范振磊

（新疆八一鋼鐵股份有限公司冷軋分廠，新疆 烏魯木齊 830000）

張力控制可以防止帶材跑偏、保證軋制穩(wěn)定，軋制中帶材跑偏的原因在于帶材在寬度方向上出現(xiàn)了不均勻延伸。當(dāng)軋件出現(xiàn)不均勻延伸時(shí)，沿寬向張力分布將發(fā)生相應(yīng)的變化，延伸大的部分張力減小，而延伸小的部分則張力增大，結(jié)果張力起到自動(dòng)糾偏作用力。張力糾編同步性好、無(wú)控制滯后。張力糾偏的缺點(diǎn)是張力分布的改變不能超過(guò)一定限度，否則會(huì)造成裂邊、壓折甚至斷帶。張力模型控制方法。

可通過(guò)改變軋輥速度或改變機(jī)架的前、后滑來(lái)改變機(jī)架間的張力。

由于改變機(jī)架輥縫對(duì)機(jī)架后滑的作用更為明顯，因此在冷連軋機(jī)中，常見(jiàn)的兩種張力控制模式為：①通過(guò)改變相鄰機(jī)架速度的張力調(diào)節(jié)方式；②通過(guò)改變下游機(jī)架輥縫的張力調(diào)節(jié)方式。

1 冷軋張力控制方法及因素分析

1.1 機(jī)架間張力控制方法研究

機(jī)架間張力控制（ITC）通過(guò)對(duì)L2 張力設(shè)定值曲線的擬合，獲得軋制過(guò)程中動(dòng)態(tài)張力設(shè)定，在軋制的不同階段采用不同的控制策略，完成對(duì)機(jī)架間張力的閉環(huán)控制。

圖1 張力區(qū)間-機(jī)架速度曲線

在穿帶期間，帶鋼的穩(wěn)定張力控制可以有效抑制帶鋼跑偏；在軋制期間不同速度下的變張力控制，保證了軋制過(guò)程的順利進(jìn)行；高速穩(wěn)定軋制期間的恒張力控制，可有效抑制因張力波動(dòng)造成的帶鋼厚度波動(dòng)，為厚度控制和板形控制提供穩(wěn)定張力這一外部條件。

在正常軋制期間，機(jī)架間張力則通過(guò)下一機(jī)架輥縫進(jìn)行調(diào)節(jié)。穿帶期間（即速度小于等于穿帶速度時(shí)），機(jī)架間張力通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)架速度進(jìn)行控制，對(duì)于C4-C5 間的張力，當(dāng)C5 工作于平整模式時(shí)，亦通過(guò)機(jī)架速度進(jìn)行控制。兩種控制模式及控制參數(shù)的切換均通過(guò)程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。張力參考值和控制閉環(huán)增益通過(guò)L2 設(shè)定模型計(jì)算，根據(jù)軋制工藝要求，張力參考值為跟隨軋制速度的一條設(shè)定曲線，在L1 程序中完成張力設(shè)定曲線的擬合，張力控制功能實(shí)現(xiàn)實(shí)際張力對(duì)設(shè)定曲線的跟隨。

圖2 機(jī)架間張力控制策略圖

1.2 張力與斷帶的關(guān)系分析

張力大小的確定要視不同的金屬的軋制條件而定，但最大張應(yīng)力值不能大于或等于金屬的屈服強(qiáng)度，否則會(huì)造成帶材在變形區(qū)外產(chǎn)生塑性變形，甚至斷帶。破壞軋制過(guò)程或使產(chǎn)品質(zhì)量變壞。

一般來(lái)說(shuō)，后張力大于前張力，帶材不易拉斷，保證帶材不跑偏，即較平穩(wěn)的進(jìn)入輥縫。后張力小于前張力時(shí)，可以降低主電機(jī)負(fù)荷，在工作輥相對(duì)支撐輥的偏移很小的四輥帶材軋機(jī)上，后張力小于前張力有利于軋制時(shí)工作輥的穩(wěn)定性，能使變形均勻，對(duì)控制板形效果顯著，但是過(guò)大的前張力會(huì)使帶材軋制時(shí)易斷帶。

冷軋軋機(jī)C1 入口張力為固定值，不受模型控制，通過(guò)張力輥L1 級(jí)控制，保證帶鋼的穩(wěn)定性，C5 出口張力穩(wěn)定性用于保證卷形及提供不同工序方向上的鋼卷，因此通過(guò)模型可控的為C1至C4 機(jī)架間張力。

現(xiàn)場(chǎng)斷帶反映來(lái)看，主要集中在C1 跑偏斷帶和C4、C5 之間張力控制斷帶，針對(duì)此種情況，現(xiàn)從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

2 C1機(jī)架跑偏分析

熱軋?zhí)峁┑膩?lái)料的板型曲線如圖所示，在帶鋼整體尤其是頭尾部分不可避免的總有跑偏跡象，即使是通過(guò)拉矯機(jī)矯正過(guò)，不可避免的存在8mm～10mm 的跑偏量，而機(jī)架間跑偏最開(kāi)始是在C1，因此控制C1 的帶鋼跑偏是保證帶鋼穩(wěn)定的關(guān)鍵，可以有效的防止斷帶。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總發(fā)現(xiàn)，C1 前張力為165 單位張力，后張力為150 單位張力，即前張力大于后張力。

圖3 熱軋?zhí)峁┑膩?lái)料的板型曲線

圖4 張力分布

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)斷帶數(shù)據(jù)匯總?cè)鐖D所示，發(fā)現(xiàn)帶鋼跑偏量與原料的跑偏量相符，C1 機(jī)架的張力糾偏效果不明顯，甚至還有加劇跑偏的影響。

表1 帶鋼跑偏量與糾偏

由于C1入口帶鋼厚度為2.2mm至6mm，不易發(fā)生斷帶，且軋機(jī)負(fù)荷不大，一般在40%左右，因此通過(guò)調(diào)整C1 機(jī)架后張力來(lái)調(diào)整跑偏量可以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)加大C1 機(jī)架后張力，在軋機(jī)負(fù)荷不大于50%的前提下，保證C1機(jī)架后張力大于前張力，如圖所示。

圖5 張力分布

通過(guò)對(duì)C1 機(jī)架后張力的調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)斷帶情況統(tǒng)計(jì)顯示C1 機(jī)架間斷帶由每月20 次，降低至2 次。

2.1 C4、C5之間張力斷帶分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)張力曲線分析，發(fā)現(xiàn)C5 前后張力比值均較除C1外機(jī)架大，比例如下表所示。

表2 張力曲線

隨著軋制的進(jìn)行，帶鋼的厚度變薄，前后張力的比值過(guò)大，雖然對(duì)板型控制有不錯(cuò)的效果，但偏差過(guò)大容易引起控制的不穩(wěn)定，且C5 前張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后張力，極易造成C4、C5 之間的斷帶。

對(duì)C2 至C5 機(jī)架間的張力比值重新調(diào)整，如下表所示。

表3 張力比值

通過(guò)調(diào)整，各個(gè)機(jī)架之間張力平穩(wěn)過(guò)度，既保證了板型控制在范圍之內(nèi)，又不會(huì)由于前后張力偏差過(guò)大造成的斷帶，調(diào)整后的張力分布如下圖所示。

圖6 張力分布

通過(guò)對(duì)C2 至C5 機(jī)架前后張力比值的調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)斷帶情況統(tǒng)計(jì)顯示C4、C5 機(jī)架間斷帶由每月15 次，降低至0 次。

2.2 模型參數(shù)固化

八鋼冷軋1420 酸聯(lián)軋機(jī)組機(jī)架間張力采用經(jīng)驗(yàn)張力公式進(jìn)行張力分配，為對(duì)應(yīng)機(jī)架的后張力：帶鋼的變形抗力：與鋼種有關(guān)的總體張應(yīng)力比例系數(shù)：與鋼種與機(jī)架有關(guān)的機(jī)架間比例系數(shù)。通過(guò)對(duì)不同強(qiáng)度、規(guī)格帶鋼現(xiàn)場(chǎng)斷帶情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終將參數(shù)固化至數(shù)據(jù)庫(kù)中，如下表所示。

表4 張力分配表

3 小結(jié)

通過(guò)對(duì)C1 張力的提高，降低了入口原料的跑偏量，為后續(xù)機(jī)架的穩(wěn)定軋制提供了基礎(chǔ)條件，同時(shí)對(duì)C2-C5 機(jī)架之間的張力分配比例調(diào)整，既保證了板型的可控性，又達(dá)到了軋制的穩(wěn)定性。