司—达涅利公司，其余部分为国外设计国内制造。
在这条生产线上还预留了钢坯无头焊接机、减定径机组、大盘卷等设备的空间。
加热炉为步进式加热炉，冷料的额定小时产量为150t/h，装出料方式为侧进侧出，可单排和双排装料，燃料为高炉煤气，加热炉采用气化冷却、煤气空气双蓄热燃烧技术。
全生产线18架轧机分为粗、中、精轧三个机组，粗轧机组6架轧机，中轧机组8架轧机，精轧机组为4架轧机。
其中，在第13～14架轧机具备快速换辊功能，16#、18#架轧机为平、立可转换轧机，全线轧机为短应力线轧机。
轧线上设有两台切头和事故碎段剪，一台倍尺飞剪。
在中精轧机组间的两组和精轧机后的一组水箱用于某些需控温轧制的产品的生产，需控温的规格为Φ18～40mm。
在精轧机组后设置淬火加回火处理(QTB)装置，用来对Φ12～40mm的螺纹钢进行控制冷却。
该装置由四条水冷线加一条辊道运输线组成，其中有三条水冷线是用于2～3线切分的螺纹钢的冷却，有一条水冷线是用于线轧制螺纹钢时的冷却，辊道运输线是用来运送不需QTB处理的规格。
冷床为步进齿条式，宽120m，长14m。
冷床在输入侧设有矫直板，在输出侧设有齐头辊道、编组链和平移装置。
定尺摆剪位于冷床输出辊道之后用于下冷床之后的轧件的定尺剪切。
在冷剪之后设有加速辊道和双辊道，用来将切成定尺的钢材移送到链式运输机上。
在链式运输机后部设有钢材的计数装置，自动完成成品钢材的定支包装。
在链式运输机后为钢材的堆垛装置，自动打捆机，称重装置等。
车间电气传动采用了当今较流行的变频调速技术以及先进的自动化控制系统。
张力控制器在热轧精轧机架间的应
张力控制器在热轧精轧机架间的应用及控制系统研究上海科勋自动化设备有限公司李国应二零零五年三月目录1、前言 (3)2、张力动态控制模型验证 (3)3、技术研究内容 (4)3.1渐近收敛状态观测器设计 (4)3.2 张力动态互不相关控制（解耦控制）设计 (4)4、技术指标考核 (5)4.1 张力增量状态观测器的跟踪效果 (5)4.2 模拟实施解耦控制 (6)5、数据采集和仿真计算结论 (6)6、项目研究结论及其原理分析 (8)7、结语 (12)1、前言热连轧机组的张力复合控制是一个具有世界领先水平的课题，针对2050热轧机组控制系统现状，作为张力复合控制的实现基础，应该首先解决机架间张力解耦控制的问题，然后以分离的机架间张力为控制目标各自设计单机架的张力控制算法，最终实现热连轧机组的张力复合控制。
机架间张力解耦控制的研究任务作为复合张力控制项目派生项目，研究了如下内容：1. 利用状态观测器提供的状态量，研究张力增量的动态互不相关控制。
根据以上内容，取得了相应的研究结果。
2、张力动态控制模型验证连轧张力状态方程：]V(t) (t)A [LEdt (t)d Δσ σ +=(2.1) 西门子张力计算模型为：{})()1()(2)()(1)(0i M i T i b a i P i C i T −−+=(2.2) 新日铁张力计算模型为：−−−−−+−−+−−−−−−=)2()1()1()1())()()1()1(())1()1()()(()1()()()()(i T i P i R i T i P i R i P i R i P i M i P i M i l i l i R i P i T (2.3)上述公式(2.1)是从运动学的角度来描述张力的动态变化过程的，它的理论基础是虎克定律。
所以，公式(2.1)偏向于用弹性变形来描述带钢的张力。
因此，它对于含有塑性变形的热轧过程而言，忽略了一些因素，需要加上某些补充以后方可实际应用。
微张力控制在大棒连轧机中的实现及应用研究
析， 进 而着重 研究 了微张 力控制 的具体 实现 过程 ， 最 后指 出 了微 张力控 制在 实际应 用 中存 在 的问题 ， 并 提出 了相应 的解 决措 施 。 关键词 ： 微张力 控制 ； 棒材连 轧 ； 实现 ； 应 用
１ 大棒 轧制线工艺介绍
宝钢集 团韶 关钢 铁 厂特 钢 事业 部 大 棒轧 制 线 主要 生产
使上述参数的变化对力矩的测量值影 响尽量小 ， 近似 于达到理 想状态 ， 从而有效提高微张力测量的精度 。微张力测量 的示 意
图如 图 １ 所示＿ ２ ］ 。
Ｎ－ １ 轧 机
ｏ
Ⅳ ｏ 轧 机
Ⅳ 。 ＋ １ 轧 机
由飞剪系统将肥 大和温度 较低 的头 尾切除 ， 进 入到 连轧机组 ，
Ｆ＝ＧＸ × 丁 ／ Ｒ
△ Ｆ —Ｇ×” ×Ａ Ｔ ／ Ｒ
得 电动机的转速有一个动态降低过程 ， 必须对其 进行补偿才 能 补偿量 到速率预定值 中 ， 来加 快 电动机 动态速 降的恢复 ， 而在
轧机咬钢一定时间以后 ， Ｐ Ｌ Ｃ再取消这个补偿量 。 微 张力封锁 ： 只有在 轧件 的轧 制过程 中， 才 允许 微张力控 制起作用 。操作人员 可以通过在 控制系统 的人机界 面上设 置 微张力封锁功能来 调控微 张力控制 的投入与否 。而 一旦封 锁 了微张力控制 ， 则机架间 的速率关系被保存并不再 调整。在实 际轧制过程 中， Ｐ Ｌ Ｃ只允许轧制同一轧 件时有微张力。如果第
连 轧 机组 的各 机 架 间 采 用 微 张 力 控 制 来 进 行 轧 件 的 轧 制 。轧 件 经 步 进式 加 热 炉 加 热 后 被送 至 炉后 的辊 道 上 ， 由开 坯 机 进 行 ９ 个 道次 的轧 制 ， 形成 ２ １ ０ ｍｍ Ｘ ２ １ ０ ｍ ｍ 的中间方形 断面 ， 再
棒材生产线的微张力控制系统
式 中 Ｆ的 大 小 反 映 了 实 际 张 力 情 况 ， 当
Ｆ＞１ 时表示下一 机架对本 机架 拉钢 ； Ｆ＜ 当
１时表 示 下 一 机 架 对 本 机 架 堆 钢 ， 此 可 知 因 第 Ｋ次 采 样 时转 矩 偏 差 为 ：
ＡＴ Ｋ）＝ Ｋ）一Ｔ／ （ Ｔ（ ｆＦ
装 了热金属检 测器 ， 据 速度 、 检信 号 、 根 热 轧
件位置信号联锁关系及电流等对轧件进行跟踪。 Ｃ ．当本 机 架 （ ） 下 一 机 架 （ ｎ 及 ｎ＋１ 有 ）
钢 ， 第三机 架 （ 而 ｎ＋２ 无 钢 ， 能 进 行 微 张 ） 才
力 调节 。
调量 ， 消除 了调节 过 程 中大 的加 速力 矩 的产 生 。也 可 通过 级 联 断 裂 的 方 法 ， 轧 材 尾 部 当 出机架 ， 相应 机架 的速度 返 回基础 设定 值来
Ｎ／Ｎ ｅ ＝ １
Ｎ 一 电机 弱磁 点转 速 。 ｅ 要 准 确地 进 行 微 张 力 控 制 ， 键 在 于 参 关
各机架的速度方程 为 ：
Ｖ （） ；ｓ ：
ｉ Ｉ ＋
［ ＋ ｉｊ ＋Ｓ（ ） １ Ｓ（） ｉｑ ］
数 的选择 和 自由轧制电枢 电流 Ｉ 的确定 。 。 由于整个轧线需 要 满足 速度 级联 控制 ，
维普资讯
｝
ｉ
｝
ｌ
棒 材 生 产 线 的 微 张 力 控 制 系 统
计 控 部 王 桂 芳
在棒 材 生 产 过 程 中 ， 材 温 度 、 出 口导 轧 进
Ｓ（ ） 第 ｉ 架 速 度 设 定 的 张 力 ｉｑ 一 机 调 整 系数 ；
．
测到 的电流 、 度信 号 ， 用 “ 速 采 电流一速 度 ”
微张力自动控制在棒材连轧中的应用
微张力自动控制在棒材连轧中的应用摘要：从棒线型材厂4棒生产线的工艺入手，对微张力级联调速、咬钢动态速降补偿、轧制转矩、张力值、断级联控制等概念进行分析，重点研究微张力自动控制的具体实现过程，了解微张力运行过程中存在问题，并确定相应的解决措施与下一步工作计划。
关键词：微张力控制；张力值；断级联；1 前言柳钢棒线型材厂4棒生产线全线Φ610×6+Φ430×6+Φ380×6轧机共18架，为短应力线轧机，粗、中轧为平立交替布置，精轧除14#轧机为立式轧机外，其余为水平轧机；端进端出蓄热式步进加热炉，加热能力为180 t/h（连铸直供坯），燃料为焦炉煤气。
设计年生产能力80万吨，主要生产Φ12～18 mm带肋钢筋。
坯料断面165 mm×165 mm，长度10 m。
为提高产品尺寸均匀性，保证产品质量，决定在4棒运行粗中轧微张力控制程序。
本文总结微张力控制过程、运行效果等。
2 相关概念分析（1）微张力控制原理在棒材连轧生产过程中，因为各机架间的秒流量存在偏差从而形成张力，为了保证轧制稳定性，机架间一般采取微张力轧制。
通过测量某一机架的自由轧制转矩与实际轧制转矩的差值，再转化为机架间张力值。
根据张力值大小与实测轧件头、中、尾料型差来判定张力值是否符合要求，并设定张力值允许偏差，通过程序自动调整机架转速，让张力值满足标准要求，最终达到轧件头、中、尾尺寸均匀的目标。
（2）自由轧制转矩、实际轧制转矩、张力值当轧件通过N-1架轧机，PLC系统会在动态速降补偿过程完成后，N架轧机准备咬钢前，这一段时间范围内自动采集N-1架轧机的轧制转矩值，此轧制转矩值未受到张力影响，称为N-1机架的自由轧制转矩值。
当轧件通过N架轧机，机时，PLC系统会在N机架动态速降补偿过程完成后，N+1架轧机准备咬钢前，这一段时间范围内自动采集N-1架轧机的轧制转矩值，此轧制转矩受到N架轧机的影响，属于N-1机架的实际轧制转矩值。
微张力控制轧制
I(n)f——n架轧机机架自由轧制时的电流。
以上便是微张力控制的基本物理方程，控制系统参数的设计以此为依据。
滚动导卫导轮短时间出现裂纹或破损的原因
滚动导卫导轮短时间出现裂纹或破损的原因
(1)制造方面原因有：材质不好，热处理时已出现内裂，导轮轴承与外圆不同心。
(2)使用方面原因有：轧件大于导轮孔型；导轮孔型过大，强度不够；导轮在缺乏冷却水的情况下过钢后，突然供水。
(3)提高钢材表面质量；
(4)减少更换导卫次数，提高轧机作业率；
(5)减少导卫备件消耗，节约轧钢成本。
棒材耳子及产生原因和防治方法
棒材耳子及产生原因和防治方法
棒材耳子是金属在孔型中过盈充满沿轧制方向从辊缝溢出而产生的缺陷，其形状有双耳子和单耳于。
耳子产生原因如下：
(1)过盈充满；
造成滚动导卫轮粘钢现象的原因
导轮材质含碳量过低；热处理硬度低；表面粗糙；冷却不够。
滚动导卫与滑动导板相比较的优点
滚动导卫与滑动导板相比较的优点
因为滚动导卫改变了滑动导板与轧件面摩擦的状况，形成线摩擦，大大减少了摩擦力，带来了下列优点：
(1)满足高速轧制的工艺技术要求；
(2)提高轧钢成材率；
针对以上情况，可以采取以下措施：
(1)及时检查导卫使用情况及孔型磨损情况、上道次的料形情况，发现问题及时处理。
(2)及时检查冷却水情况，发现问题及时解决。
孔型斜轧常见的轧件缺陷及轧制故障
孔型斜轧常见的轧件缺陷及轧制故障
斜轧轧件缺陷有：轧件表面折叠、端面凹陷、轴向充不满、端切、拉断、缩颈，轧件内部出现孔腔、疏松。轧制故障有：轧件在轧辊间打滑、不旋转、不能实现咬人，在轧制过程中轧件不旋转、被压扁，发生轧卡、乱扣。
自动控制算法在轧机张力中的应用
6 } ，，2。第期 。 ， 。 ， 。 6年 ，
产 品与应用
同时， 根据张力 自 动调节理论， 张力变 化与速度变化还具有以下传递函数关系 占 / A 十 K / (1+厂S X 占V ( 4 ) 卢 = t t) 式中 占 / 月 F 一轧件上单位面积的张力 增最 Kt / (卜刃s 一放大倍数为K ，时间 t) t 常数为T 的一阶惯性环节 t 这就意味着 对于变化的速度关系， 下游轧
( 2)
撇珊 绷 缨 燃 撇髓髯熬
为了保证热连轧的正常连续轧制， 必 须遵循的基本原则是: 机架间金属秒流量 相等 。 即
A刀X 助二 An一 X 助一 I 1 ( 1)
式中A n— 第n 架的轧件截面面积 n V — 第n 架的轧件出口 速度
式中心一一金属延伸率 ( 或减径因 子) ， 其物理意义可模拟成进入机架n一 1与 机架n 的轧件截面之比。 然而， 在实际应用中，由于轧件受钢 温、 材质、 坯料形状、 孔型磨损等扰动因素 的影响， 无法保证精确的截面值。 这样， 为 了达到式 ( 2 新的平衡关系， ) 在粗、 中轧 机组中引入了张力控制的功能 (在精轧机 组中用活套功能来实现) ， 得到式 助= 助一 x 而 (1+人 +Kt ) l 初 (3) 式中 V 、Vn一 机架 n 与n一 的出 n 1一 1 臼线速度 而— 轧件通过n 机架的延伸系数 而— 手动干预时对 n 一 1机架的速 度调整系数 Kt — 张力作用反映到n一1 机架的 速度调整系
Zooe 年 第12期 电气碑甫 }69
产 品与应用
根据图 1，有关控制逻辑分析和参数 设定解释如下。
LD T R Q ( k N m ) 此值为上游机架 n 一 电机的电磁转 1
连轧作业区的微张力控制轧制的应用实践
特钢技术
Ｓ ｅ ｉｌ ａ ｜ ｃ ｒ ｏ ｙ ｐ ｃ ａ ｊ Ｓ Ｔｅ ￣ ｄ ｇ
Ｖｏ．８７ ） １ （１ １
２ １ ． ． ０ ２Ｎｏ ２
连 轧作 业 区 的微 张 力控 制 轧 制 的 应 用实 践
秦 林
（ 攀长钢公 司轧钢厂 ，四川江油 ６ １０ ） ２７１
品 ） 因前期 ６ ｍ棒 材生产张力过 大 ， 。 ０ｍ 质量 极不稳
载 转 矩 将 增 大 。所 以通 过 检 测 机 架 主 电机 的 输 出
转矩来 间接的检测张力 ， 通过调节上游机架轧机速
度控 制两 机架 间轧制 力矩 偏差 ， 而控制 张力 。 进
１１ 连 轧棒 材生产 线 的微张 力控 制 ．
中 图分 类 号 ： Ｇ ３ Ｔ ３１
文献标识码 ： Ａ
文 章标 号 ：６ ４ ０ ７ （ ０ ２０ — ３ — ４ １７ — ９ １２ １ ）２ ０ ３ ０
Ａ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＭ ｉ ｒ ｎ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｌｅ Ｒ ｏ ｌｎｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｌｃ ｔｏ ０ ｃ ｏ Ｔｅ ｓ ｏ ｎｔ ｏ ｌ ｄ ｌ ｉ ｏ ｅｓ
引 言
连 轧 作 业 区棒 材 生 产线 的产 品规 格 为 １ ｍ ６ ｍ～
Ｄ 一
轧辊 工作 辊径 ／ ｍ ｍ
Ｎ 一 轧辊 转 速 ＿ － Ｓ—— 前滑 值 在 实 际 生 产 过 程 中影 响 机 架 间 的秒 流 量 的工
１０ ｍ， ２ 台平立 交替 布置 的短应 力线 轧机 组成 ， ０ｍ 由 ３ 其 中分 为粗轧 区 （ 台机架 ）中轧 区 （ ６ ； ６台机架 ）精 轧 ； 区（ ６台机架 ）减 定径 区 （ 台机架 ） ； ５ 。粗 、 中轧 区之 间 设有脱头辊 道。精轧 区和减定径区共 设有 ９ 个活套器 ，
微张力控制在连轧棒材生产中应用
微张力控制在连轧棒材生产中应用摘要：现代高速线材轧机为保证产品尺寸精度，采用微张力及无张力轧制，以消除轧制过程中各种动态干扰引起的张力波动和由此引起的轧件尺寸波动。
阳春新钢铁一棒棒材，粗轧6台轧机，中轧6台轧机均采用微张力轧制，精轧机采用无张力轧制。
张力是连轧中最活跃的因素，防止张力的消极作用，是连轧中张力控制的关键。
关键词：张力；微张力；级联调速；微张力调整中图分类号：TU198文献标识码：A 文章编号：前言微张力控制的目的是使中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行轧制。
微张力控制是保证高速棒线材轧机顺利轧制和提高产品质量的必要手段。
张力控制是一个复杂的过程，高速棒线材一般采用“电流-速度”间接微张力控制法。
它的基本思想是：张力的变化是由线材的秒流量差引起的，而调整轧机的速度就能改变秒流量，以达到控制张力的目的。
其控制方法同轧机速度的级联调节方向有关，如果级联速度为逆调，则需控制各机架的前张力；如果级联速度为顺调，则需控制各机架的后张力，即：当钢坯咬入下一机架后，根据本机架同下游机架之间的堆拉关系来调整下机架的速度设定，使本机架与下机架之间的张力维持在设定值。
张力控制的原则保证轧制的顺利进行，不能造成堆钢或拉断现象；控制的张力值要使轧件处于稳定状态的效应大于各种外界因素变化引起的不稳定效应；应使轧件头中尾尺寸偏差尽可能小；张力的控制主要靠调速来实现，调速必须采用级联调速的方式。
在实际实施中，需要着重解决以下两个难点：无张力矩的存储在本系统中没有测张元件，微张控制的控制目标是使轧机在无张力矩下轧制。
所以，无张力矩的计算与存储就成为微张控制中的关键。
无张力矩是靠轧件的头部来确定的。
如下图所示。
当轧件进入第一机架，未进入第二机架时，第一机架处于无张轧制状态，在进入第二机架前确定第一机架无张力矩并记录。
当轧件进入第二机架时，第一机架的力矩会由于一、二机架速度不匹配发生变化，这时靠调节第二机架速度，使第一机架恢复到记录下的无张力矩值。
微张力控制在中小型轧机中的应用
微张力控制在中小型轧机中的应用摘要:莱钢中小型材的热连轧生产线,采用的为多架轧机轧制的次序来完成,微张力控制在其中的作用非常突出,在没有采用微张力控制的热连轧系统中,钢材的质量达不到标准要求,本文从微张力控制的核心部分作了详细介绍。
关键词:微张力钢坯内张力电机转矩R因子1 前言莱钢中小型材的热连轧生产线是国内技术较成熟的一条生产线,其中的张力控制是核心控制部分。
为了实现无张力控制,理想上应使轧机各机架速度的“秒流量”相等。
为了保证产品尺寸精度,提高轧制产品质量,避免由于各种原因导致的堆钢和拉钢,需要在轧制的各个机架之间尽量避免张力产生,由于粗轧区轧件截面积比较大,不易形成活套。
所以采用微张力控制技术。
2 微张力自动控制系统的组成莱钢轧钢厂中小型材轧机的全部机械设备由意大利DANIELI公司提供。
其电控设备由瑞典ABB公司提供,它按照集散控制系统的组成,由上到下分为操作站设定级、过程站控制级与传动执行级。
其控制功能如下:(1)操作站设定级完成与微张力自动控制有关的上层设定及其系统监控功能,主要是微张力控制粗轧机组态的选择,即通过画面设定哪几架轧机之间被选作微张力控制,哪几架轧机之间被选作自动活套控制。
对微张力控制中相邻两机架之间的张力大小进行设定。
(2)过程控制站为ABB的MP200/1,主要完成与微张力有关的物料跟踪、逻辑时序互锁、传动执行级的速度级联、速度给定及微张力控制算法等功能。
(3)传动执行级主要完成微张力控制部分轧机的传动,在系统中由DCV 700全数字直流调速装置完成。
3 微张力的控制原理(1)微张力控制实质上是通过对相邻两工作机架中上游机架的电机转矩进行检测,并加以存储记忆,形成表示钢坯内张力大小的张力实际值,它与设定的张力给定值的偏差,通过比例、积分控制校正上游机架的速度来协调上下游机架之间的关系,以实现微张力控制。
实现微张力控制的关键是准确测量各轧机的轧制力矩,系统通过检测对应机架电机的电枢转矩经过滤波、补偿等计算间接得到轧机的轧制力矩值。
微张力控制及维护说明
微张力控制及维护说明一、微张力控制功能1）头部微张力控制：每个机架可以在画面上进行头部微张控制投入操作和设定头部微张力调节系数，该系数为0.0-0.05，通过修改该系数，改善轧件头部由于无张力造成轧件头部质量不合格的问题。
该方式在全程微张无效时方可选择。
2）全程微张力控制：全程微张控制是在轧件进入该机架后，采样该机架的轧制力矩，该力矩为自由轧制力矩，当轧件头部在下一机架时，还采样该机架的轧制力矩，以自由轧制力矩为基准，通过调节该机架的速度，使该机架的力矩差产生的张力接近设定张力值，当轧件进入下游机架时，调节停止，调节量保持。
每个机架可以在画面上进行全程微张控制投入操作和全程微张力设定，张力设定值为0-9.99，设定单位为：N/MM2。
张力的计算需要输入钢坯截面尺寸,单位为：mm ，例如输入：160 mm ，则来料的面积为160 x 160 = 25600MM2。
程序根据延伸率自动计算出各机架间轧件的面积。
机架间的张力F= 单位张力设定×轧件面积。
3）尾部微张力控制：每个机架可以在画面上进行尾部微张控制投入操作和设定尾部微张力调节系数，该系数为0.0-0.05，通过修改该系数，改善轧件尾部由于无张力造成轧件头部质量不合格的问题。
二、画面说明1）轧件跟踪显示：轧件跟踪包括轧件头、尾、及轧机的有钢信号，通过画面上红线的位置反映红钢的实际位置。
画面每个机架右上方热检图案，可实时反映热金属监测器状态，当热检下方颜色由黑色变为红色时，表明现场热金属监测器检测到红钢信号，即该位置有钢。
2）轧机转速设定值和实际值的显示：画面实时显示轧机设定转速和实际转速值。
3）轧机实际电流的显示：画面实时显示轧机实际电流值。
4）全程微张力控制调节量的显示：在全程微张力投入时，PLC自动计算出达到设定张力时所需的速度调节量，在画面显示各机架速度调节量值。
5）全程微张投入选择：画面“全程微张投入选择”标题下方显示每两机架间微张投入选择开关。
KELK 张力计在1450mm 冷轧机生产中的应用
KELK 张力计在1450mm 冷轧机生产中的应用作者：邹剑来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第1期邹剑唐山国丰钢铁有限公司第一冷轧厂河北唐山063300摘要本文简单介绍了张力测量系统的工作原理、系统组成以及加拿大KELK 公司的张力计在唐山国丰第一冷轧厂1450mm 冷轧机生产中的应用。
关键词 KELK 张力测量系统；组成；应用1 概述在自动化较高的轧钢生产过程中，张力的大小将直接影响到带钢的质量。
对张力进行正确地测量，可以更加充分地发挥设备能力，从而保证产品质量。
所以张力计成为整个轧钢生产线中的关键组成部分，它是必不可少的，而且要求测量必须准确。
唐山国丰第一冷轧厂1450mm 酸连轧项目中的冷轧机使用的张力测量系统是由加拿大KELK 公司提供的，其特点是输出功率大、灵敏度高、线性度好、抗过载能力强、使用寿命长、适应长期在恶劣环境中运行等，这样可以保障轧钢生产顺利平稳地运行。
本文主要介绍KELK 张力测量系统的工作原理以及在1450mm 冷轧机生产中的应用。
2 KELK 张力测量系统原理及特点KELK 张力测量系统采用的是应变片式传感器，它是利用当电阻应变片受到外力作用时，其电阻值会相应地随机械形变而发生变化的工作原理。
此传感器是由有一块高强度合金钢作为弹性元件的，在弹性元件内部分布有四个电阻应变片，组成一个惠斯通电桥，然后由电缆线从弹性元件内部引出。
当压力在一定的测量方向上作用时，电桥的平衡将会被打破，其电阻会随之发生相应的变化，再经过数字信号处理器把变化的阻值转化为相应的亳伏电压信号，这样就可以得到一个作用力和电压大小成线性变化的关系，从而反映出压力的大小，完成整个张力的测量。
传感器内部结构如图1 所示。
3 KELK 张力测量系统组成KELK 张力测量系统主要包括以下3 个部分：淤两只张力传感器（简称“压头”），传感器分别安装在轧机的传动侧和操作侧，主要用于测量轧机两侧的张力；于一个现场信号接线箱（含两组接线端子排），信号接线箱主要用于张力传感器与信号处理器信号的连接；盂一套数字信号处理器GPA2，信号处理器GPA2 主要用于处理计算现场传感器传输过来的信号，并且将计算出来的模拟量以及数字量传输给PLC。
阐述轧机自动化控制的方案
阐述轧机自动化控制的方案摘要阐述轧机的工艺要求、速度匹配及各设置部分，着重讲解轧机间、输出辊道的速度推导，重点分析轧机的自动化控制技术方案及其西门子直流调速器、变频器的参数设置，为同行提供借鉴。
关键词自动化控制；轧机；直流调速器1 中轧区两连轧工艺要求初始时，活套处于落套状态。
经加热炉加热后的钢经过来回5次初轧，通过3、4#输送辊道进入2#轧辊；经过2#轧辊的轧制，钢坯变细，钢坯继续前进；热金属检测仪2检测到热钢，经过一段延时后活套起套（延时一段时间起套的目的是保证活套在钢进入1 #轧辊后起套，因为热金属检测仪1检测不到热钢时经过一小段延时后活套会落套）；钢轧制好以后，由1、2#变频辊道送出。
中轧区两连轧工艺流程图如图1所示。
2 轧制程序的设定轧制程序的设定包括：轧辊直径、轧制规格、各机架的轧制速度、飞剪的超前速度、切头切尾选择及坯头尾长度。
2.1 设定轧辊实际直径轧制速度的设定也即主电机转速的设定：n=60iv/πD×1000（1）其中，n为电机转速，r/min；v为轧件线速度，m/s；D为轧辊工作直径，mm；i为减速比，i=电机转速/轧辊转速。
设备选定后，减速比为常数。
轧辊工作直径是轧件对应轧槽处的直径，它比轧辊辊环直径小，在品种孔型及变形延伸道次确定后，各架次的直径差值也即确定，换辊后只需输入实际辊环直径，即可由计算机算出轧辊工作直径。
给定轧件线速度，即可通过式（1）计算出各架次电机转速。
2.2 活套落套问题分析位于活套台上方的活套扫描器通过测量活套的高度间接地测量活套的长度。
控制系统则通过比较设定的活套高度和实测活套高度，自动连续地修正与此轧件有关的各机架的速度来保持活套的高度为设定的值。
活套在使用过程中最容易出现中途落套故障，其主要原因是扫描器镜头脏；另外，活套扫描器安装在离轧机较近的地方，轧件周围的水蒸汽过大也会导致活套落套。
为解决这些问题，可给扫描器装一个带风机的保护罩，风机从扫描器后面进风，在前面的镜头处开一个大小合适的矩形孔，这样既避免了水蒸汽的影响，又避免灰尘进入。
浅谈棒材生产线粗、中轧的微张力控制
金属秒流量差使轧材 中产生张 力， 微张力 自 承德钢铁集团公司（ 以下简称： 承钢） 新建的 产量 ，
ｌ０ ｏ 万吨棒材生产线 ， 其关键设备 （ 轧机 、 如： 飞剪 等） 从意大利 Ｄ ＮＥ Ｉ 司引进 ， Ａ ＩＬ 公 电气及 自动化控 制系统 由意大利的 Ａ ＩＯ Ｉ Ｃ Ｎ公司提供 ， Ｓ ＢＮ Ｏ Ｒ 主轧 线的 １ 架粗 、 ８ 中和精轧机采用平立交替布置， 实现 无扭轧制 ， 其中精轧机的第 １ ６架和第 １ ８架立辊轧
轧
的实 情况 ， 从轧制 力矩 的计算 、 电机转矩 的记忆 、 转矩差 的计算 、 给定张力值的计算和张 力控制等 几方
关键词 ： 微张力轧制 轧制力矩 给定张力值 转矩差 金属秒流量
１ 概 述
产生堆 钢或拉 钢 ， 而 造成 轧制 事故 或影 响产 品 的 从 动 控制在 连轧过 程 中显得 非 常重 要 ｃ 张 力的 变 化对相 关 轧机 主 传 动 电机 的 负 载 转 矩 有直接 影 响 ， 张 力 增 大 使 主 电 饥 负载 转 矩 减 前
变化 ， 速度的变化等都会使两个轧机的金属秒流量 发生偏差 ， 当差值达到一定程 度后 ， 会在轧机之间
２ 轧 制力矩 的计 算 由三相 异步 电机运 动 方程 可得 轧制 力矩 为 ：
轧 方 向
ｎ＋１
ｌ 、 ｆ、 ＼ （） （ ， 、 厂 ’ ． 一 、 ／ ） 一 ／ （ ＼ Ｋ 川 Ｋ ／ － ） 一 ｝
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图 １ 自由轧制力矩 的测量与记忆
一
ห้องสมุดไป่ตู้８一
微张力控制在高速线材生产中的应用
２ＮａＡ（ｌ ＯＨ） ４＋４ＮａＨＣＯ３＝Ｎａ２Ｏ·Ａｌ２Ｏ３·２ＣＯ２·５Ｈ２Ｏ
＋２Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
（ ５）
反应条件的不同， 直接导致了产物中结晶水数
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
在以后的生产中对此还要不断进行优化， 使系统能 更好地满足生产工艺的要求， 达到较高的稳定性， 安 全性和可靠性； 提高产品质量、生 产效率和 成材 率 ，
过程控制级 为 ＳＩＥＭＥＮＳ 的 Ｓ７－ ４００ ＰＬＣ， 主 要 完 成 与 微 张 力 控 制 有 关 的 物 料 跟 踪 、逻 辑 时 序 联 锁 、 传动执行级的速度级联、速度给定及微张力控制算
收稿日期： ２００６－ ０５－ ３１ 作者简介： 李泽光（ １９７４－ ） ， 男， 河南安阳人， ２００１ 年毕业于中南大学 机电工程专业。现为安钢工程师， 主要从事轧钢自动化方面的工作。
ΔＴ（
ｉ） ＝Ｃｍφ（ Ｉ（ａ
ｉ） －
Ｉｆ ） ·Ｎａ μｓ Ｎｂ
（ ４）
式中 Ｉ（ａ ｉ） — ——实际轧制时， 电机的电枢电流采样值；
Ｉｆ— ——自由轧制时， 电机的电枢电流采样值；
Ｎｂ— — — 弱 磁 点 的 电 机 转 速 ；
Ｎａ— — — 轧 制 过 程 中 弱 磁 后 的 电 机 转 速 。
级、过程级和传动级三部分组成。通过具体分析“ 电流 － 速度”控制原 理和 微张 力参数 的计 算， 由 转速 的调节 实现 张力 的改
变， 在高线的初、中轧机上实现了微张力控制。实际运行效果表明， 系统结构合理， 性能稳定， 提高了轧机的作业率和产品的
成材率， 摆脱了生产过程对人的经验的依赖。
微张力控制在棒材厂的应用
微张力控制在棒材厂的应用承钢棒材厂是由承德钢铁集团有限公司投资3个多亿资金全新从国外引进全套设备的低温控轧和控冷的棒材生产线，2003年12月26日正式竣工投产。
公司棒材轧机精汇了意大利达涅力公司、ASIROBICON电气公司、成套设备和国内数家骨干企业合作制造的设备，具有90年代国际先进的技术装备水平。
该轧机全线自动控制，成品设计速度18m/s，年设计能力80万吨棒材。
自动化控制方面充分吸收了国内外先进经验，无论在控制系统的构成，在控制功能上，还是在系统操作水平上，都处于当今世界先进水平。
2 工艺设备介绍2.1 工艺设备承钢棒材厂生产线轧机为全连续式大型轧钢机，共18架，呈平立交替式布置。
主轧线的主要设备有:冷坯上料设备、步进梁式加热炉、高压水除磷系统、轧机、切头及事故飞剪、控温水冷系统、水冷淬火装置、在线测径仪、组合式分段飞剪、步进齿条式冷床、摆动式冷剪、计数、打捆、称重和收集装置、液压润滑系统。
上述所述设备的主要部分引进世界上著名的冶金设备设计制造公司—达涅利公司，其余部分为国外设计国内制造。
在这条生产线上还预留了钢坯无头焊接机、减定径机组、大盘卷等设备的空间。
加热炉为步进式加热炉，冷料的额定小时产量为150t/h，装出料方式为侧进侧出，可单排和双排装料，燃料为高炉煤气，加热炉采用气化冷却、煤气空气双蓄热燃烧技术。
全生产线18架轧机分为粗、中、精轧三个机组，粗轧机组6架轧机，中轧机组8架轧机，精轧机组为4架轧机。
其中，在第13～14架轧机具备快速换辊功能，16#、18#架轧机为平、立可转换轧机，全线轧机为短应力线轧机。
轧线上设有两台切头和事故碎段剪，一台倍尺飞剪。
在中精轧机组间的两组和精轧机后的一组水箱用于某些需控温轧制的产品的生产，需控温的规格为Φ18～40mm。
在精轧机组后设置淬火加回火处理(QTB)装置，用来对Φ12～40mm的螺纹钢进行控制冷却。
该装置由四条水冷线加一条辊道运输线组成，其中有三条水冷线是用于2～3线切分的螺纹钢的冷却，有一条水冷线是用于线轧制螺纹钢时的冷却，辊道运输线是用来运送不需QTB处理的规格。
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微张力控制在中小型轧机中的应用
摘要:莱钢中小型材的热连轧生产线,采用的为多架轧机轧制的次序来完成,微张力控制在其中的作用非常突出,在没有采用微张力控制的热连轧系统中,钢材的质量达不到标准要求,本文从微张力控制的核心部分作了详细介绍。
关键词:微张力钢坯内张力电机转矩R因子
1 前言
莱钢中小型材的热连轧生产线是国内技术较成熟的一条生产线,其中的张力控制是核心控制部分。
为了实现无张力控制,理想上应使轧机各机架速度的“秒流量”相等。
为了保证产品尺寸精度,提高轧制产品质量,避免由于各种原因导致的堆钢和拉钢,需要在轧制的各个机架之间尽量避免张力产生,由于粗轧区轧件截面积比较大,不易形成活套。
所以采用微张力控制技术。
2 微张力自动控制系统的组成
莱钢轧钢厂中小型材轧机的全部机械设备由意大利DANIELI公司提供。
其电控设备由瑞典ABB公司提供,它按照集散控制系统的组成,由上到下分为操作站设定级、过程站控制级与传动执行级。
其控制功能如下:(1)操作站设定级完成与微张力自动控制有关的上层设定及其系统监控功能,主要是微张力控制粗轧机组态的选择,即通过画面设定哪几架轧机之间被选作微张力控制,哪几架轧机之间被选作自动活套控制。
对微张力控制中相邻两机架之间的张力大小进行设定。
(2)过程控制站为ABB的MP200/1,主要完成与微张力有关的物料跟踪、逻辑时序互锁、传动执行级的速度级联、速度给定及微张力控制算法等功能。
(3)传动执行级主要完成微张力控制部分轧机的传动,在系统中由DCV 700全数字直流调速装置完成。
3 微张力的控制原理
(1)微张力控制实质上是通过对相邻两工作机架中上游机架的电机转矩进行检测,并加以存储记忆,形成表示钢坯内张力大小的张力实际值,它与设定的张力给定值的偏差,通过比例、积分控制校正上游机架的速度来协调上下游机架之间的关系,以实现微张力控制。
实现微张力控制的关键是准确测量各轧机的轧制力矩,系统通过检测对应机架电机的电枢转矩经过滤波、补偿等计算间接得到轧机
的轧制力矩值。
(2)当本架轧机咬钢而轧件尚未进入下架轧机时,系统所计算出的力矩值,便是本机架的轧制力矩值,在下架轧机也咬钢后,系统再次计算出新的力矩值。
这两个力矩值之差便是轧件上的张力力矩,此偏差值为正,表示机架间堆钢,偏差值为负,表示机架间拉钢。
系统就是根据这个偏差值的正负和大小,给出相应轧机的速度修正量,来平衡轧机的速度,保证两机架间的轧件张力被限制在一定范围内,实现微张力控制。
(3)微张力控制的是相邻两机架之间的关系,它通过轧件联系起来,这使两机架只间存在着耦合关系。
R因子的引入将对控制系统进行解耦,从控制上消除两机架之间的耦合关系,使微张力控制只需对相邻两工作机架中上游机架的速度进行校正。
而上游工作机架的速度校正中关键的部分是积分校正,它就是通过的R因子自整定来完成的,因此,R因子在微张力控制中相当重要。
R 因子的引入是一个比较巧妙、有效的控制思想。
4 微张力自动控制过程
4.1 参数设定
操作站上设定的参数主要有:
(1)轧机组态:包括轧机选择(H1-SEL,表示可以启动传动系统)、工作机架选择(H1-WST,表示该机架参与速度级联控制)、R因子(H1-R)、轧机有效辊径(H1-WDIA)、轧件截面面积(H1-AR)。
(2)相邻两机架间微张力控制选择(H1-TCE)、微张力设定值(H1-TREF)。
(3)程序中直接设定的参数有:齿轮比(H1-Z)、最大转速(H1-RPMMAX)、滤波时间(H1-TRQFILT)、积分增益(H1-TIGAIN)、比例增益(H1-TPGAIN)。
4.2 控制过程
轧机转矩的变化是一个非线形增大量,滤波元素接受上游机架的波形转矩参数,它乘以张力转矩常数得到本咬钢机架的张力级联参数(TCC),当轧件到达小于警告长度WL3位置时,存储本机架的张力值。
本机架张力值与存储的张力值进行比较,得到一个张力偏差,此张力偏差乘以积分增益得到TINTG,张力偏差乘以比例增益得到TPROPU。
TINTG应用于R因子的控制,得到一个补偿后的R因子,根据实际情况,下游机架的速度参数有一个设定值,此设定值除以补偿后的R因子,即为上游机架的实际速度值,此数据的变化是根据轧件运行的位置离下游机架的距离的长度测定而适时导通,所以轧件在运行过程中,从机架咬钢到轧件离开本机架,轧件头部、轧件中间、轧件尾部是在实际测量的WL1、WL2、WL3各自范围内,通过逻辑控制给出各自的开关触点,进行适时导通,从而调节上游机架的速度值。
轧机速度的设定是由轧机速度机连系统来完成的,速度设定信号由两部分组成:一部分是决定轧钢生产速度的主基准信号MCCU,它是在最末机架出口速度设
定的基准上向上游分配的,在向上游分配的过程中,每过一个辊缝,除以一个R;另一部分是叠加在主基准上的速度修正量,即级联比例校正量PCCU,它在向上游分配的过程中,每过一个辊缝除以一个相应的R。
这样在主级联速度给定的基础上,通过速度修正量去动态自动调整上游机架的速度给定,协调上下游机架之间的速度关系,使钢坯在微张力下正常轧制。
5微张力控制的有关计算
5.1 轧机力矩的测量与滤波
当轧件进入机架时,跟踪元素TRAC-H1给出咬钢信号P,通过内程序的PC元素COM-CVI1,从DCV读取下列数据上游机架电机转矩NLDTRQ,经滤波后得到NTORQFILT。
通过内部计算,对于正在咬钢的本轧机机架,其张力级联值为:
NTCC=(N-1)TCC
TCC------微张力级联值
对于已不在咬钢的上游机架其张力级联值为:
NTCC=NTORQFILT*TCONST
其中TCONST=Z*2000000/DW*AREA
TCONST------微张力常数Z---齿轮箱齿比
DW-----轧辊直径AREA----轧辊受力面积
5.2 力矩记忆
当轧件到机架的距离L〈WL3时,逻辑信号L7=1,程序存储张力NTCC,并计算得到张力偏差:
NTACT=NTCC-(N-1)TMEM
TMEM-----张力存储值
则张力修正值为:
NTDEV=NTACT+NTREF
其中本机架张力参数TREE的设定范围是0-2N/mm²
5.3 微张力控制
当逻辑信号L3=1时,则对R因子和上游机架速度进行校正。
R因子校正公式:
NTINTG=NTIGAIN*NTDEV
TIGAIN---积分增益值
上游速度校正公式:
NTPROPU= NTPGAIN*NTDEV
TPGAIN---比例增益值
6 结语
采用微张力控制方法极大的调整了轧机间的堆拉关系,最大程度上将负荷均匀化,保证了产品的高精度要求,要中小型钢材的生产线中取得了较为显著的效果。