连轧中的张力控制
连轧时的张力设定计算和张力的自动控制
（3）双机连轧时的无张力控制系统 首先，当轧件在R3机架中进行轧
制，而尚未进人R4机架之前，R3机架 的压头(LC)测出其轧制压力，经乘法 器和求和放大器将力臂值a计算出来， 并在采样保持器中记忆保持，作为轧
件在R3和R4机架中进行双机连轧时计 算轧制力矩之用。
然后，当轧件在R3和R4机架只进
转矩原则进行张力恒定的控制。
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2. 方法一的讨论 （1）控制系统的组成——二部分构成 电枢电流控制部分：它是通过调节电
动机电枢电压来维持 Ia恒定。 磁场控制部分：它是通过调节电动机
的励磁电流，使磁通Φ随着钢卷直径D 成正比例变化，从而使Φ/D的比值保 持恒定。
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（2）控制系统的调节
∵
，而 Ia较小，U或E的微小
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由此可见：热轧时所谓的“无张力自动 控
制”，其实质为微张力控制，
以达到轧件尺寸、形状准
确，轧制过程稳定的目的。
应用：无张力自动控制技术主要应用于
难以形成活套的场合，如：热轧
带钢的粗轧连轧机、大中型型钢
轧机、线材棒材的粗轧和中间轧
机，得到广泛地采用
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二、无张力自动控制的方式
1. 方式——通常有三种 电流记忆方式 （简称为AMTC） 力矩记忆方式 轧制力矩-轧制压力记忆方式（简称为
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（2）动态速降：
= (2%~3%)nmax
或
（3）活套量的形成 ：因动态速降造成 vH(i+1) ＜vhi，而动态速降的恢复时间约 为 03s~0.5s，因而在 i 和 i 十 1 机架之 间便形成了一定的活套量Δld， Δld值较 小，一般为30~50mm ⇒ 微套量小张力 连轧是当代宽带钢热连轧的一个重要 特点。
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。
棒材连轧机组自动化系统构成及微张力控制
棒材连轧机组自动化系统构成及微张力控制摘要：对某轧钢厂小型棒材连轧机组自动化系统布局、设备选型和功能进行了介绍，目的对类似轧钢行业在自动化系统设备设计和选型过程中提供一个借鉴和帮助；通过重点介绍微张力控制原理、微张力采集、微张力在交流／直流电机中的计算以及工程实现方法，对微张力控制在工程中的实际应用提供一个思路和方法。
此自动化系统设计合理，布局紧凑，微张力控制运行稳定。
某轧钢厂引进国外棒材连轧技术加热炉由法国STEIN公司提供，轧机设备由意大利POMINI公司提供，电气商为德国SIEMENS公司。
连轧机组由18架轧机和4架减定机组成，设计能力为年产60万t棒材，于2000年建成投产，产品覆盖从螺纹钢10X3的三线切分到ø65mm圆钢。
1 自动化系统的布局和设备选型某轧钢厂棒材连轧机组自动化系统自顶向下分为3级，即过程控制级、基础自动化级和传动及仪表级，如图1所示。
过程控制级选择高档的SIEMENS的PC网络服务器作为人机界面HMI和计算机二级PLC服务器；各级系统软件选用微软WINDOWSNT4.0作为基础软件平台；计算机二级系统用ORACL正数据库和VC++6.0语言作为应用软件的开发平台；各操作台的人机口使用SIEMENS的WINCC软件作为应用软件；基础自动化使用SIEMENS的PCS7 V4.0作为应用软件开发平台；PDA数据采集系统使用IBA公司的PDA软件作为数据采集应用软件平台，原来系统软件为WINDOWSNT4.0现升级为WINDOWSXP系统。
基础自动化加热炉燃控系统由法国STEIN公司提供，采用德国SIEMENS公司PLC，CPU型号为CPU414-2DP；其它控制系统PLC由德国SIEMENS公司提供，全部采用CPU型号为CPU416-2DP。
各PLC与工程师站（PC机）采用MPI接口通信，波特率设定为187.5kb／s。
各PLC之间的通信采用工业以太网（industry ethernet）通过CP443-1板通信。
热连轧带钢张力控制问题及对策
热连轧带钢张力控制问题及对策作者：张自强来源：《消费导刊》2015年第03期摘要：保证带钢正常连轧的基本条件是各机架在单位时间内的“金属秒流量”相等。
从现有的带钢连轧工作来看，连轧张力问题的控制技术，通常都采取各种措施来加强控制而避免其发生不正常情况，目前的热连轧带钢采取了一些新的工艺和新的控制处理方法，其短期内的工作比较理想，但要保持长期运转正常，还应该从不同的角度着手，制定多元化的张力控制对策，确保热连轧带钢生产过程平稳，创造出更大的经济效益。
关键词：热连轧张力控制对策对于热连轧而言，从工艺要求和轧机控制方便性的角度考虑，希望采取无张力轧制，使各机架的“金属秒流量”始终相等。
但是，对于我国而言，目前的技术体系和操作手法还不是很完善，无张力轧制的应用还没有到时机。
因此，现阶段的热连轧带钢张力问题，还是比较严重的，如果不能得到有效的控制，势必会导致各项工作出现滞缓，不仅仅是造成经济上的损失，还会影响其他工作的顺利展开。
在此，本文主要对热连轧带钢张力控制问题及对策展开分析。
在此基础上提出张力控制措施和办法。
一、无活套微张力控制在目前的生产制造中，热连轧带钢张力问题，已经导致很多的企业出现了生产下降的问题，如果不采取有效的措施，势必会对连轧生产过程产生很大影响。
在长期的研究中，无活套微张力控制，是一种可行性较高的方法，该方法比较容易操作，且在张力的控制上，不会造成反复的现象，收到了应有的良好效果。
（一）双机架微张力控制电流比较法无活套微张力控制方法，是目前广泛应用的方法之一，对热连轧带钢的张力控制产生了很好的效果。
在应用该方法的过程中，可首先推行双机架微张力控制电流比较法，顾名思义，该方法主要是在电流上进行控制。
在连轧生产过程中，热连轧带钢的张力出现，已经成为了一种不可避免的情况，为此，双机架微张力控制电流比较法，就是从日常生产中出发的。
当扎件咬入第一个轧机，并且没有咬入第二架轧机的时候，工作人员可以对第一架轧机的电流，进行多次采样工作，将得到的样本来求出平均数值。
太钢2250mm热连轧卷取机的张力控制
头部 张力 ； ： 最大张力 ； ： 头部结束张 Ｃ Ａ ＧＮ Ｈ Ｎ ＩＧ
力２ ； ： 头部结束张 ３ ： ； 中部卷取张力 ；ｚ Ｔ－ 精轧
控制时， 结束对单位张力的修正。 ２ ． 钢卷卷径的计算 ．２ ３ 钢卷卷径的计算有两种计算方法 ， 即速率 （ ） 。 计算法和卷钢圈数 （ 。计数法 ， Ｄ） 它们间的关系见图 ２ 在卷取负荷接通 １ Ｓ ， 。 ５ 前 由速率 （ 计算法计算 Ｄ）
动 ， 带 钢在层 流冷却 辊道 上保持 一个 向前 的张力 ， 使
卷取张力控制就是保证在卷钢过程 中， 带钢承 受恒定 的张力 ， 以保证卷取的平滑和紧固， 从而获得 良好 的成 品质量效 果 。恒 张 力控制 系统一 般有 直接 法和 间接法 两种［］ 接法是 通过 张力计 直接 检测 １ 。直 张力 ， 构成张力闭环控制 ， 它的精度受 到张力计精度
张力控制的效果。 ２ 张力力矩计算 （ ） ． ３ 张力力矩是卷筒电机力矩 的主要组成部分 ， 它 取决于不断变化的钢卷卷径值及 Ｌ 下送 的单位张 ２ 力给定值 、 带钢的宽度、 厚度及张力斜率等设定值。 其中单位张力设定模型及钢卷直径的计算精度是该 过程的控制难点 ， 它们直接影响着钢卷卷取的成败 。 其计算关系如下所示 ：
线减小 ，当卷径达到 Ｄ 时减小到 ｚ ，当卷径达到 Ｄ 时减小到 Ｚ 当卷径达到Ｄ 时减小到 Ｔ 这样 ， １ 。 在带钢头部就有一较大的张力， 以保证带钢头部能够 卷紧紧地缠绕在卷筒上。 在钢卷 中部 ， 单位张力保持 不变 ， 此时张力 力矩随着钢卷卷径 的变化而变化 ，以适应不断增大 钢卷的要求 ， 从而保证带钢中部卷形的稳定性。
ｎ ：
，
平稳过渡 ， 又保证了尾部卷形的质量。 １ 单位张力的修正 １ 夹送辊力矩监控补偿 ） ） （ 。
过程控制工程冷连轧张力控制
的实际张力值与给定的张力参考值相比较，将形成的偏差信
号传给张力控制器，张力控制器的输出作为下游机架轧辊线
速度的附加调节量。如果机架间的张力低，则增加轧辊线速
度，反之亦然。
1/2/2024
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Vref
数字
A/D
速度
滤波器
转换器
测量值
速张度力调调节节器器
Vact 速度调节器
+
－
+ 计算附加 +
－
速度值
结果使第i和i+1机架间的带钢拉伸而张力增大。
第i机架
第i+1机架
Vi
Vi+1
Ti-1
Ti
Ti+1
1/2/2024
4
l
张力的自然调节特性
带钢拉伸后速度不协调将产生张力变化，这只是问题的 一个方面，张力的变化反过来又将影响前后机架带钢的出口 和入口速度，而且其影响的方向是使速度趋向于新的协调。 例如当张力增大反过来使第i机架的前滑量加大，使i机架带 钢出口速度增大，同时又使i+1机架后滑量增大，使带钢入 口速度减小。机架间带钢张力的这种特性又被称之为“张力 的自然调节”。由于机架带钢张力具有自然调节的能力，因 此如果相邻两机架的速度出现小幅度的不协调，张力会自然 的减小或增大，从而使速度趋向新的协调，达到一个新的平 衡状态，这就使轧制过程中机架间速度的匹配调节变得相对 容易了。
的具
体公式代入。 vi v0i 1 fi
v' i1
v0i1
1 i1
i
E l
v0i1 1 i1 v0i 1 fi dt
❖ v0i、v0i1 ——第i机架和第i+1机架轧辊转速；
1450mm酸连轧机组活套张力控制
1450mm酸连轧机组活套张力控制冷连轧活套张力控制的动静态精度对于稳定轧制过程至关重要。
在结合活套张力控制原理的基础上设计出1 450 mm 冷连轧机活套电气控制系统，详细介绍了活套张力控制系统的控制原理及实现方案，对惯性力矩、弯曲力矩和摩擦力矩进行补偿，随后分析活套的运行情况。
实践证明此活套控制系统具有较好的控制效果，满足生产工艺的要求。
标签：冷连轧机;活套;恒张力控制;S120交流传动装置1、概述在冷轧带钢控制系统中，为保证产品质量和工艺过程稳定，无论是冷连轧机还是可逆冷轧机均需要稳定的张力控制。
按照不同的工艺要求：较典型的张力控制方法有间接张力控制和直接张力控制，间接张力控制常用于开卷、卷取、活套的控制;直接张力控制则用于精度较高的张力控制系统，冷连轧生产中常用于机架间的张力控制。
文中所设计的1450mm 6辊5机架酸连轧机组已于2019年初正式投产，其活套控制系统采用间接张力控制。
在活套的控制系统中，活套不仅需在同步运行时保持张力恒定，且要求系统能准确地在加减速过程中进行动态力矩补偿，并根据活套车的位置对张力给定进行修正。
2、入口水平活套2.1设备组成入口活套为水平活套，活套系统由活套车、活套车驱动装置、活套门、底部带钢支承辊、换辊小车和钢绳缓冲装置组成。
活套车上设有带钢转向辊、滑轮组及带钢支承辊和车轮，活套车的一侧设有水平滚轮，通过偏心轮来调整滚轮的开口度。
活套车上带有滑槽用以控制活套门的关闭。
活套车车体为焊接钢结构框架。
活套车驱动装置由电机减速机驱动，并保证活套车时刻处于可控状态。
当活套车运动时，设在活套车上的滑槽引导与活套门关联的连杆机构开始转动并带动活套门开闭。
活套门用于支撑存储的带钢，安装在活套车行进方向的两边，通过连杆机构由活套车驱动来完成开闭摆动。
底部带钢支承辊用来支持底部存储带钢的运行。
2.2设备性能酸洗入口活套由3臺电机组成，电机参数如下：其交流传动采用西门子公司交流传动装置，型号为：S120系列。
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。
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第1讲 连轧与张力
在连轧生产中，张力影响其他工艺参数，其他工艺参数亦决定着张力，因此，张力是纽带，张力调节是最敏感的调节量，研究连轧，必须研究张力。
所以对连轧与张力的研究有着重要意义。
1、连轧的基本概念
所谓连轧是指轧件同时通过数架顺序排列的轧机进行的轧制，各轧机通过轧件而相互联系、相互影响、相互制约。
从而使轧制的变形条件、运动学条件和力学条件具有一系列的特点。
具体内容如下。
A 连轧的变形条件
为保证连轧过程的正常进行，必须使通过连轧机组各架轧机的金属秒流量保持相等，此即所谓连轧过程秒流量相等原则，即
====n v F v F v F h n 2h 21h 1 常数
或 ====n n n v h B v h B v h B h 2h 221h 11 常数 如以轧辊速度v 表示，则式1-17可写成
()()()n n n S v F S v F S v F h 2h 221h 11111+==+=+
在连轧机组末架速度已确定的情况下，为保持秒流量相等，其余各架的速度应按下式确定，即 n i S F S v F v i
i n n n i ，，；）（）（2111h h =++= 如果以轧辊转速表示，则公式1-18可写成
()()()n n n n S n D F S n D F S D F h 2h 2221h 111111n +==+=+ 秒流量相等的条件一旦破坏就会造成拉钢或堆钢，从而破坏了变形的平衡状态。
拉钢可使轧件横断面收缩，严重时造成轧件断裂；堆钢可造成轧件引起设备事故。
B 连轧的运动学条件
前一机架轧件的出辊速度等于后一机架的入辊速度，即
1H h +=i i v v
C 连轧的力学条件
前一机架的前张力等于后一机架的后张力，即
===+q q q i i 1H h 常数
应该指出，秒流量相等的平衡状态并不等于张力不存在，即带张力轧制仍可处于平衡状态，但由于张力作用各架参数从无张力的平衡状态改变为有张力条件下的平衡状态。
在平衡状态破坏时，上述三式不再成立，秒流量不再维持相等，前机架轧件的出辊速度也不等于后机架的入辊速度，张力也不再保持常数，但经过一过渡过程又进入新的平衡状态。
2、如何理解理论的连轧和实际连轧的关系
（1）为保证连轧过程的正常进行，理论上要求通过连轧机组各架轧机的金属秒流量必须保持相等。
（2）实际的连轧过程中通过连轧机组各架轧机的金属秒流量肯定不等。
（3）如果按照理论上相等金属秒流量所对应的工艺参数对每架轧机进行设定，进行轧钢，那么钢是不能顺利生产出来的。
（4）那么如何才能保证连轧的顺利进行呢？
采用的手段是大断面采用张力轧制，小断面采用活套轧制。
（5）张力轧制能保障连轧的顺利进行吗？活套轧制能保障连轧的顺利进行吗？
3、实际的连轧过程是一个非常复杂的物理过程
当连轧过程处于平衡状态（稳态）时，各轧制参数之间保持着相对稳定的关系。
然而，一旦某个机架上出现了干扰量（如来料厚度、材质、摩擦系数、温度等）或调节量（如辊缝、辊速等）的变化，则不仅破坏了该机架的稳态，而且还会通过机架间张力和出口轧件的变化，瞬时地或延时地把这种变化的影响顺流地传递给前面的机架，并逆流地传递给后面的机架，从而使整个机组的平衡状态遭到破坏。
随后通过张力对轧制过程的自调作用，上述扰动又会逐渐趋于稳定，从而使连轧机组进入一个新的平衡状态。
这时，各参数之间建立起新的相互关系，而目标参数也将达到新的水平。
由于干扰因素总是会不断出现，所以连轧过程中的平衡状态（稳态）是暂时的、相对的，连轧过程总是处于稳态→干扰→新的稳态→新的干扰这样一种不断波动着的动态平衡过程中。