热轧带钢的卷取控制设计

摘 要: 热轧带钢钢卷的卷形是产品质量的一项重要指标，其中张力控制好坏直接影响卷形，助卷辊的控制更是卷取定形的基本要素。文章结合实际提出的卷筒张力控制模型实用简洁，助卷辊自动踏步控制（AJC）设计精密。对于卷取机设计应用有着巨大参考价值。

Abstract: Because it is becoming an important quality guide line of the coil shape in the hot steel making.The and also the work roller AJC controll affect steel shape. The paper gives the tension control model according to the fact. The AJC design is good.It has important values for design of the steel making.

KEYWORDS: tension control AJC

1 概述

　　莱钢1500mm热轧带钢是一条年产300万吨的生产线，其生产工艺为加热、粗轧、热卷、精轧、层冷、卷取。卷取区由2台地下卷取机组成。带钢头部离开精轧机时，卷取机已经处于准备工作状态。带钢进入卷取机时，张力辊借助导板装置，在张力辊和卷筒之间形成封闭路径，使带钢顺利卷上卷筒。

　　在带钢卷入卷筒的头几圈，助卷辊进行踏步控制。待带钢卷上3-5圈后，带钢在卷筒和轧机之间即能建立稳定的张力。此时，上张力辊放松，传动电机采用“零电流”控制，助卷辊全部打开（卷厚带钢时，第一个助卷辊要始终压住带钢），进入正常卷取状态。

　　带尾即将离开轧机时，卷取机进入收卷状态，轧机和卷取机同时降速，助卷辊合拢，压住外层带卷。当带钢脱离末机架时，张力辊压紧，传动电机处于发电状态，使带钢在张力辊和卷筒之间建立张力，避免带尾跑偏或钢卷外层松散。

2 卷取张力控制模型设计

　　卷取张力控制控制的效果直接关系到1500mm热轧带钢热连轧生产线的成品和产量。张力控制的目的在于保证正常卷取时，1号或2号卷取机上的带钢张力恒定在设定值。为保持卷取机带钢张力的恒定，卷取机张力控制时主要考虑张力矩、弯曲力矩、摩擦力矩、随卷径变化的转动惯量补偿和加减速时的动态补偿力矩。

　　在实际控制中，卷取机有两种工作状态：速度控制状态和张力控制状态。在点动和穿带期间，它们工作在速度控制状态，穿带时，当卷取张力建立后，它们工作在张力工作状态。

　　从速度控制状态切换到张力控制状态是在切换逻辑控制下自动进行的。在切换到张力控制状态运行后，尽管卷取机的速度给定略高于精轧机组速度基准给定值。由于精轧机组和卷取机之间通过带钢的刚性连接，卷取机的实际速度不可能达到速度给定值，卷取机的速度调节器的输出饱和，传动系统转入张力控制。

　　由于速度调节器的输出达到限幅值，张力给定值由张力矩、摩擦力矩、弯曲力矩、加减速力矩的计算等的结果决定。

　　2.1卷径计算

　　卷取机上钢卷的卷径可以通过安装在卷取机及其相应的测速辊上的脉冲发生器的计数值计算出来。计算方法是在卷取机卷筒上定义一个旋转角度αh，测量与该角度相对应的带钢长度，即可计算出钢卷的卷径。

　　钢卷卷径按下列公式计算：

　　D = 2L / αh

　　其中：

　　αh 表示在卷取机卷筒上的旋转角度（以弧度表示）

　　D表示钢卷卷径

　　L表示与αh相对应的带钢长度

　　卷取机上钢卷卷径的每次采样的讨算结果都需要校验，对卷取机来说就是每次的计算结果都要大干上次的计算值，另外，还要采取必要的滤波方法，以滤去由于错误的采样值而导致的错误的计算值。

　　2.2张力力矩计算

　　带钢张力矩的计算公式如下：

　　Mz = F ＊ D / 2i

　　其中：

　　Mz表示张力矩

　　F表示张力设定值

　　i表示传动比

　　带钢张力设定值由操作站自动预设定，操作人员也可以修改

　　2.3弯曲力矩的计算

　　带钢弯曲力矩的计算接下列公式求得：
　　

　　其中：

　　Mb表示弯曲力矩

　　h表示带钢厚度