张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响
冷轧机自动厚度和张力控制系统的张力目标值优化
本 钢技 术
２ １ 年第 ２ ０１ 期
冷 轧 机 自动 厚 度 和 张力 控 制 系统 的 张力 目标 值 优 化
村 上 晃 ， 中 山 万 希 志 ，前 田 恭 志 （ 日本 神 户 制 钢 技 术 开 发 总 部 ）
１ 绪 言
冷轧轧制是要提高轧制板材 的板厚精度及板
形质 量 。特别是 在轧机加 减速 时 ，随着轧 制速度 的
４ 轧制模 型
冷轧 机轧 制时不仅 要考虑 到板厚精 度 ，而且 还 要考 虑操作 的稳定 性及板 形质 量 ，所 以需要 考虑各
机架 的轧制力 。
各机架 的轧制力 模 型公式如 下
Ｐｉ （ ，Ｈｉ ｉ ｔ ｂ，ｋ，Ｐ ，Ｗ） ＝ Ｈ１ ，ｈ ，ｑｉ ，ｑ ｉ ｉ ｉ
．
速运行时，张力 目标值与高速运行为同一值时 ， 是
系数 等的轧 制模型 的误差 。
５ 阶段 张力 曲线的优化
张力 曲线 的优 化分两步 进行（ ５。 一 阶段 临 图 ）第 时 确定 包 含 板 厚 变动 及 轧 制力 变 动 的 目标 函数 的
重量 ， 在各个类别 中对应摩擦系数等的变化求得张
力 曲线 。
第二阶段 ， 为满足整个类别的张力曲线所定的
：
基
±
，
前方 张力 ；
．
ｑｆ：后 方张力 ； ６
轧 制速 度
ｋ ｆ： 变形 阻 抗 ；
图 ３ 张 力 曲 线
１ ３ ：摩擦 系数 ；
Ｗ：板 宽。
３ 张力 曲线类别
张力 曲线如图 ４ 所示 ，分别为按板厚及板宽分 类的图表汇总。具体说来 ，张力曲线的横轴 、 纵轴
制系统用 来控制板 厚及机 架 问的张力 。进行 张力 控
冷连轧机张力控制
一、冷连轧机的工作原理四机架冷连轧机的机械组成是由开卷机、四个连轧机架、卷取机等组成。
轧钢的轧制分穿带、建张、正常轧制和出钢四个阶段。
带钢经过开卷机后经酸洗、水洗到达第一机架，第一机架轧辊的带动电机通过电动使带钢穿过，依此法使带钢穿过二、三、四机架到卷取机，卷取机咬住带钢后，穿带结束。
在张力闭环控制投入之前，通过手动调节开卷机、四个机架轧辊及卷取机的速度来建立各机架间及开卷机与第一机架间第四机架与卷取机间的张力建张结束后，在不进行张力闭环控制情况下，靠各机架速度的搭配给定进行轧制。
当张力达到设定张力的100% 时，张力闭环控制投入运行，进入正常张力轧制阶段。
张力是联系各个机架参数的桥梁和纽带，在较大的张力条件下进行轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，这就要求张力的控制要合理，而张力控制系统是一个在高实时性要求下的变参数系统，所以对它进行实时快速的控制就显得非常必要了。
轧机张力的产生与测量张力是连轧过程的一个重要现象，各机架通过带钢张力传递影响，传递能量而相互发生联系，张力是由于机架间速度不协调而造成的，以两个机架为例，由于某种原因(外扰量或调节量变动时)而使1#轧机带钢出口速度减小(可以是轧辊速度减小，也可能由于压下率等其他工艺参数变动，造成前滑量减小)或使2#轧机带钢入口速度加大(原因也可以是轧辊速度变大或后滑量减小)，结果使1#~2#机架间的带钢产生拉拽，从而产生张力。
张力问题是连轧中的核心问题，大张力轧制是带钢冷连轧生产的一个重要特点，合理的张力制度，可以保证轧制过程稳定而且对成品带钢质量及带卷质量的控制有着重要的影响。
张力在轧制过程中的主要作用有如下几点：(1)防止轧件跑偏防止轧件跑偏是保证冷连轧能否正常轧制的一个重要问题。
在实际的生产过程中，轧件跑偏将破坏正常板形，引起操作事故甚至设备事故,特别是在开坯时，需耗费很多时间，甚至采用停机、抬辊等办法来纠正，直接影响生产效率，因此，在轧制过程中必须尽量地防止轧件跑偏现象的发生。
冷轧后带钢处理线卷取张力控制
冷轧后带钢处理线卷取张力控制杨光（迁安市思文科德薄板科技有限公司，河北064400）内容摘要：主要介绍了在冷轧后带钢处理线卷取作业中张力控制系统的原理及应用，适用于脱脂、连续退火线、重卷、镀锌、镀锡等机组。
关键字：张力控制、带钢处理线Coiling tension control of strip steel after cold rollingYang guang(Qian'an City SWKD Co. Ltd. cod sheet,hebei 064400,China)Content summary: mainly introduces the principle and application of tension control system in coiling process of cold rolledstrip,Apply to degreasing, continuous annealing line, heavy coil,zinc plating, tin plating and other units.Keywords: tension control, strip processing line引言：目前就轧后带钢处理线卷取方式多采用张力控制，较之速度控制系统，张力控制系统能保证产品质量及工艺的连贯性，所以张力控制系统开发的是否完善，不仅会影响到机组工艺的连贯性，还会导致产线产品质量出现问题，因此张力控制系统是否完善也成为了机组自动化开发维护人员值得研究的课题。
我公司现阶段除已建成一条80万吨酸连轧机组外，还有电解脱脂、罩式退火炉、平整机组及电镀锡机组，近期的产品升级改造项目——连续热镀铝锌项目也将于年底投入生产，这其中除了罩式退火炉外，其他机组卷取均采用间接张力控制系统。
而对于因卷取张力控制不完善造成的问题也是本文研究的主要课题。
一、张力控制系统概述张力控制系统在控制方式上分为直接张力控制和间接张力控制，在工艺控制上分为恒张力控制和非恒张力控制。
张力对冷轧板带变形的干预作用
张力对冷轧板带变形的干预作用摘要：在轧制生产的过程当中会对板带施加张力，这是保证轧制过程当中能够顺利进行的主要方式。
在70年代末，意大利的一位相关学家提出了张力改变后，能够改变冷轧板的形状，这个理念一经提出，就得到了许多的实验，在实验的过程当中发现张力的改变，确实能对冷轧板的厚薄程度造成影响。
本次研究基于这一理论，探讨张力对冷轧板带造成的影响。
关键词：张力；冷轧板带；变形复杂的板带材通常无法用简单的板凸度来进行表述，比如1/4边浪，中浪，和边浪以及复合浪等都是无法用简单的板凸度来进行阐述的。
而影响板带的形状的因素也较多，通常来说有轧辊辊形、工艺以及板带材构成。
在冷轧板制作的过程当中，如果张力不均匀，就会导致冷轧板出现边缘断裂。
一旦出现边缘断裂，很容易造成危险事故，这类危险事故会对工作人员的生命安全造成威胁，因此为了防止冷轧板带的边缘断裂，就必须要增加冷轧板带的制作工程，使得张力均匀施加。
一、张力张力是指物体在受到一定的拉力作用时，存在于物体内部但是垂直于物体与张力面接触两点的一种相互牵引的力量。
比如被拉伸的绳段，绳段内部就有张力，绳段内部和绳段的两端形成了相互作用力。
张力也存在于弦的内部，如果把弦考虑成两个部分，那么张力就会对这两个部分产生一种相互拉扯的力量。
在弦被拉扯的过程当中，如果张力过大，就会导致弦的断裂，如果张力小且能够控制，就会产生弦的震颤。
通过张力的大小，就能够调整弦发出的声响和发出声响的频率，因此许多演奏者在进行演奏时，通常是靠张力来调整弦的音高的。
通常来说，如果将弦紧绷那么张力也会随之增加，拉的长度较小时，需要采用胡克定律来描述这个张力是否大或者小。
张力的含义具有以下几点。
1.张力是一对互相平衡的力量，能够引起物体的身长，在物体的身长过程当中，维持物体的平衡。
2.在一些富含弹性的物体被拉伸时产生的力叫做张力。
3.在哲学当中张力的含义指的是矛盾和不相融合的意思。
4.小提琴弦在波动时产生的力量[1]。
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。
冷连轧张力控制的优化
— ｎｌ
（ 直接影响轧机 的 Ａ Ｃ张力控制 系统 ，并 间 Ｔ 机架或第 １ 机架乳化液润滑不足 ； （ ４ ）第 机架 或第 １ 机架 电机传动出现故障； （ ５ ）第 ｉ 机架和 第 ｌ 机架间坝辊或测张辊旋转不 良或测张计 出现 故障； （）带钢原料存在厚度波动等 。 ６ 接影 响 Ａ Ｃ厚度控制 系统 ，进而影响带钢板形 和 Ｇ 厚度精度 。同时 ， （ 也影 响各机架 电机 的电
ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ． Ｋｅ ｏ ｄｓ Ｃｏ ｄ Ｔ ｄ ｍ ｌｉｇ； Ｔｅ ｓｏ ｙＷ ｒ ： ｌ ａ ｅ Ｒｏｌｎ ｎ ｎ ｉ ｎ； Ｂｅｗｅ ｎ Ｓ ｒ ｎ ｓ； ＥｘｔＣｏ ｌｎ ｔ ｅ ｔａ ｄ ｉ ｉｉ ｇ
１ 前 言
张力 是冷 连 轧 生产 过程 中控 制 的重 要 参数 ， 能 否实 现 高 精 度 的张 力 恒 定控 制 ，不 仅 关 系到
波动出现堆钢 、断带 、跑偏事 故目 而导致生产 ，从 节奏缓慢 、产 量低 ；在质量方面 ，出现因张力 波动 导致带钢厚度超差 、局部浪形等 。 （ Ｔ ）波动 主 要分为 ： （ １ ）上下游机架 间张力波动 ； （）单一 ２
则 导 致 第 ｉ 架 和第 １机 架 间 出 现堆 钢 事 故 。 机
２ 张力对冷连轧生产 的影 响与优化
２１ 原理 分析 ．
向延 伸 ，使 之 均匀 化 ，改 善板 形 ； （） 张力 可 ２ 消 除 轧制 过程 中 出现 的带 钢 跑偏 、撕 裂 、断 带 张 力 轧 制 ，即带 钢 在 轧 辊 中变 形 是 在 一 定 等 现象 。 （） 张 力轧 制 可降 低轧 制力 ，有利 于 ３ 轧 制更 薄产 品１ ３ １ 。
生 产 是 否 稳 定 、顺 利 ，更 影 响 到 带 钢 的 质 量 。
冷轧生产线中张力检测信号的处理策略研究
冷轧生产线中张力检测信号的处理策略研究摘要：文章首先从操作原理与公式表达两个角度出发，对冷轧生产线中张力检测信号处理的技术原理进行了探讨。
其后，以湛江三高炉系统冷轧工程连退机组三电系统为案例分析对象，阐述了冷轧生产线中张力检测信号处理的应用背景，并由此提出了相关处理条件与处理要点。
最后，结合滤波处理、角度补偿处理、平滑处理、风险处理四个部分，研究了冷轧生产线中张力检测信号处理的主要技术方法。
关键词：冷轧生产线；带钢张力；张力检测信号；信号处理技术引言：在冷轧生产过程中，带钢张力控制是极为关键的技术环节。
若带钢张力控制的效果不佳，不仅会对产品的生产质量造成负面影响，还会引发设备、经济、安全等多方面的生产风险。
进一步来看，带钢张力的直接控制是以张力检测信号作为主要依据的。
所以，为了保证冷轧生产线的安全稳定运行，有必要对张力检测信号的处理策略展开研究分析。
1 冷轧生产线中张力检测信号处理的技术原理在冷轧生产线中，对生产系统张力信息的检测采集主要是依靠张力仪实现的。
通常情况下，张力仪主要由压头和信号处理单元两部分组成。
其中，压头数量多为2个，用于通过物理作用感知带钢张力，并生成相应的压力信号。
在冷轧生产系统中，压头的安装位置通常在张紧辊的轴承座与机械框架之间。
信号处理单元主要由控制模块、接线端子箱以及隔离放大器三个部分组成。
当压头受力后，其生成的压力信号便会自动传输给信号处理单元，并经过过滤、放大、转换等处理后，输出为用于表示冷轧生产中带钢张力的数字信息。
其后，数字处理系统再将动态获取的张力信息发送给自动化生产控制系统，便可实现钢带张力的精准控制与风险监测。
最后，钢带张力在系统控制下完成调整后，张力仪仍会将新的张力信息反馈给自动化生产控制系统。
由此，便会形成持续性的控制闭环，从而为冷轧生产线的良性运转提供保障[1]。
在张力检测信号处理技术的公式表达方面，主要按照压头所受作用力类型的差异分为两种：若压头所受作用力为水平向，则公式为；若压头所受作用力为垂直向，则公式为。
轧制厚度及板型控制
轧制厚度及板型控制导读：就爱阅读网友为您分享以下“轧制厚度及板型控制”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 厚度自动控制和板形控制项目1 板带材轧制中的厚度控制项目2 横向厚差与板形控制技术项目1板带材轧制中的厚度控制一、厚度自动控制的工艺基础 1.p-h图的建立（1）轧制时的弹性曲线轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。
轧出厚度：h=S0 +P/K―――轧机的弹跳方程S0 ――空载辊缝P――轧制压力K――轧机的刚度系数根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）――轧机弹性变形曲线，用A 表示。
A（2）轧件的塑性曲线根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线――轧件塑性变形曲线，用B表示。
B（3）弹塑性曲线的建立将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐标系中，称为弹塑性曲线，简称P-h图。
注意A线与B线交点的纵坐标为轧制力A线与B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度2. p-h图的运用由p-h图看出：无论A线、B线发生变化，实际厚度都要发生变化。
保证实际厚度不变就要进行调整。
例如：B线发生变化（变为B‘），为保持厚度不变，A线移值A＇，是交点的坐标不变。
C线――等厚轧制线作用：板带厚度控制的工艺基础板带厚度控制的实质：不管轧制条件如何变化，总要使A 线和B 线交到C线上。
p-h图二、板带厚度变化的原因和特点影响板带厚度变化的因素：1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓变形抗力对轧出厚度的影响2、来料厚度不均匀的影响来料厚度↓→压下量↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓来料厚度对轧出厚度的影响3、张力变化的影响张力↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓张力对轧出厚度的影响4、轧制速度变化的影响通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。
摩擦系数↓→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓摩擦系数对轧出厚度的影响5、原始辊缝的影响原始辊缝减小，板厚度变薄。
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张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响
摘要：在冷轧产线中带钢厚度偏差是轧机厚度控制面临的一个主要问题，是影响产品质量的重要因素，而根据经验发现厚度偏差主要表现在带头带尾以及轧机提速和降速过程中。
通过长时间对厚度偏差规律的摸索和总结，重点要对轧机的速度控制和张力控制进行优化，从而使带钢的厚度偏差问题得到很好的解决。
关键词：厚度偏差张力控制速度控制
五机架六辊冷轧连轧轧机作为当今世界上比较先进并且技术比较成熟的轧机系统，普遍应用于各大行钢铁企业，而其设备的强大功能以及复杂的控制系统也使得此类轧机需要极高的控制水平才能生产出预期的高质量冷轧板材，而厚度控制作为影响冷轧带钢产品质量的一项重要指标，直接决定着轧机能否发挥其最大的生产潜力，创造更多的效益。
此类轧机在具备高精度控制水平情况下轧制的成品厚度可覆盖0.15mm-2.5mm。
精确的厚度控制对设备精度及控制精度要求极高，轧机系统中的任何一环不论是现场硬件设备还是软件控制程序出现问题都会直接影响产品质量。
而带钢厚度不符，偏差达不到产品要求就是影响冷轧带钢质量的一个重大难题，厚度控制不稳定，就会导致产线出现大量的协议品和废品，严重影响带钢质量，造成大量经济损失。
通过对某机组长时间的厚度偏差规律的摸索和大量数据的分析，
发现厚度偏差主要出现在以下两个过程中，这就为问题的定性提供了一个基本的方向。
首先是轧机起停车阶段，轧机的起停车情况主要发生在轧机换辊和发生事故时的非计划停车。
由于机组当时处于调试阶段，设备故障率比较高，轧机起停车的次数和频率比较高，在生产过程中，通过轧机出口测厚仪监控发现，在轧机停车后再次启车时，成品厚度波动比较大，当成品厚度小于1mm时，厚度偏差范围在±80um；当成品厚度大于1mm小于1.5mm时，厚度偏差范围在±120um；当成品厚度大于1.5mm时，厚度偏差范围在±150um；其次是轧机加减速阶段。
轧机的加减速主要包括轧机过焊缝时的升降速和酸洗段出现异常情况降速时，轧机随之降速。
在生产过程中观察发现，在轧机加减速阶段，轧机出口成品带钢的厚度波动也比较大，当成品厚度小于1mm时，厚度偏差范围在±10um；当成品厚度大于1mm小于1.5mm 时，厚度偏差范围在±14um；当成品厚度大于1.5mm时，厚度偏差范围在±20um；虽然在轧机加减速阶段，厚度波动没有超出公差允许范围，但是对于通板目标厚度命中率，特别是对焊丝钢等对厚度精度要求比较高的板材影响比较大，对产品厚度精度控制有很大影响。
通过以上数据摸索与总结，轧机厚度控制和张力控制是解决厚度波动的突破口。
现阶段此类轧机通用的厚度控制方法就是AGC液压辊缝控制以及精确的带钢张力控制。
而经典的AGC控制包括监控AGC、前馈AGC以及秒流量AGC。
监控AGC是利用轧机某一机架后设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比，得到的偏差用于计算轧机辊缝的补偿量，以达到减小厚度偏差，保证厚度精度，
这种方式属于反馈调节方式；前馈AGC是利用轧机某一机架前设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比，提前计算出本机架的辊缝补偿量，已达到纠正厚度偏差的目的，这种方法属于预防调节方式，能够预先对厚度进行调节；秒流量AGC则是根据轧机前后带钢金属体积不变原理，在不考虑带钢宽度的微小变化的前提下，利用带钢在轧机前后速度反馈和厚度的反馈数据实时对机架辊缝进行补偿调节，以实现本机架带钢厚度的精确控制。
而轧机另外一项重要的控制功能就是带钢张力控制，带钢的连续生产以及精确的厚度的控制都离不开机架间精确的张力控制，而机架间的张力控制是通过调节轧机运行速度和轧机辊缝实现的，精确的轧机速度调节和辊缝调节是保证张力稳定的基础。
为消除轧机产生的带钢厚度偏差，通过对轧机控制系统中影响到带钢厚度控制的主要因素包括AGC自动厚度控制系统和TLC张力控制系统的分析和总结，发现张力控制中的速度控制存在调节过快不稳定的现象，同时速度补偿值会出现非正常的积累现象。
可以通过对控制系统采取以下措施达到对张力控制的优化。
1、张力控制主要是速度控制和辊缝控制，本机组通过数据分析发现个别机架速度调解过程中存在跟随不同步现象，导致张力调节不稳，此现象可通过调整轧机主传动速度环比例系数，使各机架的响应速度和响应时间能够同步，从而消除由于个别机架调节过快或者过慢导致的速度不匹配现象。
2、二、三、四机架TLC控制中增加了补偿清除功能。
TLC张力控制中的TLC（S）速度控制只在低速过程中使用，当提速到设定值以上后会转换为TLC（G）控制，但原程序中当TLC（S）速度转换为TLC（G）辊缝控制后，TLC（S）速度控制中的速度补偿值会被锁定到系统当中，不被清除，这时就会影响到TLC（G）辊缝控制。
现将程序中加了一个TLC（G）辊缝控制连锁，即当TLC（S）速度转换为TLC（G）辊缝控制后就将原速度补偿值清除，而这个补偿值的清除是经过一个斜坡功能完成的，并不是突然就将补偿值消除，这就减小了参数切换过程中对系统的冲击性。
经过本程序的完善和修改，以及主传动的系数的修改，现四五机架间的张力反馈有了很大的改善。
通过完成以上的控制系统优化工作，成品带钢的厚度控制精度得到了很大的提高，极大的降低了厚度超差现象。
结语
冷轧轧机的厚度控制属于高精度控制，影响控制稳定的因素也很多，除了上述所述的张力和速度因素外，轧辊的粗糙度、硬度、温度、乳化液的浓度、温度还有设备的安装精度和轧制线等因素都是影响到厚度控制的因素，当出现厚度控制不稳定的情况时，要对多方面影响因素进行分析，并对大量数据进行积累处理才有可能真正找到问题所在，而往往找问题都是一个艰苦分析和不断验证的过程，一项一项的排除各种影响因素才能最终确认问题原因，并对症下药。
参考文献：
1．孙一康，带钢冷连轧计算机控制冶金工业出版社2002 2．孙一康，童朝南，彭开香，冷轧生产自动化技术，冶金工业出版社，2006
3．丁修堃，轧制过程自动化，冶金工业出版社，2005。