热镀锌生产线的张力控制

热镀锌生产线的张力控制

摘要在镀锌生产线上，不同的工序张力的产生和作用也各不相同。设计了张力辊，就能把各个区域段的张力隔开，在不同的区域段设置不同大小的张力，以保证镀锌线的连续生产。

关键词镀锌生产；张力控制

在连续生产线中，张力最基本作用是保证钢带的正常运行，使钢带尽可能沿着生产中心线运行而不致因走偏造成边部刮伤或出现断带。同时，纠偏辊也只有在张力足够的情况下才能起到纠偏的作用。

1 镀锌线的网络组成

主要分三个段，每个段有单独的PLC控制采用Profibus—DP总线把每个段的设备连在一起进行通讯，每个设备都有它的站地址，PLC周期的访问它们控制它们，每个段就组成了DP网络。再将三个段用交换机连在一起组成了以太网。

2 工艺流程

流程顺序：开卷机→液压剪→焊机→1#张力辊→碱喷碱刷洗→电解清洗→水清洗烘干→2#张力辊→1#纠偏→入口活套→2#纠偏→3#纠偏→3#张力辊→4#纠偏→5#纠偏→退火炉→6#纠偏→热涨辊→锌锅→冷却塔→7#纠偏→风冷系统→8#纠偏→水淬→烘干机→4#张力辊→拉矫机→5#张力辊→钝化→烘干→9#纠偏→出口活套→10#纠偏→6#张力辊→液压剪→EPC（错边控制）→卷取机

3 全线张力辊与速度辊控制方式

3.1 开卷、清洗段

采用恒张力控制F﹦T/r，r值是变化的，要想保证恒张力，就得调

T值。

开卷张力。开卷张力主要是防止冷轧板在开卷机轴上发生横向偏移，影响带钢进入生产线的中心方向。开卷机采用基于最大力矩原则的间接张力控制。

清洗段张力。避免生产线运行方向不一致的现象导致的钢带表面向侧向滑行，防止被箱体内的机件刮伤，造成断带事故。

3.2 1#张力辊、4#张力辊、5#张力辊、拉矫机3#4#辊、活套辊

采用间接张力控制方式，速度环饱和（主给定多或少于速度辊5 %左右，从

而产生张力方向），张力给定信号做为速度调节器输出的力矩限幅，电动机的输出电流间接反映钢带的张力。

3.3 2#张力辊、6#张力辊、拉矫机1#2#辊

采用基准速度控制系统，速度调节器为比例积分，速度无静差。

3.4 3#张力辊

采用直接张力控制方式，张力反馈信号取自测张仪器，速度环之外为张力环，张力调节器和速度调节器均为比例积分，张力调节器的输出信号作为速度调节器速度给定的补偿信号，通过调节电动机的转速来维持张力的恒定。

3.5 张力辊的控制思想

1）直接张力控制。采用直接张力控制方式，张力反馈信号取自测张仪器，速度环之外为张力环，张力调节器和速度调节器均为比例积分，张力调节器的输出信号作为速度调节器速度给定的补偿信号，通过调节电动机的转速来维持一定的静张力，张力调节器的使能信号在传动系统中经逻辑运算后给出。主辊的力矩给定信号通过peer to peer通讯送给张力辊从辊，由从辊中的调节完成负荷均衡控制。传动系统通过PROFIBUS网从上级PLC获得速度和张力给定信号。2）间接张力控制。采用间接张力控制方式，速度环饱和，张力给定信号作为速度调节器输出的力矩限幅，电动机的输出电流间接反映钢带的张力。主辊的力矩给定信号通过peer to peer通讯送给张力辊从辊，由从辊中的调节完成负荷均衡控制。传动系统通过PROFIBUS网从上级PLC获得速度和张力给定信号。

3.6 速度辊的控制思想

采用基准速度控制系统，速度调节器为比例积分，速度无静差。通过PROFIBUS网从上级PLC获得速度给定信号。主辊的力矩给定信号通过peer to peer通讯送给张力辊从辊，由从辊中的调节完成负荷均衡控制。

3.7 炉区张力及炉辊控制

1）炉区张力控制。炉区张力控制是镀锌生产线的关键，因为炉区内钢带必须被加热到再结晶温度范围以上，而生产线出现故障，速度下降或停车时，钢带的温度会更高。在700 ℃～800 ℃下的钢带的抗拉强度极低，塑性很高。如果张力较高。甚至由于张力波动造成的瞬时张力过高，都会使钢带拉断而造成停车事故的发生。2）炉辊控制系统。采用速度控制系统，速度调节器为比例积分。速度给定通过PROFIBUS网从上级PLC获得速度给定信号。炉内张力实际值反馈给炉辊，炉辊设张力外环调节器三路，这样炉辊共分三组进行炉内张力微调。全线停机时，炉辊具有低速游荡功能。

3.8 工艺段及出口区域的张力作用及控制

1）工艺段。钢带从沉没辊到冷却塔顶转向辊之间的距离很长，工艺段的张力必须比炉区张力大一些，才能达到理想状态。张力过小，会造成钢带振动，影响镀锌的均匀性，钢带边部有少量缺口，易被气刀刮伤。张力过大，会使钢带产生C形弯曲，即在横截面的方向上的弯曲，影响横截面方向上的镀层均匀性，并加大边部缺口被刮断的倾向。2）光整机。对钢带的作用相当于压下量较小的轧机，必须要有更高的张力，才能使钢带产生一定量的塑性变形，并消除屈服平台。3）拉矫机。拉矫机处张力最大，在极大的张力作用下，钢带在尺寸较小的矫直辊上产生塑性变形，消除波浪、改善板形，并消除屈服平台。①拉矫机控制系统。拉矫机共有前后二组S辊，在传动系统中，前后S辊按照二台电机1组进行控制，前S辊作速度基准，后S辊作张力基准。PLC采集前后S辊码盘信号，作为延伸率测量值，由PLC根据设定的延伸率调整拉矫机的张力用以实现延伸率的闭环控制；②延伸率测量与控制。

实际延伸率可由拉矫机入口和出口侧的测量辊上安装的编码器进行测量的，通过高速计数器计量输入和输出的钢带长度，可得到钢带的延伸率。通过调节4#张力辊、5#张力辊、拉矫机3#辊4#辊、6#张力辊来控制延伸率。（延伸率实际值—设定值）X系数分别给以上几个张力辊的张力主给定值。

3.9 活套、卷取作用及张力

1）活套张力。其作用主要是防止钢带走偏。活套电机经常处于堵转状态或极低转速运行状态，控制采用直接张力控制方式，为了解决在充、放套过程中钢带张力不稳定的问题，在控制系统中引入了速度补偿信号对活套系统进行补偿。张力信号、速度信号和补偿信号通过PROFIBUS网从上级PLC获得。2）卷取张力。影响到钢卷的松紧。张力过小，易塌卷；张力过大，边缘过厚、气刀痕等缺陷的影响扩大化，造成卷取翘边、鼓起等缺陷。钢卷再打开时产生严重的边浪或中部边浪。3）张力、厚度与宽度的关系。张力、厚度与宽度基本是线性关系，但是生产的产品厚度较小的区段和厚度较大的区段，实际张力和厚度都不是线性关系变化的。

如果辊子安装精度和电机的驱动调速精度较高，张力可以小一些，既能节省动力，也可以防止断带。而在精度不高时，则必须适当增加张力，以减少钢带走偏的情况发生。

4 结论

实践证明，通过对镀锌生产线张力的控制，可以避免产品的不合格现象发生，保证了生产线的正常稳定运行，取得了良好的经济效益。

参考文献

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2004.