冷连轧机张力控制
汽车钢冷连轧轧机张力控制优化
制方向相同称为前张力ꎬ反之称为后张力ꎮ 前、后张 降低ꎬ且后张力对降低轧制力效果较前张力更加明
力对轧制的影响不同ꎬ在变形区内ꎬ带钢从入口至出 显ꎮ 若一味增加后张力ꎬ会导致整个变形区全部成为
口逐渐受到压缩ꎮ 中性面前ꎬ带钢主要受到后张力 后滑区ꎬ使轧机打滑ꎬ破坏轧制的稳定性ꎮ 在连轧机
的影响ꎬ也是主要的变形区ꎻ中性面之后受到前张力 中ꎬ前机架的前张力为下一机架的后张力ꎬ因此一定
ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＥＮＳＩＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＮ ＣＯＬＤ － ＲＯＬＬＥＤ ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＳＴＥＥＬ
Ｔｉａｎ ＷｅｎｂｏꎬＬｉ ＬａｎｔａｏꎬＷｅｎ Ｇｅｎｇ
( Ｈａｎｂａｏ ｃｏｌｄ － ｒｏｌｌｅｄ ｐｌａｎｔ ｏｆ ＨＢＩＳ Ｇｒｏｕｐ Ｈａｎｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ Ｈａｎｄａｎꎬ Ｈｅｂｅｉꎬ ０５６０１５) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｒｏｌｌｉｎｇ ｔｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ. Ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ. Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ － ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｓｔｅｅｌꎬ Ｈａｎｂａｏ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔａｎｄｓ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ２ １８０ ｍｍ ａｃｉｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔｒｉｐ ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｒ ｒｏｌｌ － ｃｒａｃｋ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｔａｎｄｅｍ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌꎻ ｔｅｎｓｉｏｎꎻ ｓｔｒｅｓｓ － ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅꎻ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎻ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
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。
1450mm冷连轧机双活套及轧机入口张力控制系统
ｔ ｅ ｐｏ ｉｉｎｓ ａ ｅ ｄｉｆ ｒ ｎｔ Ｓｏ ｔ ｔｔ ｈ ｎｇｅ ｆｔ ｎｓｏ ｃ ｎ ｌｃ ｉｈ ｔ ｉｌｅ ｒ ｅ ｓｏｎ ｓ ａ ｌｔ ． Ｄｏ ｌ ｈ ｓｔｏ ｒ ｆｅ ｅ ． ｈａ ｈｅ ｃ ａ ｓｏ ｅ ｉｎ ｏ ｆｉｔｗ ｔ ｈｅｍ ｌ ｎｔ ｙ ｔ ｎ ｉ ｔ ｂｉｉｙ ｕｂ ｅ
ｒ ｔｔ ａ ｅｔｍ ｅ，ｔ ｅ ｒｔ ｎ ｉ ｏｎｔｏｌｉ ｅ ｕｉｅ ｏ ｅ ｕｒ ｈｅ ｒ ｌｔｖ ｔ ｂｉｉｙ ｏｆｔ ｔ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｈｅ ｕｎ ａ ｈｅｓ ｍ ｉ ｈ ｉ ｅ ｓｏｎ ｃ ｒ ｓｒ ｑ ｒ ｄ ｔ ｎｓ ｅｔ ｅａ ｉ ｅ ｓａ ｌｔ ｈｅｓ ｒｐ ｔ ｎｓｏ ｎｄ ｔ
ＬＩ ＡＮ Ｇ ｕ－ ａ， Ｘｉ ｘｉ ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ ｉｎ ｎ Ｐｅ－ ａ
冷轧连续镀锌机组带钢张力控制算法研究
冷轧连续镀锌机组带钢张力控制算法研究摘要：张力是工业生产过程中的重要参数。
在带钢连续镀锌过程中，带钢张力的波动是造成带钢产品质量下降及制约连续镀锌机组高速运行的重要原因。
关键词：冷轧，张力控制。
Strip Tension Control in Continuous Galvanizing Process Abstract: Tension is the importance parameter for the industrial production. In continuous galvanizing process, strip tension is an important factor that decides whether the continuous galvanizing line works steadily and promptly or not.Key words: cold-rolling, tension control引言连续镀锌机组是生产高质量冷轧带钢的关键设备，带钢在该机组中进行再结晶退火处理，以完善带钢的微观组织，提高带钢的塑性和冲压成形性。
经过镀锌的带钢防腐性能大大提高。
带钢具有合适的张力是带钢高速运行及防止带钢跑偏和热瓢曲，获得良好带钢板形的重要条件之一。
张力的波动不仅会影响带钢产品的质量，严重时会导致带钢断带，造成连续镀锌机组停产。
镀锌机组一旦停产，将会产生废品和协议品。
因此，掌握带钢张力的动态特性，保证带钢在连续镀锌过程中具有合适、稳定的张力，是提高带钢产品质量和产量的重要手段。
连续镀锌机组工艺过程十分复杂，设备众多，自动化控制系统所涉及的范围非常广泛，但控制方法和应用的理论并不像冷连轧机那样复杂。
各个工艺段存在共同的自动化控制功能，分别为：物料跟踪功能，带钢速度控制，带钢张力控制，设备的顺序动作控制，急停连锁控制；数据采集与处理，二级数据库管理，炉区数学模型控制，气刀测厚镀层控制。
2800mm冷轧机速度和张力控制详述
2800mm冷轧机速度、张力控制卷取机轧机开卷机一、冷轧机工艺参数：1，来料规格厚度：≤7.5mm宽度：1200～2650mm入口张力（KN）：180/9（低速）---96/4.8（高速）带材外径：φ2800mm（最大）最大卷重：30000kg2，成品规格厚度：0.15 ～6.0mm宽度：1200～2650mm出口张力（KN）：180/9（低速）---96/4.8（高速）带卷内径：φ610mm/φ665mm带卷外径：φ2800mm(最大)钢套筒规格：φ605/φ665×（2350）2900mm最大轧制力：3000t（30MN）轧制速度：0-1500 m/min工作辊辊径mm：φ450~490二、主传动参数：1，开卷机电机：电机类型：交流同步电动机，凸极式电机型号：AMZ 0710MR06 LSB极数： 6极额定输出功率：2205KW电压：3130V电流：416-422A转速：0-339-1500RPM频率：19.5-75HZ转矩：54-14KN-m减速比：4.09/2.2励磁电流：196-160A励磁电压：107-87V2，机架主电机电机类型：交流同步电动机，凸极式电机型号：AMZ 0900XV06 LSB极数：6极额定输出功率：：6500KW电压：3150V电流：1212-1225A转速：0-438-1300RPM频率：21.9-65HZ转矩：142-48KN-m减速比2.279/1.225励磁电流295-256A励磁电压：135-118V3，卷取机电机：电机类型：交流同步电动机，凸极式电机型号：AMZ 0710LU06 LSB极数：6极输出功率：2920KW电压：3150V电流547-554A转速：392-1500RPM频率19.6-75HZ转速71-19KN-m减速比3.12/1.826励磁电流198-167A三，交流同步电动机介绍1，概括：1902年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应电动机的旋转磁场观念，发明了交流同步电动机。
冷连轧张力控制的优化
— ｎｌ
（ 直接影响轧机 的 Ａ Ｃ张力控制 系统 ，并 间 Ｔ 机架或第 １ 机架乳化液润滑不足 ； （ ４ ）第 机架 或第 １ 机架 电机传动出现故障； （ ５ ）第 ｉ 机架和 第 ｌ 机架间坝辊或测张辊旋转不 良或测张计 出现 故障； （）带钢原料存在厚度波动等 。 ６ 接影 响 Ａ Ｃ厚度控制 系统 ，进而影响带钢板形 和 Ｇ 厚度精度 。同时 ， （ 也影 响各机架 电机 的电
ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ． Ｋｅ ｏ ｄｓ Ｃｏ ｄ Ｔ ｄ ｍ ｌｉｇ； Ｔｅ ｓｏ ｙＷ ｒ ： ｌ ａ ｅ Ｒｏｌｎ ｎ ｎ ｉ ｎ； Ｂｅｗｅ ｎ Ｓ ｒ ｎ ｓ； ＥｘｔＣｏ ｌｎ ｔ ｅ ｔａ ｄ ｉ ｉｉ ｇ
１ 前 言
张力 是冷 连 轧 生产 过程 中控 制 的重 要 参数 ， 能 否实 现 高 精 度 的张 力 恒 定控 制 ，不 仅 关 系到
波动出现堆钢 、断带 、跑偏事 故目 而导致生产 ，从 节奏缓慢 、产 量低 ；在质量方面 ，出现因张力 波动 导致带钢厚度超差 、局部浪形等 。 （ Ｔ ）波动 主 要分为 ： （ １ ）上下游机架 间张力波动 ； （）单一 ２
则 导 致 第 ｉ 架 和第 １机 架 间 出 现堆 钢 事 故 。 机
２ 张力对冷连轧生产 的影 响与优化
２１ 原理 分析 ．
向延 伸 ，使 之 均匀 化 ，改 善板 形 ； （） 张力 可 ２ 消 除 轧制 过程 中 出现 的带 钢 跑偏 、撕 裂 、断 带 张 力 轧 制 ，即带 钢 在 轧 辊 中变 形 是 在 一 定 等 现象 。 （） 张 力轧 制 可降 低轧 制力 ，有利 于 ３ 轧 制更 薄产 品１ ３ １ 。
生 产 是 否 稳 定 、顺 利 ，更 影 响 到 带 钢 的 质 量 。
1450mm冷连轧机双活套及轧机入口张力控制系统
1450mm冷连轧机双活套及轧机入口张力控制系统梁秀霞;张培楠【摘要】冷连轧机轧制过程中,张力控制的稳定性对于成品带钢的品质起着至关重要的作用.在间接和直接张力控制原理的基础上设计1450 mm冷连轧机双活套及轧机入口张力控制系统.两活套同时运行时,双活套的控制既需要保证各活套中带钢张力控制的相对稳定性又要满足上、下层活套间的套量同步.两活套同时工作时,由于各活套内张力根据两活套间套量差进行调整,以致活套内带钢的张力是相对变化的,与轧机入口张力的稳定性相互矛盾.就此问题,提出双活套张力、位置及轧机入口张力控制系统.实践证明此控制系统具有较好的控制效果,满足了工艺上的要求.%In the process of cold rolling, the stability controlled by the tension plays a vital role in the quality of the product. The design of the mill entry and double looper tension control system was given which used in 1 450 mm tandem cold mill based on the principle of indirect and direct tension control. When double looper run at the same time, their tension control is required to ensure the relative stability of the strip tension and the synchronization of the position between the double looper. And tension adjusts between the double looper when the positions are different. So that the changes of tension conflict with the mill entry tension stability. Double looper tension ,position and mill entry tension control system were proposed to solve this problem. Practice has proved that the control system has good control effection and satisfies the production demands.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)008【总页数】4页(P55-58)【关键词】冷连轧机;双活套;张力控制;位置同步【作者】梁秀霞;张培楠【作者单位】河北工业大学控制科学与工程学院,天津300130;河北工业大学控制科学与工程学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TP291 引言冷轧带钢生产中，张力控制的好坏决定着生产过程的稳定性及成品带钢的质量。
张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响
张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响摘要：在冷轧产线中带钢厚度偏差是轧机厚度控制面临的一个主要问题，是影响产品质量的重要因素，而根据经验发现厚度偏差主要表现在带头带尾以及轧机提速和降速过程中。
通过长时间对厚度偏差规律的摸索和总结，重点要对轧机的速度控制和张力控制进行优化，从而使带钢的厚度偏差问题得到很好的解决。
关键词：厚度偏差张力控制速度控制五机架六辊冷轧连轧轧机作为当今世界上比较先进并且技术比较成熟的轧机系统，普遍应用于各大行钢铁企业，而其设备的强大功能以及复杂的控制系统也使得此类轧机需要极高的控制水平才能生产出预期的高质量冷轧板材，而厚度控制作为影响冷轧带钢产品质量的一项重要指标，直接决定着轧机能否发挥其最大的生产潜力，创造更多的效益。
此类轧机在具备高精度控制水平情况下轧制的成品厚度可覆盖0.15mm-2.5mm。
精确的厚度控制对设备精度及控制精度要求极高，轧机系统中的任何一环不论是现场硬件设备还是软件控制程序出现问题都会直接影响产品质量。
而带钢厚度不符，偏差达不到产品要求就是影响冷轧带钢质量的一个重大难题，厚度控制不稳定，就会导致产线出现大量的协议品和废品，严重影响带钢质量，造成大量经济损失。
通过对某机组长时间的厚度偏差规律的摸索和大量数据的分析，发现厚度偏差主要出现在以下两个过程中，这就为问题的定性提供了一个基本的方向。
首先是轧机起停车阶段，轧机的起停车情况主要发生在轧机换辊和发生事故时的非计划停车。
由于机组当时处于调试阶段，设备故障率比较高，轧机起停车的次数和频率比较高，在生产过程中，通过轧机出口测厚仪监控发现，在轧机停车后再次启车时，成品厚度波动比较大，当成品厚度小于1mm时，厚度偏差范围在±80um；当成品厚度大于1mm小于1.5mm时，厚度偏差范围在±120um；当成品厚度大于1.5mm时，厚度偏差范围在±150um；其次是轧机加减速阶段。
轧机的加减速主要包括轧机过焊缝时的升降速和酸洗段出现异常情况降速时，轧机随之降速。
冷轧连退机组张力控制探索
冷轧连退机组张力控制探索【摘要】冷轧连退机组生产过程中张力控制决定最终的产品质量与合格率。
为了提升冷轧连退机组自动化控制效率，优化生产资源结构，借助新型设备对整个生产线张力进行调整，这对于优化整个连退机组生产线自动化控制以及PLC及变频器补偿设计都具有非常重要的作用。
目前，我公司冷轧连退生产线自动化程度高，在整个带钢退火过程中，张力控制通过对生产线西门子PLC与变频器传递控制信号，利用张力辊组和开卷机、卷取机、出入口后套建立张力控制模型，本文对冷轧连退机组张力进行分析，从而加深了张力控制对生产稳定运行重要性的意义。
【关键词】连退机组；张力控制；转矩；张力辊组1引言冷轧连退机组生产线自动化程度高，在生产过程中，由于张力的存在，所以保证了带钢在连续运转过程中不跑偏，张力控制对生产线起着至关重要的作用。
张力数据的调整与设置是生产中重要的数据，一般张力数据采用脉络调整，依靠入口开卷机、出口卷曲机、生产线张力辊组、出入口活套建立完成[1]。
2连退机组主要设备组成及主要工艺流程连退机组生产线按工艺流程大致包括以下内容：开卷机、焊机、入口活套、清洗段、连退炉、平整机、拉矫机，耐指纹机、圆盘剪、涂油机、分切剪、卷曲机。
在整条生产线上还分布着8组张力辊组，其构成见图1。
冷轧连退生产线开卷机按照一定的速度控制要求，将两卷带钢的带头与带尾焊接在一起。
整条生产线张力控制，通过8组张力辊完成。
同时，参与张力控制的还包括出口和入口、活套检查站、平整机[2]。
在该连退生产线前期进行清洗处理，分为碱清洗、电解清洗和热水漂洗，对冷轧带钢的表面清洗与净化。
带钢经过入口活套进入，连退炉，对带钢完成热处理，改变了带钢内部的晶格结构，从而完成对带钢硬度的处理，退火后的带钢经过出口活套和平整理，对整个带钢表面的质量进行深加工处理，然后经过圆盘点修正边部完成最后的产品。
3连退机组张力控制分析3.1PLC系统张力闭环控制流程分析根据生产带钢的品种、宽度、厚度不同权限的张力参数要不断地进行优化。
梅钢冷轧轧机卷取张力控制及带尾定位
出 口产 品质 量 的稳 定性 。带钢 卷取张 力控制 的好
为 ０ 如此循环往复 ， ， 见图 １ 。梅钢冷轧采用的斜
坡 张力也 分为光 辊 与毛辊 方式 ２种 。光 辊时卷 取
张力 １比设 定 张 力 增 大 ３ ％ ， ０ 毛辊 时 ｎ 比
锌方 向的厚 规格 为 主 ， 口卷 取 张力 根 据 轧制 方 出 图 １ 卷 取机斜 坡 张力
式和带 钢规格 进行 设 定 ， 同时 考虑 下 道 机组 的开
例如 ： ｌ号卷简 在卷取 位 置 ， 时 １号 卷筒 为 此
陈 光 汪
峰
梅 钢冷 轧 轧机卷 取 张 力控 制 及 带尾 定 位
图 ３ 可 以计算 出剪切 后需要 定 位 的带尾 长度 为 ： ，
Ｌ ＝ ＋Ｒ ５
盯 ａｇ ＋ｃ詈 ｒ ｔ
当带 钢卷 取 完成 ， 生 产 工 艺要 求 带 尾 不是 按
＋ ｒｓ ＋ａｃｍ ——＝二＝＝二 ）＋ｒａｃｇ ｂ ＋ ’ ） ＋ｒ ｒｔ 旦 （ （ ＿ ＋ ～ ｂ 一
机 架与卷 取机 之 间 的张 力恒 定 ， 辊缝 与轧 制 力 在
保 持不变 的情况 下 ， 张力 波 动会 影 响产 品的 厚度
或者 会造 成 带 钢 在 卷 筒 上 卷 绕 不 齐 或 者 产 生 松 卷、 塌卷等 现象 Ｊ 。梅钢 １２ ４ ０冷轧 酸轧机组 产 品 分 为光辊 和毛辊 ２种 轧制 方 式 ， 光辊 主要 以 生产 镀锡 板 的薄规格为 主 ， 毛辊 主要 以生 产镀锌 、 镀铝
・
１ ０・
梅 山科技
２１ ０ ０年第 ６期
梅 钢 冷轧 轧机卷 取 张 力控制 及 带 尾定 位
过程控制工程冷连轧张力控制
的实际张力值与给定的张力参考值相比较，将形成的偏差信
号传给张力控制器，张力控制器的输出作为下游机架轧辊线
速度的附加调节量。如果机架间的张力低，则增加轧辊线速
度，反之亦然。
1/2/2024
13
Vref
数字
A/D
速度
滤波器
转换器
测量值
速张度力调调节节器器
Vact 速度调节器
+
－
+ 计算附加 +
－
速度值
结果使第i和i+1机架间的带钢拉伸而张力增大。
第i机架
第i+1机架
Vi
Vi+1
Ti-1
Ti
Ti+1
1/2/2024
4
l
张力的自然调节特性
带钢拉伸后速度不协调将产生张力变化，这只是问题的 一个方面，张力的变化反过来又将影响前后机架带钢的出口 和入口速度，而且其影响的方向是使速度趋向于新的协调。 例如当张力增大反过来使第i机架的前滑量加大，使i机架带 钢出口速度增大，同时又使i+1机架后滑量增大，使带钢入 口速度减小。机架间带钢张力的这种特性又被称之为“张力 的自然调节”。由于机架带钢张力具有自然调节的能力，因 此如果相邻两机架的速度出现小幅度的不协调，张力会自然 的减小或增大，从而使速度趋向新的协调，达到一个新的平 衡状态，这就使轧制过程中机架间速度的匹配调节变得相对 容易了。
的具
体公式代入。 vi v0i 1 fi
v' i1
v0i1
1 i1
i
E l
v0i1 1 i1 v0i 1 fi dt
❖ v0i、v0i1 ——第i机架和第i+1机架轧辊转速；
1450mm酸连轧机组活套张力控制
1450mm酸连轧机组活套张力控制冷连轧活套张力控制的动静态精度对于稳定轧制过程至关重要。
在结合活套张力控制原理的基础上设计出1 450 mm 冷连轧机活套电气控制系统，详细介绍了活套张力控制系统的控制原理及实现方案，对惯性力矩、弯曲力矩和摩擦力矩进行补偿，随后分析活套的运行情况。
实践证明此活套控制系统具有较好的控制效果，满足生产工艺的要求。
标签：冷连轧机;活套;恒张力控制;S120交流传动装置1、概述在冷轧带钢控制系统中，为保证产品质量和工艺过程稳定，无论是冷连轧机还是可逆冷轧机均需要稳定的张力控制。
按照不同的工艺要求：较典型的张力控制方法有间接张力控制和直接张力控制，间接张力控制常用于开卷、卷取、活套的控制;直接张力控制则用于精度较高的张力控制系统，冷连轧生产中常用于机架间的张力控制。
文中所设计的1450mm 6辊5机架酸连轧机组已于2019年初正式投产，其活套控制系统采用间接张力控制。
在活套的控制系统中，活套不仅需在同步运行时保持张力恒定，且要求系统能准确地在加减速过程中进行动态力矩补偿，并根据活套车的位置对张力给定进行修正。
2、入口水平活套2.1设备组成入口活套为水平活套，活套系统由活套车、活套车驱动装置、活套门、底部带钢支承辊、换辊小车和钢绳缓冲装置组成。
活套车上设有带钢转向辊、滑轮组及带钢支承辊和车轮，活套车的一侧设有水平滚轮，通过偏心轮来调整滚轮的开口度。
活套车上带有滑槽用以控制活套门的关闭。
活套车车体为焊接钢结构框架。
活套车驱动装置由电机减速机驱动，并保证活套车时刻处于可控状态。
当活套车运动时，设在活套车上的滑槽引导与活套门关联的连杆机构开始转动并带动活套门开闭。
活套门用于支撑存储的带钢，安装在活套车行进方向的两边，通过连杆机构由活套车驱动来完成开闭摆动。
底部带钢支承辊用来支持底部存储带钢的运行。
2.2设备性能酸洗入口活套由3臺电机组成，电机参数如下：其交流传动采用西门子公司交流传动装置，型号为：S120系列。
冷连轧机张力控制
一、冷连轧机的工作原理四机架冷连轧机的机械组成是由开卷机、四个连轧机架、卷取机等组成。
轧钢的轧制分穿带、建张、正常轧制和出钢四个阶段。
带钢经过开卷机后经酸洗、水洗到达第一机架，第一机架轧辊的带动电机通过电动使带钢穿过，依此法使带钢穿过二、三、四机架到卷取机，卷取机咬住带钢后，穿带结束。
在张力闭环控制投入之前，通过手动调节开卷机、四个机架轧辊及卷取机的速度来建立各机架间及开卷机与第一机架间第四机架与卷取机间的张力建张结束后，在不进行张力闭环控制情况下，靠各机架速度的搭配给定进行轧制。
当张力达到设定张力的100% 时，张力闭环控制投入运行，进入正常张力轧制阶段。
张力是联系各个机架参数的桥梁和纽带，在较大的张力条件下进行轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，这就要求张力的控制要合理，而张力控制系统是一个在高实时性要求下的变参数系统，所以对它进行实时快速的控制就显得非常必要了。
轧机张力的产生与测量张力是连轧过程的一个重要现象，各机架通过带钢张力传递影响，传递能量而相互发生联系，张力是由于机架间速度不协调而造成的，以两个机架为例，由于某种原因(外扰量或调节量变动时)而使1#轧机带钢出口速度减小(可以是轧辊速度减小，也可能由于压下率等其他工艺参数变动，造成前滑量减小)或使2#轧机带钢入口速度加大(原因也可以是轧辊速度变大或后滑量减小)，结果使1#~2#机架间的带钢产生拉拽，从而产生张力。
张力问题是连轧中的核心问题，大张力轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，合理的张力制度，可以保证轧制过程稳定而且对成品带钢质量及带卷质量的控制有着重要的影响。
张力在轧制过程中的主要作用有如下几点：(1)防止轧件跑偏防止轧件跑偏是保证冷连轧能否正常轧制的一个重要问题。
在实际的生产过程中，轧件跑偏将破坏正常板形，引起操作事故甚至设备事故,特别是在开坯时，需耗费很多时间，甚至采用停机、抬辊等办法来纠正，直接影响生产效率，因此，在轧制过程中必须尽量地防止轧件跑偏现象的发生。
冷轧卷取机和开卷机张力控制
冷轧开卷机、卷取机的张力系统控制冷轧厂酸轧线为四机架连轧机,其中开卷机、卷取机系统需实现张力设定、静态张力电流、各种补偿电流的计算, 断带保护、圈数计算及显示等功能。
传动部分为：开卷机、卷取机各有两电机各自对应一套传动控制系统,一、开卷机、卷取机张力控制开卷机、卷取机在启动加速和快速制动时，应避免冲击式的施加张力或改变张力，并将张力维持在一定的限度之内。
1、开卷机和卷取机负载的机械特性开卷机在工作过程中，卷料的外径由大变小，而开卷线在正常运行过程中应保持带材运行速度稳定不变，因此，开卷机卷筒的转速应随之由低变高，电机转速也由低变高，即：N=60IV/Dπ式中：N——电机转速；D——卷料外径；V——带材运行速度；I——开卷机的传动比。
由于开卷过程中带材的张力要保持恒定不变，随着卷料外径由大变小，电机轴上的张力转矩也由大变小，有：M=T*D/2η式中：M——张力转矩；T——开卷张力；η——传动系统机械效率。
因此，开卷机的转矩与转速成反比，由式上两式可得到功率为：P=M*N由上分析说明，在转速和转矩的变化过程中，开卷机的负载功率不变，即开卷机负载的机械特性是恒功率型。
二、开卷机、卷取机系统的张力控制为保证轧制过程中, 开卷机、卷取机的前后张力恒定,控制系统主要有以下环节。
1 卷取机卷取过程中张力的设定卷取机一旦完成咬钢,带钢即要承受一定的张力,以保证带钢卷取的质量。
该张力是在卷取机与冷连轧机之间形成的。
在卷取机卷取的各个阶段,带钢承受的张力不同。
在咬钢过程中,为使带钢从卷芯开始卷取紧实,卷取机一旦咬住带头,就要以较大的张力值进行卷取,此时的张力通常比正常轧制时的张力要大。
在卷取机卷取过程中,卷径不断增大,当卷径达到一定数值Φ0 时,应当把张力降下来,以正常轧制张力进行卷取。
张力降下来后,由于时间较短,卷径变化并不大,为Φ1 。
从卷取的整个进程来看,这个阶段时间最长、卷径变化最大,直到卷径接近剪切时的卷径Φ2 。
带钢冷连轧机的机架间张力控制系统
对每 … 个机 架 问 的 张力 控制 器 ，均 设 有 两 个 函数 发 生 器 来 计算 与 速度 有 关 的 张 力极 限 死 ．
如 图 ４所 示 。 极 限值 Ｔ Ｈ Ｌ １和 Ｔ Ｌ Ｌ １是投入辊 缝 式 张力 调
机 架 间张 力控 制 有两 种 方 式 ， 一种 是 按 张 力 偏 差值 调 节下 一机架 的辊 缝 匮 餐 ．称为辊缝 式 凋 张 法 ； 另一 种 是按 张 力偏 差值 阑 １相应 机 架 的速 度 称为速度 式调张法 。辊缝 式调张 法主要用 在带 钢 较 厚 的机 架上 ，特 别 是 冷连 轧 机 的前 可几 个机 架 ；速度式 调张法主要 川在 带钢较薄 的机絮 上，恃 别 是冷连轧机 的后面 几个机架 速度 式 峒张法 违经 常蠲在穿带 、甩尾等过程 进 行张力控制 ２ Ｉ辊缝 式 漏张法 的基 本 原理 辊缝 式 调张 法就 是利 ｆ第 ｉ机 架 后 的强力仪 Ｈ 直接检 测 出张 力实 际值 ｆ，然 后 张 力 的 设定值 ． Ｔ． 行 比较 求 ｆ 张力 偏 差 墟Ａ 最 后将 张 力 进 上 ： Ｔ
定 值厦 张 力 极 限值 的选 取 原 则 ，描 述 了速 度 戒调 张 法和 辊 缝 式调 张法 的 拄 幸原 理 丰 实现 方法 。 哇 口 【 键 词 】冷 连 轧 杌 杌 槊 间 张 力控 制 速 度 式 调 张 法 景缝 式调 张 击 关
１ 是 冷 连 轧 过 程 中 的 一 个 极 其 重 要 的 参 数 ．机架 间带钢 所 承受 的张 力 Ｔ Ｃ （ － 常数 ）是连 轧 过程 处 于平 衡 状 态下 的基 本条 件 之 一 ， 当冷连
张． 打设定值
节量 △ 给 ‘ 机架 的压 系统 ．通 过控 制 Ｆ ｓ 一
机架 的辊缝 Ｓ．来 调 节机 架 间的带 钢 张 力 ｆ。 ， ．
冷连轧机张力系统的鲁棒H∞控制器设计
传统 的ＰＤ Ｉ 调节器较难同时保证张力系统的动静态控制性能和干扰抑制性能， 因此随着鲁棒控制理论 的逐步完善，国内外学者开始将鲁棒控制方法应用于连轧机张力系统的控制 ，本文利用鲁棒Ｈ ｏ ｏ控
制 方法 对某 钢厂冷 连轧 机一 二机架 间张力控 制系 统进行 了设 计 ，并进 行 了仿真 研究 。
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收稿 日期 ：２ ０ － ０ １ ０ ９ １－ ７ 作者简介 ：王军峰 （ ９ ３ ），男，汉 ，河北邢台人，硕 士，研究方向网络控制 、智能控制。 １８ －
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石家庄铁路职业技术学 院学报
２ １ 年第 １ ００ 期
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冷连轧机 张 力系统 的鲁棒 Ｈｏ ｏ 控制器设计
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２ 问题 描 述
本节 中我们 考虑 以下 状态 空间模 型 ：
ｘｔ＝【 （ Ａ＋Ａ （ ］（ ＋［ ＋Ａ ． （ ＋【 ＋△ ］ （ ） Ａｔｘｔ ） ） Ｂ］ ｔ ｕ） ｗ， ） ｚ ） Ｃ ＋△ （ 】 ） Ｄ ＋Ａ ］ （ ＋ ＋Ａ ￣ｕｔ ｑ ＝［ ， ＋［ ） Ｄ￣ ｗ ｔ ［ ） Ｄ ｌ（） （ ＝［ ＋△ ， ，＋ ＋ Ｄ （ ＋ Ｄ ＋ 州 ， ， ） ｃ （］（ ［ ） ） △ ］ ， ［ ） ］（ ）
中，为 了保证所 考虑 的 Ｈ∞控制 问题有 一个解 ，我们做 出 以下假 定 ：
冷连轧过程控制系统中张力模型的建立方法
CFHI2010年第2期（总134期）yz.js@设计与计算CFHI TECHNOLOGY摘要：在冷轧生产中,施加张力是调整板形、保证轧制过程顺利进行的重要手段。
利用张力不仅可以改善板形、调节轧机负荷，同时还可以通过调整轧机前后张力来改变带材的前滑量，进而控制带材表面质量。
由于张力在轧制中的上述作用，决定了张力制度是冷连轧轧制制度中一项很重要的工艺制度。
为了准确的进行张力设定，在冷连轧二级系统中通常采用模型回归法或表格法作为张力模型的建立方法。
关键词：冷轧；张力制度；张力模型；模型回归法；表格法中图分类号：TG33.7+2文献标识码：B 文章编号：1673-3355（2010）01-0006-03Tension Model Setup in Process Control System for Cold Rolling MillHuang Yanfeng,Zhang XiaoweiAbstract:The application of tension is an important way of controlling profile and smooth proceeding of the rolling operation of cold mills.Tension can be used to ameliorate the profile of steel plates or strips and regulate the load of cold mills.The adjustment of tension at the entry and exit side of a cold mill can change the forward slip of strips to control the surface quality of strips.Those determine that tension schedule is a critical one in cold rolling schedules.Generally,model retracing method or schedule method is used to set up tension model in level 2control system of cold rolling mills.Key words:cold rolling;tension schedule;tension model;model retracting method;schedule method轧制张力是冷轧带钢生产过程中必需严格控制的重要参数，它不仅影响轧制工艺条件，影响产品尺寸精度与板形质量，甚至使得整个轧制过程变得不稳定。
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一、冷连轧机的工作原理四机架冷连轧机的机械组成是由开卷机、四个连轧机架、卷取机等组成。
轧钢的轧制分穿带、建张、正常轧制和出钢四个阶段。
带钢经过开卷机后经酸洗、水洗到达第一机架，第一机架轧辊的带动电机通过电动使带钢穿过，依此法使带钢穿过二、三、四机架到卷取机，卷取机咬住带钢后，穿带结束。
在张力闭环控制投入之前，通过手动调节开卷机、四个机架轧辊及卷取机的速度来建立各机架间及开卷机与第一机架间第四机架与卷取机间的张力建张结束后，在不进行张力闭环控制情况下，靠各机架速度的搭配给定进行轧制。
当张力达到设定张力的100% 时，张力闭环控制投入运行，进入正常张力轧制阶段。
张力是联系各个机架参数的桥梁和纽带，在较大的张力条件下进行轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，这就要求张力的控制要合理，而张力控制系统是一个在高实时性要求下的变参数系统，所以对它进行实时快速的控制就显得非常必要了。
轧机张力的产生与测量张力是连轧过程的一个重要现象，各机架通过带钢张力传递影响，传递能量而相互发生联系，张力是由于机架间速度不协调而造成的，以两个机架为例，由于某种原因(外扰量或调节量变动时)而使1#轧机带钢出口速度减小(可以是轧辊速度减小，也可能由于压下率等其他工艺参数变动，造成前滑量减小)或使2#轧机带钢入口速度加大(原因也可以是轧辊速度变大或后滑量减小)，结果使1#~2#机架间的带钢产生拉拽，从而产生张力。
张力问题是连轧中的核心问题，大张力轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，合理的张力制度，可以保证轧制过程稳定而且对成品带钢质量及带卷质量的控制有着重要的影响。
张力在轧制过程中的主要作用有如下几点：(1)防止轧件跑偏防止轧件跑偏是保证冷连轧能否正常轧制的一个重要问题。
在实际的生产过程中，轧件跑偏将破坏正常板形，引起操作事故甚至设备事故,特别是在开坯时，需耗费很多时间，甚至采用停机、抬辊等办法来纠正，直接影响生产效率，因此，在轧制过程中必须尽量地防止轧件跑偏现象的发生。
(2)自动调节作用在轧制过程中，如果机架间的速度存在偏差，平衡状态将遭到破坏，机架间便会出现带钢张力，并且会按照动态方程所描述的规律逐渐增加，当机架间的速差为零时，机架间的带钢张力保持恒定不变，由此可见，张力在一定的范围内具有自动调节的作用，从而使轧制过程恢复到新的平衡状态。
(3)使所轧带钢板形平直冷连轧带钢的板形不良，其主要原因就是沿带钢宽度方向上各个点的张力分布不均，轧件中的残余应力超过了稳定时所允许的压应力而造成的，如果在轧制过程中给轧件施加一定的单位张8力，从而使板、带钢沿宽度方向上的压应力不致超过所允许的压应力，便可以获得具有较好板形的带钢产品。
(4)可提高产量由于张力的作用，降低了轧制时的压力(可减25%左右)，减少了轧辊的弹性弯曲和压扁，从而减轻了设备和电机的负荷，有利于增大机架的压下量，提高劳动生产率。
同时，还可增加轧制速度，从而大大提高了产量。
(5)降低轧制压力和变形功大量实验表明，采用张力轧制时，张力不仅可以使水平方向的压应力减小，而且也能使垂直方向的压应力降低，故能使轧制压力变小，金属变形时所需要的功耗自然也就变小了。
(6)作为精调带钢厚度自动控制系统的手段在轧制的过程中，由于某一工艺参数的波动，使相邻两机架间存在带速偏差，产生带钢张力。
当张力增大时，轧件塑性曲线的斜率将会减小，从而使带钢轧出的厚度变薄。
(7)张力起着机架间能量的传递作用在冷连轧生产中，轧件在某一瞬间同时位于两个以上顺序布置的轧件上进行轧制，通过带钢的张力将整个机组连成一个整体，亦即张力在机架间起着传递能量的作用。
二、张力控制直接张力控制是一种最直接、最有效的控制方式之一，直接张力控制方式中，设置有张力检测元件、张力辊和张力控制环，利用张力检测元件的检测信号与给定张力值比较，经张力控制环后去驱动执行机构，控制张力辊的位置，达到控制张力的目的。
这种张力控制方式优点是张力控制精度高，从理论上可以实现零误差控制;缺点是控制精度依赖于张力检测元件的精度，如果现场环境比较恶劣如酸雾对检测元件的腐蚀，就可能导致张力控制失效。
间接张力控制系统中没有张力检测元件，对张力的控制是通过对卷取机构的物理方程进行静态、动态分析，从中找出影响张力的所有电气物理量，对这些物理量进行控制，从而达到恒张力控制的目的。
根据不同的物理量采用不同的方法，一般有电流反馈、电枢反电势反馈、卷径反馈等。
由于间接张力控制涉及多个参数的控制，一般需采用多闭环的控制方式来实现。
这种恒张力控制方式的优点是减少了张力辊及相应的检测元件，降低了系统成本;缺点是控制方式更为复杂，与直接张力控制方式相比控制精度较低，并且完全依赖于控制器的精度。
复合恒张力控制方式是在间接张力控制方式的基础上，再增加一个张力闭环，形成一个三环控制系统。
该控制方式优点是不仅具有直接张力控制的高精度，还具有间接张力控制方式的快速性能和跟随性能;缺点是投资成本大，控制方式更为复杂。
在实际中，应用最为广泛的是间接张力控制方式，其控制精度完全取决于控制器。
传统的张力控制主要采用常规的PID控制，PID控制是基于偏差的比例、积分和微分的集成式控制方法，具有原理简单、易于实现、鲁棒性强和适用面广，可以改善系统的动态特性和稳态特性等优点，只要正确的设定其参数便可以实现其控制作用，因而被广泛的作为控制器应用于张力控制系统中。
由于在常规PID控制很难获得满意的控制效果，随着人们对产品质量要求的提高，人们也在不断的寻找新的控制方法。
文献[刘建昌，钱晓龙，陈宏志．冷连轧机张力自动控制系统[J]，钢铁，2002，37(12)：36-39．]设计了具有限幅环节的PI控制器；文献[张进之，郑学锋，薛栋．冷连轧张力的最优和互不相关控制系统实验[J]，钢铁研究总院学报，1996，(6)：384—388．]设计了最优控制器；文献[Y. Kadoya, T. Ooi, Y. Washikita. Strip Gage and Tension Control at Cold Tandem Mill Based on I.L.Q. Design Theory. IEEE Conference on Control Applications-proceedings,1999,(1):23-28]将逆线性二次型理论应用于冷连轧张力控制系统；有人提出了自适应PID控制的方法。
把神经网络的认知处理能力和模糊控制的技能处理能力融合起来，构建模糊神经网络自适应PID控制器，充分发挥两者的优点，是解决参数时变的张力控制系统的有力工具。
在这方面国内外也有不少的研究报道，文献[张智密,王京,安世奇.一种简单自适应算法在五机架冷连轧机张力控制系统中的应用.电气传动,2006,36(9):32-35]无论从仿真和现场运行结果来看,与常规PI控制器相比,这种改进的离散时间简单自适应控制,显著提高了系统的动态响应性能,系统输出能够很好地跟踪参考模型的输出,具有一定的抗干扰性,鲁棒性较好。
文献[陈巍,窦春霞,孙蓟泉.用FCGA 优化的四辊冷轧机恒张力模糊控制系统. 机械工程与自动化.2005,130(3):8-11]针对四辊冷轧机张力系统，对电流电压环设计了一维模糊控制器，速度环和张力环设了二维模糊控制器，并且利用遗传算法优化了张力模糊控制器的参数；文献[赵俊, 陈建军. 一种不确定对象的自适应智能PID 控制系统术. 仪器仪表学报.2008,29(6):1193-1197.]将模糊神经网络与PID神经网络相结合，提出了一种新型智能PID控制器，其参数采用混沌策略与离子群算法结合的混沌离子群离线优化和误差反传相结合的方法获取。
文献[方一鸣,陆金波,刘仙等.冷连轧机张力系统的混合灵敏度鲁棒控制器的设计.系统仿真学报,2004,16(8):1812-1815；李国友.冷连轧机张力控制系统鲁棒控制器设计.重型机械,2004,3:11-14]对张力控制系统进行了鲁棒控制研究。
方一鸣利用H∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了其张力鲁棒控制器，仿真研究结果与常规PI 控制效果的比较表明，所设计的张力鲁棒控制器对前后滑和外界干扰等不确定性具有更好的抑制作用，从而证明了所设计控制器的有效性。
李国友针对五机架冷连轧机利用H∞状态反馈控制方法设计了其张力鲁棒控制器。
仿真研究结果表明,所设计的张力鲁棒控制器对前后滑和外界干扰等不确定性具有更好的抑制作用,从而验证了所设计控制器的有效性。
论文[1450冷轧机张力控制系统建模与预测函数控制研究]张力控制系统进行了常规PID 控制的仿真研究，针对常规PID 控制存在的不足，应用了张力控制系统的预测函数控制方案,并对其进行了仿真研究，从仿真结果可以看出这种控制方案的优越性，解决了常规PID 控制中因对象参数变化而无法保证张力始终处在一个比较好的控制状态的问题。
论文[冷连轧张力神经网络预测控制系统的研究]在分析冷连轧机张力控制系统的基础上，推导了张力形成环节的数学模型，提出了张力的总体预测控制方案，研究了广义预测控制理论及其设计方法，并针对广义预测控制在冷连轧张力控制系统中受到的实时性限制，推导出一种广义预测控制快速算法，给出Diphantine 方程的求解公式及其详细的证明过程，该算法避免了Diophantine方程的在线递推求解，减小了预钡经控制算法的部分计算量，仿真表明了该算法的有效性。
研究中发现还存在着一些问题，如神经网络模型和结构的选择还有很大的随意性，没有一个明确的理论对其进行指导，需通过计算机反复的设计和检验予以确定。
三、数学建模方法及模型类型大多采用在辊缝式调张法和速度式调张法原理的基础上，利用机理模型分析法建立了张力控制系统的动态传递函数数学模型。
论文[冷连轧张力神经网络预测控制系统的研究]在采用具有良好函数逼近功能的BP网络和RBF网络作为预测模型,突破了传统数学模型的约束，提高了模型的预测精度。