钢帘线收线机的张力控制装置
帘线基础知识
帘线基础知识目录一. 帘线车间介绍➢车间组织➢帘线精神➢作息制度二. 钢帘线的基本知识及用途➢钢帘线的组成➢钢帘线的物理性能➢钢帘线的机械性能➢钢帘线的化学性能➢钢帘线的结构、组成及表示式➢钢帘线的分类➢钢帘线的检测➢帘线的主要缺陷及产生原因➢钢帘线的用途三.帘线车间行政管理➢帘线职责分工➢车间安全规定和安全生产口诀➢帘线车间的一般规定➢操作工评估计点表见文件《IC.1005.30》四. 帘线操作SOP➢一).SOP介绍➢二).SOP 见文件《IB.3001.20》五. 帘线生产设备一).帘线机器分布图见文件《IC.1002.30》➢.帘线机器种类➢.机器部件➢.帘线生产中的检测点和工艺点➢.工字轮六. 帘线生产管理➢钢帘线的质量➢钢帘线生产中的其它术语➢帘线生产在线检验方法见文件《IB.3002.20》➢产品及标识➢生产报表填写规则见文件《IC.1003.00》➢取样➢.短头盘处理➢.开不出车的原因➢.停车处理➢原料钢丝缺陷及退料规定➢焊接规定➢KT9、KT15收线排线调整➢通KT车穿线孔➢KT车钢丝标签收集规定七.帘线生产注意事项➢SF➢BOF➢KT6➢KT3,9,15➢BFM一. 帘线车间介绍:一). 车间组织：二)。
帘线精神：团结、忠诚、勤奋、踏实.三)。
作息制度：倒班人员：早班：07:30—15:30中班：15:30—23:30夜班：23:30—07:30常白班工作时间为：08:00—16:3008:00—17:00上下班时，在南门卫处打卡或登记.二．钢帘线的基本知识及用途：一).钢帘线的组成:1. 单丝(Filament or wire): 股或帘线中的单独元件。
标准钢丝直径为0.15,0.175,0.20,0.22,0.25,0.27,0.28,0.35,0.38mm 等.2.股(Strand):由一组单丝捻制在一起组成的单元产品。
3.帘线(Cord): 由两根以上的单丝、股加捻而成的最终产品。
微张力控制介绍
2 工艺设备介绍2.1 工艺设备承钢棒材厂生产线轧机为全连续式大型轧钢机，共18架，呈平立交替式布置。
主轧线的主要设备有:冷坯上料设备、步进梁式加热炉、高压水除磷系统、轧机、切头及事故飞剪、控温水冷系统、水冷淬火装置、在线测径仪、组合式分段飞剪、步进齿条式冷床、摆动式冷剪、计数、打捆、称重和收集装置、液压润滑系统。
上述所述设备的主要部分引进世界上著名的冶金设备设计制造公司—达涅利公司，其余部分为国外设计国内制造。
在这条生产线上还预留了钢坯无头焊接机、减定径机组、大盘卷等设备的空间。
加热炉为步进式加热炉，冷料的额定小时产量为150t/h，装出料方式为侧进侧出，可单排和双排装料，燃料为高炉煤气，加热炉采用气化冷却、煤气空气双蓄热燃烧技术。
全生产线18架轧机分为粗、中、精轧三个机组，粗轧机组6架轧机，中轧机组8架轧机，精轧机组为4架轧机。
其中，在第13～14架轧机具备快速换辊功能，16#、18#架轧机为平、立可转换轧机，全线轧机为短应力线轧机。
轧线上设有两台切头和事故碎段剪，一台倍尺飞剪。
在中精轧机组间的两组和精轧机后的一组水箱用于某些需控温轧制的产品的生产，需控温的规格为Φ18～40mm。
在精轧机组后设置淬火加回火处理(QTB)装置，用来对Φ12～40mm的螺纹钢进行控制冷却。
该装置由四条水冷线加一条辊道运输线组成，其中有三条水冷线是用于2～3线切分的螺纹钢的冷却，有一条水冷线是用于线轧制螺纹钢时的冷却，辊道运输线是用来运送不需QTB处理的规格。
冷床为步进齿条式，宽120m，长14m。
冷床在输入侧设有矫直板，在输出侧设有齐头辊道、编组链和平移装置。
定尺摆剪位于冷床输出辊道之后用于下冷床之后的轧件的定尺剪切。
在冷剪之后设有加速辊道和双辊道，用来将切成定尺的钢材移送到链式运输机上。
在链式运输机后部设有钢材的计数装置，自动完成成品钢材的定支包装。
在链式运输机后为钢材的堆垛装置，自动打捆机，称重装置等。
车间电气传动采用了当今较流行的变频调速技术以及先进的自动化控制系统。
轮胎用钢帘线生产工艺
轮胎用钢帘线生产工艺钢帘线是采用优质高碳钢线材制成的表面具有黄铜镀层且具有特殊用途的细规格钢丝股或绳。
国际合成纤维标准化局对钢帘线的定义是：“作为最终产品，由两根或更多根钢丝组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。
”钢帘线主要用于轿车轮胎、轻型卡车轮胎、载重型卡车轮胎、工程机械车轮胎和飞机轮胎及其他橡胶制品骨架材料。
以钢帘线为骨架材料制造的轮胎具有很多优点，如重量轻省油、耐磨性好、不易爆胎、耐穿刺、弹性好、使用寿命长、翻新次数多等。
钢帘线在金属制品中生产难度大，技术含量高的产品，被称为“线材皇冠上的明珠”。
1 钢帘线的分类1.1 按强度等级划分普通强度钢帘线NT（可不标注）;高强度钢帘线HT。
1.2 按结构特性划分普通结构钢帘线;开放型钢帘线（OC）;密集型钢帘线（CC）;高伸长型钢帘线（HE）。
2 钢帘线对盘条的要求钢帘线的原料必须是控制冷却热轧盘条，金相组织必须是索氏体组织，奥氏体晶粒度2～5级（ASTM），必须能经受90%以上总压缩率，不许用铝脱氧。
化学成分见表1。
盘条储存：不能露天存放，盘条库要清洁干燥，通风良好，防锈蚀。
盘条要分类存放、标识清楚。
3 钢帘线的生产工艺钢帘线生产总工艺流程：盘条预处理→粗拉→中间热处理→中拉→最终热处理电镀→湿拉→合股→检验包装入库。
3.1 盘条预处理——粗拉盘条放线架→乱线开关→反复弯曲法去皮→水冲洗→电解酸洗→水洗→热水洗→涂硼砂→干燥→粗拉→校直→收线。
反复弯曲法去皮主要是因弯曲而造成盘条表面的反复延伸和压缩促成表面铁皮疏松剥落，除去盘条表面绝大多数铁皮，盘条再经酸洗，能大大缩短酸洗时间，降低酸耗和防止过酸洗。
阴-阳交替电解酸洗：电解槽被绝缘材料分隔成阳极区和阴极区，在整个系统中，钢丝处于中性极。
钢丝上电化学反应产生的气体对钢丝表面的氧化铁皮及污物起疏松及剥离作用，同时酸液对氧化铁皮也产生化学溶解作用，从而达到去除氧化铁皮的目的。
涂硼砂：硼砂在温度达60.6℃时生成5个结晶水的硼砂（Na4B4O7·5H20），五水硼砂不但润滑性能好，而且对钢丝腐蚀性最小。
第二章张力控制原理介绍
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 张力控制方案介绍对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。
1、开环转矩控制模式开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。
转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。
根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。
MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。
2、与开环转矩模式有关的功能模块：1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。
张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。
2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。
3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。
摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。
3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。
冷轧连续镀锌机组带钢张力控制算法研究
冷轧连续镀锌机组带钢张力控制算法研究摘要：张力是工业生产过程中的重要参数。
在带钢连续镀锌过程中，带钢张力的波动是造成带钢产品质量下降及制约连续镀锌机组高速运行的重要原因。
关键词：冷轧，张力控制。
Strip Tension Control in Continuous Galvanizing Process Abstract: Tension is the importance parameter for the industrial production. In continuous galvanizing process, strip tension is an important factor that decides whether the continuous galvanizing line works steadily and promptly or not.Key words: cold-rolling, tension control引言连续镀锌机组是生产高质量冷轧带钢的关键设备，带钢在该机组中进行再结晶退火处理，以完善带钢的微观组织，提高带钢的塑性和冲压成形性。
经过镀锌的带钢防腐性能大大提高。
带钢具有合适的张力是带钢高速运行及防止带钢跑偏和热瓢曲，获得良好带钢板形的重要条件之一。
张力的波动不仅会影响带钢产品的质量，严重时会导致带钢断带，造成连续镀锌机组停产。
镀锌机组一旦停产，将会产生废品和协议品。
因此，掌握带钢张力的动态特性，保证带钢在连续镀锌过程中具有合适、稳定的张力，是提高带钢产品质量和产量的重要手段。
连续镀锌机组工艺过程十分复杂，设备众多，自动化控制系统所涉及的范围非常广泛，但控制方法和应用的理论并不像冷连轧机那样复杂。
各个工艺段存在共同的自动化控制功能，分别为：物料跟踪功能，带钢速度控制，带钢张力控制，设备的顺序动作控制，急停连锁控制；数据采集与处理，二级数据库管理，炉区数学模型控制，气刀测厚镀层控制。
钢帘线 湿拉
水箱湿拉操作规程输送(一)工作顺序与工作方法1．检查标签：检查在已镀黄铜钢丝线上的标签标有钢丝的直径和批号，并且检查已镀黄铜的规格。
2．检查已镀黄铜的外观：检查所使用的一种单丝产品的钢丝直径。
3．镀黄铜工艺：用电瓶叉车将存放在镀黄铜流水线的已镀黄铜钢丝运走。
4．检查已镀黄铜钢丝：测量钢丝直径检查是否符合控制标准，检查已镀黄铜钢丝表面的划伤情况。
(二)工作条件确认采用输送方式，运走第一捆已镀黄铜钢丝。
不要碰倒两边的收线架。
在搬运已镀黄铜钢丝时应格外小心，并注意安全，确保安全距离。
应小心操作，不要碰撞到两边的收线架，千万不要在钢丝上划伤。
(三)工艺控制用千分尺测出钢丝直径，允许偏差±0.03，在任何时间裸眼检查外观是否有划痕或划伤。
焊接(一)工作顺序与工作方法1．已镀黄铜钢丝：拉伸时开焊接钢丝的一端，用工具切断钢丝。
切断长度应超过5厘米。
将钢丝的两端中心固定在对焊钳端子上。
2．焊接调整好需要焊接的部位接地：间距为钢丝直径的1.5~2.0倍。
将显示面板上的控制手柄放置到“高”档位，将电流旋钮到“2”档位，按下电流开关安钮。
（也可用手动控制）3．消除毛刺：退火前，应使用金属砂轮机打磨并消除干净在焊接中所产生的毛刺。
4．退火工作：将显示板的控制手柄放置到“高”档位，将电流旋钮调节到“2”的档位，按下电流开关。
将需要退火的钢丝放置在退火钳上，用左右手大拇指按压牢靠。
第一次加热退火处理时间为20秒钟，暂停10秒钟，继续退火，慢慢使退火部件冷却下来。
用金属砂轮机打磨并消除毛刺，用砂纸磨光表面。
(二)工作条件检查并确认规格，检查钢丝两端中心是否在焊接端子处对齐。
如果毛刺尺寸比钢丝原料直径更大，则应重新焊接，在使用对焊机时千万不要戴湿手套。
（有电击危险）(三)焊接条件裸眼检查所焊的黄铜钢丝在焊接点一般是有规律的排布着3片或4片“叶子”，这种焊模子(一)工作顺序和工作方法1. 模子管理：按照现场检查合格规程确保模子在任何时间均可以使用和修理。
MD330收放卷张力控制
该控制原理是通过线速度与实际卷径计算一个匹 配频率设定值f1，再通过张力（位置）反馈信号 进行PID运算产生一个频率调整值f2，最终频率 输出为f=f1+f2。 f1可以基本使收（放）卷辊的线速度与材料线速 度基本匹配，然后f2部分只需稍微调整即可满足 控制需求，很好地解决了闭环控制中响应快速性 和控制稳定性地矛盾。
Innovation+ Advance
张力闭环速度控制
MD320
AO1 GND
AI2 GND
MD330
X1 COM
收放机 电机可以在 VC/FVC/VF模式下； 张力调节，通过张力反 馈的配重或气缸气压外 力来调节；
调试中要注意PID的作用方向和电机的 实际运行方向对应；
张力反馈
Innovation+ Advance
Never Stop Improving
变频器开环张力控制
速度反馈
线速度输入
仅限于开卷/收卷
Never Stop Improving
汇报大纲
一 MD330产品概况和张力控制基础
二
MD330开环转矩模式应用
三
MD330闭环速度模式应用
四 五
Innovation+ Advance
预驱动和张力锥度应用
张力控制基础--什么是张力控制系统？
什么是张力控制系统？
张力控制系统就是为实现张力控制而必 须的系统构成。 典型的张力控制系统包括： 1、张力控制器（含专用变频器） 2、张力检测器 3、磁粉制动器或离合器。 功能： 能够持久地控制料带输送时的张力。这 种控制对机器的任何运行速度都必须保 持有效，包括机器的加速、减速和匀速 。即使在紧急停车情况下，它也有能力 保证料带不产生丝毫破损。
收 卷 张 力 控 制
收卷张力控制摘要：一：力矩电机，力矩控制器。
力矩电机是一种具有软件机械特性，和宽调速范围的特种电机。
并且以恒转矩输出。
二：变频电机，利用矢量型变频器做变频电机的转矩控制，使变频电机处于恒转矩输出。
具有速度反馈的控制方式其转矩控制的精度更高。
三：利用压力传感器，或者位置传感器来检测传动负载的张力，作为反馈信号通过PID过程控制的计算，使放卷与收卷保持相对应的速度来达到传动负载恒张力的控制。
放卷与收卷均采用变频器转速控制或者变频器PID控制。
以上三种都是收卷张力控制，在实际生产中各有优缺点，现将这三种电气控制的方法进行阐述和比较。
关键词：力矩电机，变频矢量转矩控制，过程PID控制，张力传感器。
正文：在纺织，电线电缆，金属制品加工，造纸，橡胶等行业中通常需要将产品卷绕在卷筒（铁盘，木盘）上。
卷绕的直径从始至末由小变大，为保持传动负载（被卷绕产品）张力均衡（机线速度不变）就要求卷筒的转速越越小，卷绕力越卷越大,。
产品绕卷时卷筒的直径逐渐增大（负载转矩增大）。
在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，若张力过大会将产品（如线材，纸制品）拉细或者断裂亦或者产品厚度，直径等不均匀工艺要求达不到要求。
而张力过小则可造成卷绕松弛不能保证产品的收卷。
为了使产品在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷盘的电机的输出力矩也要增大，同时保持卷绕的线速度不变，那么电机的转速也要逐步减小。
需要达到上述要求的控制，在实际应用中通常采用力矩电机控制，变频电机转矩控制，以及张力传感器的PID调速控制。
现将这三种控制方法在实际应用中的优缺点进行比较，并且分析这三种控制方式在使用过程中的注意点。
第一力矩电机：力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。
这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力,当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。
力矩电机的堵转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。
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器 、电机 、张力反馈等部分组成 ,如图 3所示 。张力 反馈机构是由张力臂上的凸轮和一个直线位移传感 器组成 ,凸轮固定在摆臂上 ,能随摆臂转动 , 凸轮的 位置可实时反映张力的变化 ,凸轮将角度变化转化 为直线位移传感器能够识别的位移信号 , 直线位移 传感器将该信号反馈给变频器 ,由此组成一个闭环 系统 ,使变频器自动调节转速达到张力稳定的目的 。 也有直接用变频器力矩控制方式的 ,可以省去张力 部分 ,类似于力矩电机控制方式 ,但比力矩电机节 能 [ 3 - 5 ] 。不同钢帘线的张力大小可通过张力臂的配 重来调节 ,这种控制方式主要应用于外收线捻股机 , 安装调试方便 ,能够自动匹配收线过程中收线张力 的变化 ,且噪声低 。
1—从动盘 ; 2—主动盘 ; 3—传动轴 图 2 永磁式差速器结构示意图 F ig. 2 S truc tu re ske tch o f p e rm a ne n t
hys te re s is typ e d iffe re n tia l
2. 3 力矩电机控制
1—张力臂 ; 2—凸轮 ; 3—直线位移传感器 图 3 变频控制装置结构示意图
Abstract The winding device of wet w ire draw ing take2up which affects w inding quality directly and tw isting quality and efficiency of steel cord is key part in p roducing steel cord. The p rincip le, characteristic and app lication of three kinds of wet w ire draw ing take2up w inding way such as equal angle w inding, equal array p itch w inding and adjustable equal array p itch w inding were introduced. The sketch was given. It is pointed out that adjustable equal array p itch w inding centralize advantages of equal angle w inding and equal array p itch w inding together, realizes the flexible connection and control of take2up speed and pay2off speed, winding w ire is flat and smooth, internal and external layer is almost the same. Keywords steel cord; take2up; traverse unit; array p itch
(中国三江航天集团江北机械厂 , 湖北 孝感 432000)
摘 要 钢帘线收线机的张力波动直接影响钢帘线的质量 ,选择张力的控制方式十分重要 。说明收线机常用的几 种控制方式 ,分析其控制原理及优缺点 ,给出结构图 。机械摩擦式张力收线机主要是通过调节碟簧压力来实现恒 张力收线 ,使用中摩擦盘容易磨损 ,维护成本高 ;永磁式张力收线机是通过永磁滞差速装置实现恒张力收线 ,运行 时噪声低 ,无机械冲击 ;力矩电机驱动的收线机负载特性软 ,主要用于内放外收型捻股机 ;变频控制的收线能自动 跟踪收线过程中的张力变化 ,控制精度高 ,张力适应范围广 。 关键词 收线机 ;张力装置 ;张力控制 ;钢帘线 中图分类号 TG355. 8
2 收线机张力控制装置 钢帘线用工字轮收线机的张力控制方式有多
种 ,常用的有机械摩擦式 、永磁式 、力矩电机和变频 控制 4种 ,它们的原理和特点分述如下 。 2. 1 机械摩擦式张力控制
大多数钢帘线收线设备 ,如意大利 GCR 公司的 DTA 捻股机和德国 SKET公司的钢帘线捻股机 ,都 采用机械摩擦式差速器进行收线 ,结构如图 1所示 。 该装置主要由主动盘 、从动盘 、主轴和蝶簧组成 。根 据钢帘线收线张力要求 ,通过调整蝶簧压力来调节 主动盘和从动盘间的摩擦力 ,即可改变输出轴的力 矩大小 。机械摩擦式摩擦盘工作面在加工时对型 面 、摩擦材料及工艺的要求都很高 [ 1 ] ,收线过程中 , 摩擦材料由于机械摩擦引起温度变化及摩擦盘磨损 等 ,都会造成输出力矩的波动 ,引起钢帘线的收线张 力发生较大的变化 ,直接影响钢帘线的品质 。摩擦 盘严重磨损后 ,必须进行更换 ,整个过程比较繁琐 , 维护成本较高 。 2. 2 永磁张力控制
德国巴马格捻股机采用永磁滞差速装置 ,结构如
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第 1期
张兴宏 ,等 :钢帘线收线机的张力控制装置
Ten sion con trol dev ice of steel cord take2up
ZHAN G Xing2ho ng, ZHAN G Xiao 2lin, HU J ia ng2xia
( Ch ina S an jiang A erospace Group J iangbei M ach inery P lan t, X iaogan 432000, Ch ina)
Abstract The tension fluctuation of steel cord take2up affects steel cord quality directly. It is very important to choose control way of tension. Some common control ways of take2up are illustrated, and its control p rincip le, advantages and dis2 advantages are analyzed, structure diagram is given out. M echanical frictional type tension take2up realizes constant tension take2up by adjusting disc sp ring p ressure, friction disc wears easily and maintenance cost is high in using; permanent mag2 net type tension take2up realizes constant tension take2up by permanent hysteresis difference rotational speed device, there is low noise and no mechanical impact while running; load characteristic of take2up driven by torque motor driver is soft, it is mainly used for internal pay2off and external take2up type standers; the take2up of frequency control can track the tension change in the p rocess of take2up automatically, and its control p recision is high, tension adjusting scope is wide. Keywords take2up; tension device; tension control; steel cord
F ig. 3 S truc tu re ske tch o f va ria b le fre que ncy co n tro l de vice
3 结语 钢帘线收线张力的波动直接影响钢帘线的品
质 ,因此选择张力控制的方式极为重要 ,实际应用中 可根据不同类型的收线机进行选择 ,以上几种收线
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 36卷 第 1期 Vol136 No11
金 属 制 品 M etal969 / j. issn. 1003 - 4226. 2010. 01. 015
2010 年 2 月 February 2010
钢帘线收线机的张力控制装置
张兴宏 张晓林 胡江霞
力矩电机具有独特的电气特性 ,当负载增加时 , 电机的转速能自动随之降低 ,用在收线机上可使钢 帘线在收卷时的张力基本保持不变 [ 2 ] 。由于该系 列电动机具有较大的阻抗 ,堵转电流比普通电机小 , 且采用强迫通风形式 ,因此能长期运转在低速范围 内 ,结构简单 ,易维护 。可根据不同的钢帘线张力要 求 ,通过调压器调节力矩电机的输入电压来控制电 机的输出力矩 ,达到所需要的张力 。这种控制张力 的方式主要应用于内放外收型捻股机中 ,如 DT3G 和 DT4G型捻股机 。
第 36卷 第 1期 Vol136 No11
金 属 制 品 M etal Products
doi: 10. 3969 / j. issn. 1003 - 4226. 2010. 01. 016
2010 年 2 月 February 2010
水箱拉丝收线机的几种排线方法
于正雄
(江苏金泰隆机电设备制造厂 , 江苏 泰州 225400)
·53·
1—蝶簧 ; 2—从动盘 ; 3—主动盘 图 1 机械摩擦式差速器结构示意图 F ig. 1 S truc tu re ske tch o f m e cha n ica l fra c tio na l