摘 要：隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了巨大的發(fā)展成就，一系列先進(jìn)的生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用在實(shí)際工作中。張力控制失效問題是金屬帶材壓力加工過程中需要面對(duì)的重要問題，其對(duì)帶材的質(zhì)量以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有很大影響。本文在此背景下對(duì)金屬帶材壓力加工中的張力控制系統(tǒng)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：金屬帶材壓力加工；張力控制系統(tǒng)；探討研究

張力控制問題是影響軋材質(zhì)量的主要問題，因此張力控制系統(tǒng)便成為軋制生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。研究張力控制系統(tǒng)可以幫助我們有效解決張力控制失效問題，從而提高帶材加工效率、質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。這對(duì)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 張力控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析

張力控制系統(tǒng)作為軋制生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復(fù)雜，涉及技術(shù)眾多，這無疑增加了我們控制帶材壓力加工張力的難度，因此文章有必要對(duì)張力控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

在上圖中，數(shù)字1代表軋輥、2代表液壓壓下系統(tǒng)、3代表測(cè)厚儀、4代表張力傳感器、5代表夾送輥、6代表卷筒、7代表開卷或者卷取機(jī)。冷軋精軋機(jī)的開卷工作與卷取工作是同時(shí)進(jìn)行的，其中上圖中的卷取輥與夾送輥共同構(gòu)成張力控制系統(tǒng)。在冷軋精軋機(jī)中由卷取機(jī)對(duì)張力進(jìn)行控制。

2 軋機(jī)工作的工藝要求以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想分析

2.1 軋機(jī)工作的工藝要求

冷軋精軋機(jī)的具體工作流程如下：開卷機(jī)工作將帶材送入開卷夾送輥中，然后再將帶材送入軋機(jī)進(jìn)行軋制工作；軋制完成后，帶材從軋機(jī)中被送到卷取夾送輥，然后由卷取機(jī)將帶材卷取并脹緊。另外，軋機(jī)還要滿足一系列的參數(shù)要求：

第一，尺寸要求：冷軋精軋機(jī)開卷機(jī)的卷筒直徑為0.5m，最大可以開卷直徑為1.3m的帶材。同時(shí)不論是開卷還是卷取，卷筒的寬度為450mm，最大外徑為500mm。

第二，速度要求：冷軋精軋機(jī)的卷取速度要保持在1.5～15m/s之間，軋制速度控制在0～0.5m/s之間，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要控制在0～1560r/min之間。

第三，其他要求：軋制過程中的張力要控制在8000～80000N之間，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率要穩(wěn)定為145KW。另外，帶材厚度、帶材寬度等都有一定的技術(shù)要求。

2.2 張力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想分析

在設(shè)計(jì)張力控制系統(tǒng)時(shí)，要致力于解決以下三個(gè)問題：

第一，軋機(jī)在開始工作的加速階段或者結(jié)束工作的減速階段，張力控制系統(tǒng)要補(bǔ)償因速度變化造成動(dòng)態(tài)力矩變化而引起的張力變化，要使軋機(jī)的工作速度與卷取機(jī)的工作速度保持一致，從而減少張力的變化。

第二，控制因卷徑的變化而引起的張力變化，從而減少張力變化對(duì)帶材軋制質(zhì)量造成的影響。

第三，處理因卷徑以及卷取機(jī)負(fù)載質(zhì)量的增加以及外界其他因素變化而造成的控制系統(tǒng)模塊參數(shù)改變的問題，保持整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而避免張力發(fā)生變化，控制帶材軋制質(zhì)量。

為解決以上三個(gè)問題，一般采用張力間接控制法以及張力直接控制法等兩種方法結(jié)合的方式對(duì)軋制過程中的張力進(jìn)行控制。例如：在張力出現(xiàn)以及張力消失的階段采用間接法，此時(shí)對(duì)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；在穩(wěn)定工作階段，采用直接發(fā)，從而精確的控制張力?？梢哉f以上三個(gè)問題不僅只是張力控制系統(tǒng)中需要面度的問題，而且還是張力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。

3 張力控制方法分析

3.1 間接張力控制方法

間接張力控制方法主要被應(yīng)用在軋機(jī)開始工作張力出現(xiàn)以及軋機(jī)停止工作張力消失的階段，即我們通常所說的消張以及建張階段。在控制建張以及消張階段的張力時(shí)，我們一般采用最大力矩法，之所以采用這種方法是因?yàn)樵摲椒ň哂幸欢ǖ膬?yōu)點(diǎn)：

第一，最大力矩法法采用了先升壓后弱磁的控制技術(shù)，這樣就使得電動(dòng)機(jī)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處在滿磁的狀態(tài)下，從而避免了無功功率對(duì)電機(jī)的沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本.

第二，先升壓后弱磁的技術(shù)使得電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于全電壓的工作狀態(tài)中，因此電動(dòng)機(jī)的功率因素大大增加，工作效率明顯提高。

第三，卷徑的變化無法影響到電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)變化，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)變化范圍可以隨意選擇，這樣大大降低了電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，從而降低了帶材加工的生產(chǎn)成本。

第四，電動(dòng)機(jī)工作電流不會(huì)輕易達(dá)到最大值，因此電動(dòng)機(jī)的工作損耗大大減少。

3.2 直接控制方法

在軋制工作穩(wěn)定進(jìn)行的階段，需要使用直接控制方法對(duì)張力進(jìn)行控制，而想實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的有效控制，需要電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器、張力調(diào)節(jié)器以及控制對(duì)象等構(gòu)件和環(huán)節(jié)的協(xié)同工作。

首先，在設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)，速度調(diào)節(jié)器開始工作，控制設(shè)備的加速度。

其次，當(dāng)軋機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，速度調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速環(huán)停止工作，張力調(diào)節(jié)器的張力環(huán)開始工作，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)張力的控制按照間接控制方法進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)恒定張力的準(zhǔn)確控制。

另外，在系統(tǒng)工作中，若發(fā)現(xiàn)張力不足，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而提高系統(tǒng)的張力，確保帶材的軋制質(zhì)量。

4 結(jié)語

張力控制系統(tǒng)在金屬帶材壓力加工過程中發(fā)揮著重要作用，關(guān)系到加工產(chǎn)品的質(zhì)量。本文率先分析了冷軋精軋機(jī)的構(gòu)成以及張力控制系統(tǒng)的構(gòu)成，然后研究了設(shè)備的工作原理以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，最后對(duì)生產(chǎn)過程中采用的張力控制方法進(jìn)行了探討，為金屬帶材壓力加工提供了理論參考。

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作者簡(jiǎn)介

劉勉（1984-），男，河南，本科，中級(jí)，研究方向：有色金屬加工。