張飛飛+崔桂梅

【摘 要】線材軋制對(duì)于產(chǎn)品精度的要求非常高，而實(shí)際軋制過(guò)程中存在許多干擾因素影響產(chǎn)品精度的控制，比如：粗、中軋段鋼坯尺寸波動(dòng)大、加熱溫度不均、軋輥熱膨脹和磨損、軋輥壓下量調(diào)整等，都會(huì)影響機(jī)架之間線速度的匹配關(guān)系，造成機(jī)架間物料的異常堆拉，影響產(chǎn)品尺寸精度以及生產(chǎn)的連續(xù)性。微張力控制的引用可以極大的降低由于異常的物料堆拉對(duì)產(chǎn)品精度的影響，文章對(duì)微張力控制的理論計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)描述。

【關(guān)鍵詞】精度；微張力；控制

微張力控制的目的是使粗、中軋機(jī)組各機(jī)架之間的軋件按微小的張力進(jìn)行軋制。微張力控制是保證線材軋機(jī)順利軋制和提高產(chǎn)品質(zhì)量的必要手段。張力控制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，高速線材軋制一般采用“電流-速度”間接微張力控制法。它的基本思想是：張力的變化是由線材的秒流量差引起的，而調(diào)整軋機(jī)的速度就能改變秒流量，以達(dá)到控制張力的目的。其控制方法同軋機(jī)速度的級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)方向有關(guān)，如果級(jí)聯(lián)速度為逆調(diào)，則需控制各機(jī)架的前張力；如果級(jí)聯(lián)速度為順調(diào)，則需控制各機(jī)架的后張力，即：當(dāng)鋼坯咬入下一機(jī)架后，根據(jù)本機(jī)架同下游機(jī)架之間的堆拉關(guān)系來(lái)調(diào)整下機(jī)架的速度設(shè)定，使本機(jī)架與下機(jī)架之間的張力維持在設(shè)定值[1]。

線材生產(chǎn)線為了保證產(chǎn)品的尺寸精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步降低由于非正常的堆拉關(guān)系造成的產(chǎn)品外形尺寸的波動(dòng)，在粗中軋區(qū)域1—11架軋機(jī)之間引入微張力控制，大大減少了堆鋼和拉鋼現(xiàn)象，保證了線材軋制的高速性和連續(xù)性。

1 微張力控制實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)

1.1 物料跟蹤信號(hào)的產(chǎn)生

物料跟蹤的準(zhǔn)確度直接影響線材生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，是線材生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制的控制基礎(chǔ)。生產(chǎn)過(guò)程中必須準(zhǔn)確跟蹤每支鋼坯的頭尾位置，這樣才能精確的實(shí)施頭尾剪切、活套自動(dòng)投入、現(xiàn)場(chǎng)事故堆鋼判定、以及機(jī)架間微張力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的熱金屬檢測(cè)器、活套掃描器以及軋機(jī)傳動(dòng)裝置的軋制負(fù)荷檢測(cè)所產(chǎn)生的信號(hào)可以準(zhǔn)確的觸發(fā)和刷新跟蹤狀態(tài)，從而使鋼坯速度對(duì)時(shí)間的積分能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)鋼坯行進(jìn)軌跡。物料跟蹤的功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）實(shí)際正常生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)電機(jī)負(fù)載電流大于20%時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)一個(gè)負(fù)荷檢測(cè)信號(hào)LOD，此信號(hào)便用來(lái)指示物料的頭尾是進(jìn)入軋機(jī)內(nèi)部還是已經(jīng)離開軋機(jī)。

（2）通過(guò)軋機(jī)的速度在時(shí)間上的積分來(lái)計(jì)算物料頭尾距離軋機(jī)軋輥中心的距離，以此來(lái)完成跟蹤位置判定。

（3）跟蹤系統(tǒng)隨著物料運(yùn)行產(chǎn)生物料位置信號(hào)P、W1、W2、W3 等從而完成軋制過(guò)程控制。

W1、W2、W3：物料頭部距離下游機(jī)架位置信號(hào)，用于軋制過(guò)程的順序控制。

P：物料在輥縫中信號(hào)。

1.2 金屬秒流量相等計(jì)算

軋機(jī)間金屬秒流量相等是實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制的必要條件，也就是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)各架軋機(jī)軋槽的物料體積是相等的，是一個(gè)常數(shù)。

根據(jù)上式可以看出，物料的截面積將直接影響金屬秒流量的大小，而實(shí)際生產(chǎn)中，物料截面積應(yīng)該由工藝參數(shù)決定，工藝參數(shù)（孔型道次、輥縫壓下量、鋼溫）設(shè)定好以后，物料截面積是一個(gè)固定值。因此只能通過(guò)改變各個(gè)軋機(jī)的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬秒流量相等。生產(chǎn)過(guò)程中各相鄰機(jī)架的速度關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足以下公式：

1.3 速度分配計(jì)算

保證連軋順利進(jìn)行，就要用主軋線成品機(jī)架為基準(zhǔn)機(jī)架，其速度保持恒定，并設(shè)定為基準(zhǔn)速度，利用金屬秒流量相等的原理設(shè)定上游機(jī)架速度，自動(dòng)按比例進(jìn)行速度分配；軋制過(guò)程中兩個(gè)機(jī)架間的活套閉環(huán)控制或微張力控制的調(diào)節(jié)量、手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)量，由后向前按逆軋制方向?qū)η耙粰C(jī)架速度作同比例增減，為不影響其它機(jī)架的堆拉關(guān)系，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)控制就要保證兩個(gè)機(jī)架間用于調(diào)節(jié)堆拉關(guān)系而產(chǎn)生的速度修正量。

1.4 微張力控制計(jì)算過(guò)程

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，軋制原料即鋼坯的加熱均勻程度、鋼坯材質(zhì)的通條性能以及鋼坯形狀的標(biāo)準(zhǔn)度和軋槽磨損情況等均是變量，在這些不確定因素干擾下物料截面值很難精確保證，要達(dá)到一個(gè)平衡關(guān)系，我們必須引入張力控制功能。其新的平衡關(guān)系如式（5）

要實(shí)現(xiàn)各相鄰機(jī)架金屬秒流量相等，我們通過(guò)調(diào)整機(jī)架間的張力就可以協(xié)調(diào)機(jī)架間的速度。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備環(huán)境影響無(wú)法采用一種設(shè)備對(duì)機(jī)架間的張力進(jìn)行直接測(cè)量，所以相鄰機(jī)架間的張力是通過(guò)測(cè)量對(duì)應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谧詣?dòng)控制理論中，軋制轉(zhuǎn)矩可用下式來(lái)表達(dá)[2]：

從上述公式可以發(fā)現(xiàn)一定條件下，機(jī)架間張力的變化量可以由電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的變化值來(lái)表示（注：對(duì)于式（9）中機(jī)架n與n-1間的張力變化，所有參數(shù)是以機(jī)架N-1為研究對(duì)象）。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)微張力控制計(jì)算過(guò)程的分析，有助于我們更加準(zhǔn)確的對(duì)軋制狀態(tài)進(jìn)行判斷控制，對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)整更有針對(duì)性，實(shí)踐證明精準(zhǔn)的微張力控制可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和成材率，同時(shí)減少了堆卡鋼次數(shù)，提高生產(chǎn)連續(xù)性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]喬萬(wàn)德，徐煒，馮世璋，等.高速線材軋制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[2]李世卿.自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]