楊雨浩

（廣西大學(xué)，廣西 南寧 5 3 0 0 0 0）

金屬壓力加工張力控制及對策淺析

楊雨浩

（廣西大學(xué)，廣西 南寧 5 3 0 0 0 0）

在冶金與造紙行業(yè)當(dāng)中，恒張力的控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量的根本要求，但是在實際的生產(chǎn)過程當(dāng)中張力的控制卻存在著較多的問題，對產(chǎn)品的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。本文對金屬壓力加工張力控制進(jìn)行研究，并以此為基礎(chǔ)總結(jié)了對應(yīng)的解決策略。

金屬；加工；張力；控制；對策

在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，恒張力控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，張力的控制會對產(chǎn)品表面的軋制厚度以及粗糙度等產(chǎn)生重要的影響。但是從總體來看，當(dāng)前階段我國的工業(yè)在張力控制方面還存在一些問題，對于這方面的研究還不夠深入，缺少合適的解決辦法。基于此種目的，本文結(jié)合的實際工作經(jīng)驗，總結(jié)了當(dāng)前階段我國金屬壓力加工當(dāng)中張力控制的相關(guān)對策。

1 問題的提出

隨著各種金屬制品的不斷出現(xiàn)，以及對工業(yè)生產(chǎn)原料的質(zhì)量要求越來越高，許多工業(yè)產(chǎn)品已不能滿足需求，特別是在精密加工領(lǐng)域當(dāng)中，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，例如在生產(chǎn)帶鋼的過程當(dāng)中，由于大部分的帶鋼本身的材質(zhì)偏弱，因此，帶鋼當(dāng)中的張力一般情況下相對于普通的鋼板要小，這也導(dǎo)致了一系列的問題。例如在生產(chǎn)0.1 5 mm厚鋼板的張力控制過程中，將開卷卷曲的張力設(shè)定在0.7 5 t左右，而系統(tǒng)最初所設(shè)置的精度根本無法滿足這種要求。因此，必須要對現(xiàn)階段的張力控制策略進(jìn)一步的研究，只有這樣才能夠制造出品質(zhì)更加優(yōu)良的產(chǎn)品。

2 應(yīng)對措施

張力控制是冷軋帶鋼最為明顯的一個特征，軋制的壓力可以通過張力的控制得到有效的控制，并進(jìn)一步改善鋼板的版型，可以說張力控制也是冷軋帶鋼最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在利用可逆式單機(jī)冷軋機(jī)進(jìn)行張力控制的過程當(dāng)中，張力的產(chǎn)生是由軋機(jī)與卷曲機(jī)共同產(chǎn)生的，在形成之后，張力卷曲機(jī)一直處于工作狀態(tài)，而產(chǎn)品質(zhì)量主要是由張力的實際值所決定的，同時對于其穩(wěn)定性也存在著較大的影響。再通過張力的計算對張力的實際值進(jìn)行精度控制，閉環(huán)控制也是在這個過程當(dāng)中逐漸產(chǎn)生的。在采用間接措施進(jìn)行張力控制的過程當(dāng)中，需要通過相關(guān)參數(shù)的控制才能達(dá)到恒張力的控制。與直接張力控制相比而言，間接張力控制的投資較小，在實際的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)具有較為廣泛的運(yùn)用，在我廠就是采用此種控制方式，此外在本地的許多企業(yè)當(dāng)中也都是采用此種控制方式。

在進(jìn)行間接張力控制的過程當(dāng)中，影響恒張力控制的最根本因素在于開卷與卷取機(jī)之間的電流控制，這也是最根本的因素，在實際的工作過程當(dāng)中，軋輥與軋機(jī)的工作一直會維持在正常的狀態(tài)當(dāng)中，而左卷曲機(jī)則會進(jìn)行正飽和輸入。在這個過程當(dāng)中卷取的力矩完全是由限幅值所決定的，但是生產(chǎn)所采用的方向是自右向左運(yùn)行的，這就必然導(dǎo)致二者之間會存在著一定的速度差，這種差值就是產(chǎn)生張力的最根本力量。

在運(yùn)行穩(wěn)定的前提之下，張力也必然會保持穩(wěn)定，電力轉(zhuǎn)矩的公式為：

式中C m所表示的是電機(jī)扭轉(zhuǎn)常數(shù)，I則代表對應(yīng)的電流。

鋼板轉(zhuǎn)動所需要的張力為：Mt=D T(2 i x)

式中i的意思是轉(zhuǎn)動比，T則代表著鋼的張力。

從上式當(dāng)中我們可以發(fā)現(xiàn)，如果我們忽略了空載的轉(zhuǎn)矩以及摩擦的轉(zhuǎn)矩，Md與Mt是一致的，同時我們也可以發(fā)現(xiàn)，通過直徑D與系統(tǒng)的磁通量φ的控制，我們可以間接地控制電動機(jī)當(dāng)中的電流。

筆者所在的單位所采用的張力控制系統(tǒng)為西門子公司所生產(chǎn)的6 RA 7 0 2 5全數(shù)字可逆直流調(diào)速器。在軟件方面則配置的是S P C 4 2 0軟件，在T 4 0 0控制板當(dāng)中可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩動態(tài)補(bǔ)償、卷徑計算以及負(fù)飽和設(shè)定。度調(diào)節(jié)和扭矩限幅為6 RA 7 0，傳動系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)傳動功能。系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下，張力設(shè)定T乘以張力系統(tǒng)調(diào)節(jié)因數(shù)H2 0 0和鋼卷直徑D，作為控制傳動電流,達(dá)到控制帶鋼張力的目的。

卷取機(jī)總力矩：MD=MO+Mf+Mt+Md

式中Md、MO、Mf、Md分別代表電動機(jī)的總扭矩、空轉(zhuǎn)力矩、摩擦力矩、張力力矩以及動態(tài)力矩。

在實際的張力控制過程當(dāng)中，在實行控制之前，帶鋼就已經(jīng)被設(shè)定了張力值，剩下的其他力矩則是屬于一種物理補(bǔ)償。6 RA 7 0調(diào)速器優(yōu)化可以將空轉(zhuǎn)力矩與摩擦力矩精確的計算出來，T 4 0 0的參數(shù)則可以設(shè)定摩擦力矩補(bǔ)償。在控制的過程當(dāng)中，卷取機(jī)會不斷加速，同時卷取機(jī)在加速的過程當(dāng)中，由于總力矩需要一定的加速分量，這就導(dǎo)致了張力值會產(chǎn)生明顯的波動，同時波動的大小與加速率之間存在著很大的區(qū)別，因此為了達(dá)到精準(zhǔn)控制的目的，必須要給予必要的補(bǔ)償。卷取機(jī)的實際工作過程當(dāng)中的轉(zhuǎn)動慣量會受到多方面的影響，可逆式軋機(jī)不僅對穩(wěn)定性具有較高的要求，同時對張力的恒定也具有較高的要求，在加速階段的當(dāng)中必須要考慮好張力的控制問題。

通過上文的論述我們發(fā)現(xiàn)，在實際的生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，如果要實現(xiàn)精準(zhǔn)的張力控制，必須要妥善處理好速度與動態(tài)補(bǔ)償之間的平衡關(guān)系。

卷徑會對靜態(tài)張力產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，而動態(tài)補(bǔ)償?shù)木扰c卷取機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之間存在著很大的關(guān)系，因此，在張力控制的過程當(dāng)中必須要對卷取半徑進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整。

同時主機(jī)在變速階段必須要給予一定的動態(tài)力矩補(bǔ)償，根據(jù)速度的變化計算出對應(yīng)的力矩。西門子T 4 0 0工藝控制板中包含了動態(tài)的力矩補(bǔ)償，為了使得調(diào)試的過程更加的規(guī)范化，在本文當(dāng)中調(diào)試被分為兩個不同的步驟，將齒輪的級別對應(yīng)于6 0 0米/分的檔位轉(zhuǎn)變?yōu)?.6，同時將相反的邏輯切換掉，同時將卷徑的計算參數(shù)參數(shù)設(shè)定為1.0，H2 2 2為0.2 3 5，同時根據(jù)卷徑的實際偏差對H2 1 0的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

同時在設(shè)定速度參數(shù)的過程當(dāng)中，微分采樣時間設(shè)定為5 0 0 0 ms，則變動部分的轉(zhuǎn)動慣量H2 2 7=n Nr b（D 4-D O4）V/(2 9.1 8 i D P n t b)。則變動部分H2 2 8=J f n Ni V/(2.8 6 5 D P n t b)=0.6 6。而溫度補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵并不在于精細(xì)，而是在于需要平滑，因此需要以此為基礎(chǔ)，在增添0.3%的補(bǔ)償。

3 結(jié)語

當(dāng)前階段在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，張力控制已經(jīng)是較為重要的問題，對產(chǎn)品的質(zhì)量會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響?；诖朔N情況國內(nèi)外已經(jīng)有許多專家與學(xué)者對該問題進(jìn)行了必要的研究。在本文當(dāng)中，筆者首先對該問題提出的背景進(jìn)行了研究，指出了研究的必要性，并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗，總結(jié)了相關(guān)的策略，希望能對現(xiàn)階段我國的金屬加工行業(yè)的張力控制有所幫助。同時筆者在實際的工作過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過調(diào)試之后，張力的控制呈現(xiàn)出明顯的態(tài)勢，控制質(zhì)量也明顯提高，產(chǎn)品的質(zhì)量也更高。

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