典型线棒材夹送辊功能及控制实现

典型线棒材夹送辘功能及控制实现

姜超

(酒钢集团宏兴股份公司炼轧厂，甘肃，嘉峪关，735100)

摘要：本文通过对高线、高速棒材等典型夹送棍的介绍，列举了高速线棒材智能夹送棍的控制技术，通过典型的控制功能，为解决高速控制夹送棍的方案设计和现场使用提供了一定的借鉴。

关键词：夹送棍；PID;比例调节

Function and Control Realization of Typical Pinch Roll of Wire and Bar

Jiang Chao

(Steel-making and rolling Plant of Hongxing Iron&Steel Co.Ltd.,Jiuquan Iron and Steel(Group)Corporation,

Jiayuguan,Gansu,735100)

Abstract：Through the introduction of typical pinch rolls in high-speed wire rod and bar production line,the control technology of intelligent pinch rolls of high-speed bar is listed.The typical control function is used to solve the design and field use of high-speed control pinch rolls.

Key words：pinch roll;PID;proportional adjustment

1前言

相对于先进的高速线、棒材生产线来说，各类夹送辘是实现级联控制和生产稳定顺行不可缺少的设备，是非常重要的设备。一般来说，包括线材的飞剪夹送辐、吐丝机夹送银，到高速棒材的倍尺夹送辗、制动器等，其功能的实现是决定生产线整体稳定生产及质量控制的关键设备。在高速线材的轧制生产中，控制较为复杂的是吐丝机前的夹送辘，因从精轧机到吐丝机之间的线材（尤其是小直径的线材）会因多方面的原因而引发抖动，并有可能诱发整个机组或精轧机组的卡钢、乱线及零部件的较大磨损，甚至造成吐丝机的损坏，因此在吐丝机前设置一个夹送辘来消除这种抖动，降低事故。

在棒材高速上钢设备中，高速轧制的倍尺对剪前夹送辘、制动器的要求更为特殊及重要.是决定生产的关键环节。

2夹送棍的结构及控制分析

线棒材夹送辘根据线棒材生产特有的外形尺

-71-

寸，一般用两个高速旋转的辗环以适当的夹紧力

夹住轧材。

根据夹持的目的，辗环的线速度以一定的比

例高于或低于轧件的线速度，用于达到夹送或制

动的目的。

2.1夹送辐的结构

夹送辗主要由辐环夹持装置、传动齿轮、传

动电机、气动比例系统、PLC 及传动调速系统组

成。夹送辘的组成示意如图卩。

夹送辘最为显著的要完成的功能是两个，即

对物件进行夹持和推送（或制动）。夹持是通过 压下装置，夹紧移动的物件；而推送（或制动） 是通过夹送辐两个辘环的运转速度来完成物件速 度的增加（或降低）。目前使用的智能的夹送辘, 夹持是由具有比例调节功能的气动装置来完成， 而运转速度则是通过驱动电机速度的调节来实现 的.两者的主要特点都是运行或响应较快。在现代最为流行的夹送辐设计中，为了更好 的实现上述功能，其机械结构无一例外的采用了 一种摇臂结构，这种结构有利于调整及控制中灵 活快速的动作，在高速棒材上使用较为普遍。图 2为带摇臂的银箱的前视图。备注：①-夹送棍箱体；②-下摇臂；③-回转轴；

④-导轮；⑤-上摇臂；⑥-棍缝调整螺栓；⑦-压下 气缸；⑧-气缸调节双棍环连杆；⑨-上下辄轴图2带摇臂的夹送辍棍箱前视图下面以高速线材轧机智能夹送辐为例对其主 要结构组成、特点进行分析。2.2.1. 夹持机构的比例气动控制一般情况下，由于夹送辐要适应较大范围 的速度变化和快速的调节能力，因此压下一般 不采用液压控制，而是采用响应动作较快的气 动控制。

气动控制中，包含了比例压力调节阀、换向 阀、单节流阀等动作及调节元件。针对气动智能 控制，实现压下可控调节的主要部件是一种带有 反馈信号的比例调节阀，模拟量采集的信号结合 给定值，通过电气系统中适时的PID 控制，使压

下力始终能快速的按照控制程序设定的要求调节

到给定力矩中。当然，除了压下力矩的控制，制

动或夹送的力矩则是通过对电机的输出的精确控

制来提供的，这需要良好的变频调速或直流调速

系统来实现，当前最为普遍的可采用VVVF 控制

如ACS880变频调速系统|2,o

在控制程序汇总，一般的PID 调节元素在调

试过程中，需结合现场实际情况的各种因素综合

核定后进行比例调节，针对调节程序对最终压下

力矩或制动夹送力矩的曲线控制，通过模拟的软

件，如PDA 数据曲线采集系统进行分析和调节，

从而实现完美贴合工艺要求的控制结果。

2.2.2. 典型的夹送银控制原理

简单的夹送辘的气压控制使用两种方式，两种

压力模式即可满足控制的需要，但相对功能复杂的 -72

-

夹送辐，必须对压下力进行精准的控制并随时进行 快速的调节已适应现场生产的需要，图3是某生产 线的一个典型智能夹送辐的控制功能原理图|5|0图3典型的夹送鶴控制功能该控制功能中，不仅集成了气动控制的相关 因素，而且较大程度的对运转驱动的因素进行了 功能要求，如无负载时转矩数据的采集、系统i 十 算的轧材的张力因子比对调节环节；运行速度结 合实际轧材计算速度的比对环节；根据轧材头尾 的调节环节等。在夹送辐的控制系统中，所有这

些环节都是互相关联、互相影响的。因此，压下

力矩、运转力矩（及加送力矩或制动力矩）之间

是一个有机的结合体。

3夹送辘运转驱动分析

一般情况下，高速棒材的上钢装置包含轧机后

夹送辗、倍尺前夹送辐、制动器等设备，均为功能

各异、驱动较为复杂的夹送辗，这些夹送辗融合在

一起，其无论是独立的控制还是互相之间的配合控

制,是非常复杂及具有典型的控制意义的,值得探索。

图4为某生产线的高速上钢装置设备配置示 意图。图中包含的小棒夹送辐、剪前夹送辐均为 夹持和推送功能的夹送辐，而制动器则为夹持和 制动功能的夹送辐。

图4高速上钢装置设备配置图

|一23m |61m |1.65m|23m

1

■ r

o J 1 -O Q --------1Q OO o ®o 精轧机组小棒夹送橇剪前夹送辗倍尺剪制动器

而针对棒材高速上钢设备使用的夹送辗及夹 尾制动器，情形相当复杂，剪切超速控制、制动 力矩控制等需要非常精确，才能适应高速通过的 轧件。夹送辘控制最为重要的功能是实现全程夹送, 其控制功能结合了影响速度和加持力的关键因素, 必须掌握好相关的控制参数的关系。主要影响性 能的环节包括夹送辐有效工作辐径的计算、物件 进入或脱离夹送辗前后的超前量设置、力矩控制、 夹持力适时调节、辘缝调节等，所有这些环节都 会影响物件在夹送辗前后设备之间的运行张力。

图5中的a 、b 、c 分别表述了夹送棍与物件 直接、夹送银辘环受力及整体运行力矩的简单原 理。

图5夹送棍运转、受力及力矩关系示意图

-73

-