张力辊是什么意思(冷带钢厚度控制—2)

Posted 2023-05-25

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张力辊是什么意思(冷带钢厚度控制—2)

10．怎样利用弹塑曲线(P-H图)来分析轧机调整过程?

从上题可知，P-H图可综合分析轧件与轧机间相互作用力和变形的关系。利用P-H图还可以形象地分析造成带钢厚度差的各种原因及轧机的调整过程。

(1)轧辊的热膨胀与轧辊的磨损。这些缓慢变化量都使辊缝So发生变化，出口厚度由h变为h′或h″，操作中可移动压下δS来补偿实际辊缝变化(图3-64a)。

(2)来料厚度增加δH(图3-64b)。原来轧制力为Pz，轧出厚度为h，当坯料厚度增加δH时，塑性曲线由2变到3，轧制力变为 Pz′，轧后厚度变为h′。为了消除厚度差δh，需移动压下δS，弹性曲线由1变到4，轧制力变为Pz″，使轧后厚度保持h不变。

(3)轧件变形抗力的波动。轧件变形抗力增高时，塑性曲线由2变到3(图3-64c)，轧制力Pz变到了Pz′，轧后厚度变为h′。为了消除厚度差泐，使弹性曲线由1变到4，轧制力变为Pz″(图3-64c)。

(4)当来料厚度增加δH时，塑性曲线由2变到3，也可改变张力使塑性曲线由3变到4，轧后厚度仍保持h不变(图3-64d)。

a-辊缝波动调压下δS；b-δH波动调压下δs；c-变形抗力波动调压下δS；d-变形抗力波动调张力

11．轧机刚度与调节板厚有什么关系?

上题已定性地分析了P-H图与调节板厚的关系。下面定量分析轧机弹塑曲线与板厚差和板厚控制的关系。

如图3-65所示，当压下移动δS时(即轧机的弹性曲线由1变到2)，这时轧件实际增加压下量为δh，δh与δS的比值称为压下效率Ks，也称为辊缝传递函数或机座转换系数。

举例说，如果压下效率Ks=0.5，即δS=2δh，压下螺丝调整值δS应为所需压下厚度滟的两倍。Ks值决定于轧机刚度系数 K和轧件塑性系数M。从上式可知，轧机刚性越好，压下效率Ks越大，即在相同的厚度偏差δh下，可减少压下螺丝调节量δS。知道K和M值后，就可求得压下效率Ks。

在厚度自动控制系统中，在得到轧件厚度偏差信号δh后，用‘比例放大器的1／Ks倍，使输入控制压下信号为δS。

12．什么叫预控(前馈)厚度自动控制(AGC)?

为了克服反馈控制的滞后现象，厚度自动控制系统可采用预控原理来调厚。由测厚仪测出人口带材的实际厚度H＊，当它与给定值再相比有偏差δH时，可预先估计出将产生的出口厚度偏差δh，由此预先确定应有的压下调整值δS值；然后根据该检测点进入轧机的时间，并考虑压下移动所需的时间提前进行控制。

δH、δh和δs之间的关系可用图3-66求得。

所以

图3-66坯料厚度偏差6H与轧出厚度偏差大的关系

而

所以

即

由上式可知，若坯料塑性系数M大，轧机刚度系数K较小，则要调整的压下量就大；反之，坯料塑性系数M小，轧机刚度系数 K大，则轧机要调整的压下量就小。根据轧机的刚度系数K和塑性系数M，由入口测厚仪检测到的人口厚度偏差δH，便可由上式求得预控压下调整量δS。计算公式的精度直接影响预控精度。

13·怎样用压力信号来调节板厚(P-AGC)?

利用轧制力P来间接测量轧件厚度，然后调节辊缝进行厚度控制，故又称为压力一厚度自动控制(P-AGC)，是目前应用较广的一种形式。这种方法是应用测压仪测出轧件轧制力后，通过弹跳方程式间接得出轧件的厚度或厚度偏差。然后根据计算得到的轧件厚度偏差来调节辊缝，控制板厚。间接测厚法，由于得出的轧件厚度是处在轧辊辊缝中轧制的轧件厚度，所以信号传递时差小，能较好地改善轧件的厚度偏差，同时测量装置简单，便于维护。这种方法的缺点是轧件厚度的测量精度较低。但是，可以用轧机出口处测厚仪测得的厚度信号来修正间接测厚的测量精度。

P-AGC系统的基本原理如下：

在压力厚度自动控制系统中，采用间接测厚法测出轧件厚度h后，要与轧件的给定厚度ho比较，得出轧件的厚度偏差值Δh，并输出辊缝调节量信号ΔS，使辊缝作相应调整，保持轧件厚度不变。压力P的变化量(△P)与轧辊辊缝调整量(△S)之间的定量关系可由P-H图求得。由图3-67可知：

由于压力P增加时，辊缝So应减小，即ΔP为正时，ΔS为负，故符号相反。

14．冷带钢连轧厚度控制系统的基本思想和工作原理是什么?

近年来，由于计算机技术的飞跃发展，除了新引进的冷轧机大多采用计算机控制外，现有冷轧机也正在为采用计算机的控制技术进行探索。

冷轧带钢厚度及板形精度要求高，因而要求厚度控制系统精度也高。冷带钢连轧机厚度控制系统的基本思想是：

要在第一、第二机架即设置粗调AGC系统，以保证坯料厚度偏差基本得到消除；以后精调AGC系统，由于压下效率低，而且要保证良好的板形，故常采用调张力作为调厚手段，对带钢厚度再次进行精确控制。如果误差超出了精调系统的能力范围，就改变第一架的设定值，按金属流量相等的原则重新分配各架的压下量，以达到合格的厚度精度。电动压下的五机架冷连轧机AGC系统的基本组成及其工作原理如下：

(1)粗调AGC。一般由第一架前的入口测厚仪，第一、第二机架的轧制力AGC，以及第二(或第一)机架出口处的测厚仪组成粗调系统(图3-68)。入口测厚仪用来检测坯料的厚度偏差(δH)，以此δH信号来对第一、第二机架的压下实行前馈控制。出口测厚仪则用于不断修正即不断标定第一、第二机架的轧制力AGC系统，以提高其控制精度，起着反馈监控的作用。根据秒流量相等原则，各架厚度hi=(v2/v1)h2，精调系统以此第二或第一架出口厚度(h2或h1)作为标准，通过调节速度比可v2/v1，来保证hi的数值。因此，希望通过粗调系统的控制，基本上消除坯料的厚度不均，得到比较均匀的h2或h1，以保证最终成品的精度。

图3-68五机架冷连轧厚度控制系统(轧制方向自左至右)

1-压下电机速度调节器；2-主电机速度调节器；3-张力极限控制器；4-监视AGC；5-主电机；6、8-测速机；7-压下电机；9-辊缝测量仪；10-张力辊；11-测压仪；12-测厚仪；13-加、减速补偿系统

(2)精调AGC。由第五架后的测厚仪及第四、第五机架的测厚仪组成带钢厚度精调系统。由于电动压下反应速度比较慢，加之压下效率也较低，且需考虑板形的影响，故精调AGC一般常采用张力作为调节手段。此时由成品架出口测厚仪发生信号来反馈控制第三～第四机架及第四～第五机架之间的张力。由于张力调节范围有限，当板厚差较大时，便需将偏差信号补充反馈给粗调 AGC系统。

(3)张力补偿及加减速补偿。带钢头部穿带和尾部轧制时，张力逐架建立和逐架消失，此时必须调整各架辊缝来补偿头尾厚差。加速及减速对冷轧带钢头尾厚差影响较大，如果等到速度变化产生厚差以后再用AGC进行调整，则必将加重AGC系统的负荷，故冷连轧时一般还采用了根据轧速来调整各架辊缝的附加系统，即加速和减速厚度补偿系统。用统计方法，找出本轧机各种轧制条件下摩擦系数的影响规律或厚度变化规律，以确定不同产品在不同轧制条件下的速度程序控制关系。然后按此关系随速度降低而不断调整压下来减小其影响。

15．1700mm五机架冷连轧机计算机控制系统由哪几级组成，两级监控的控制功能怎样?

1700mm五机架冷连轧机的计算机系统由3级组成：过程监控级、控制监控级和控制级。其中过程计算机2台，小型计算机15台，构成分散型计算机系统。系统的构成如图3-69所示。

计算机系统的操作方式有3种：自动操作、手设定操作和紧急操作。在主控台上设有3位预选开关，由操作工来选定操作方式。

计算机控制系统内的自动操作情况如下：

(1)过程监控级。过程计算机完成轧机运行参数的预设定，生产过程数据的收集及处理，自适应和自学习控制，轧制过程的运行控制和工程记录、生产记录与事故记录等。

对轧机工艺过程的直接控制由控制监控级和控制级完成。

(2)控制监控级。在自动操作时，人工智能控制台(IPU)上有两台视频显示器。一台显示轧制中钢卷和下一钢卷的生产过程预设定值以及计算机系统中主要设备的事故预告，以供操作工评价计算机的预设定计算的结果是否符合实际；如不满意，操作工可以通过显示给予修正，重新进行预设定计算，达到满意结果为止；如果预设定值是可行的，经操作工批准，这些预设定值才能输给执行系统。另一台视频显示器用于轧机生产计划的检查核对和调整。由于屏幕容量的限制，一次只能显示5个钢卷的原始数据。若检查经卡片阅读器读到磁盘中的一批钢卷的原始数据，应一部分一部分地把钢卷原始数据调出来检查。如果显示的钢卷编号及其数据核对同车间所列不一致，操作工可以通过显示器键盘通知计算机予以修改。同样，当操作工发现轧机进口处待轧钢卷与计算机通过进口操作台的数字显示装置指示的钢卷不一致时，通知人工智能控制台(IPU)的操作工根据实际情况修改计算机中存贮的待轧钢卷的顺序或插入某种钢卷编号等。

人工智能控制台又是过程计算机与下级各小型计算机之间信息的传递中枢。

控制监控级除了用两台CP550型计算机组成人工智能控制台外，还有自动制动数字控制系统(CPABB)、张力数字控制系统(CPZUG)和弯辊控制系统(CPWB)，分别用3台CP550型计算机完成其控制功能。

自动制动数字控制系统(CPABB)的控制功能为：

1)带尾自动减速。一个钢卷将要轧完时，使轧机从稳定的轧制速度开始减速，带尾降到出料速度经过轧机。

2)焊缝自动减速。轧制并卷的钢卷时，为避免焊缝被轧裂而造成断带，焊缝过轧机时要减速运行。当焊缝到达第一机架前，第五机架应减速到焊缝轧制速度。焊缝轧制速度由主操作台上的两位十进制开关选择，以稳定轧制速度的百分数表示。

3)斜楔轧制。轧制较薄带钢时，为避免断带，一般将带头约20m长的一段有意轧得厚一些。其控制方法是，开始轧制时断开厚调系统，轧制到规定长度时，再恢复厚调功能，进行正常轧制。该轧机是在带钢厚度小于0.85mm时才有此功能。

图3—69 五机架冷连轧机生产过程控制计算机系统

张力数字控制系统(CPZUG)的控制功能是：

为保持轧机在加减速过程中轧制力的恒定而设置的。在轧机升速或降速过程中，该计算机不断地实测轧机的实际速度的瞬时值，经计算后，也不断地向各机架的张力调节器输出新的张力给定值。在升速过程中，则随速度的升高，张力给定值不断减小；在减速过程中随速度下降其张力给定值不断增加。以此使各机架的轧制力保持基本稳定，在加、减速过程中也使各机架辊缝及出口厚度稳定。

弯辊控制系统(CPWB)的控制功能是：

各机架均有液压弯辊装置，可按工艺要求实行正弯辊和负弯辊工作。采用的方法是，在积累工艺操作的大量资料的基础上，统计出不同带宽与弯辊力的相应关系，以表格的形式存于小型计算机中。该系统的操作分自动和手动操作两种方法。

16．1700mm五机架冷连轧机工艺过程直接控制的功能有哪些?

1700mm五机架冷连轧机工艺过程直接控制有如下功能：

(1)进、出口段。进、出口段用两台CP550型计算机，一台作进、出口段行程位置控制(CPLRE)，另一台作进、出口段顺序控制(CPEA)。

进口段：钢卷从步进梁接受到拆捆机中心，拆除捆带，将带钢降至穿带水平，钢卷从钢卷车的接受位置移送到预开卷位置及带头定位，钢带垂直定位至开卷筒中心，将钢卷从预开卷位置送到开卷机的胀筒上，钢卷车返回。

出口段：钢卷车的移动、钢卷提升器的定位及阀门的开关。

上述每个动作的控制都由进出口段行程位置控制(CPLRE)来完成，而这些动作的先后顺序则由进出口段顺序控制(CPEA)来完成。

(2)侧导板和压板调节系统(CPSFR)。侧导板和压板调节系统用一台CP550型计算机来完成对一机架前、各机架之间及五机架后所有侧导板装置进行宽度调整。

(3)开卷／卷取控制(CPHAR)。开卷／卷取控制用一台 CP550型计算机，这台计算机用于无论电机、卷径、速度、带钢厚度和宽度、开卷／卷取机的转动惯量、钢卷以及在卷取机的不同点的加速、延时和电流等干扰因素如何变化，都能保证带钢卷得很好，并且保证开卷／卷取机的张力恒定。另外能确定卷取机上每个卷取来的钢卷尾部的位置。

开卷／卷取控制也能够手动输入宽度及张力给定值，必要时，操作人员还可通过CPHAR改变轧制张力，对实际的带钢给定值进行收集和输出，以适应带钢张力的模拟量控制。

此外，CPHAR还有如下功能：计算钢卷直径及其减小率；计算钢卷转动惯量及整个卷筒的惯量；计算由转动惯量加速度产生的加速力矩；计算由钢卷直径增加产生的制动力矩；计算张力力矩、力矩和等。

(4)速度数字给定和调节系统(CPLV、CPVW)。速度数字给定和调节系统使用了两台CP550型计算机。一台用于产生引导给定值，完成各机架加、减速同步运行。即无论在什么情况(不同穿带方式、不同运行命令)下，都能产生一条平滑的引导给定值曲线。还能向开卷／卷取机输送加、减速度值。一台用于产生速度给定值。

(5)轧制线水平数字调节系统(CPWL)。在连轧机初次调试或换辊后，工作辊／支撑辊直径的偏差使得轧制线不能保持水平。所以，采用斜楔调整补偿工作辊和支撑辊各种不同直径组合的偏差，以使轧制线保持在一个固定的水平面上。自动位置控制是由给定值数字传递和模拟实际值检测所组成的数字控制系统。控制取决于实际值与给定值之间数字的比较。5个机架的斜楔调整由一台CP550型计算机来完成。

(6)自动换辊(CPUW)。由3台CP550型计算机来完成5个机架的换辊控制，其中第一机架和第二机架用一台，第三和第四机架用一台，第五机架用一台计算机控制。换辊时间不超过5rain。

换辊有4种操作方式：自动操作、半自动操作、手干预自动操作、手动操作。采用哪种操作方式换辊由控制台选择。

(7)厚度自动调节系统(AGC)及压下位置调节系统(APC)。由过程计算机经CPIPl计算机向系统传输设定值：第一机架前、后和第五机架后的测厚仪的厚度设定值Ho、H1及H5和被测带钢的钢种分组号(合金成分)；机架刚度系数(K)、轧件塑性系数(M)，以及有关系数K／(M+K)、M／K和1／K；各机架压下装置的开口度S1～S5等。该两系统由数字一模拟混合系统构成。

17．2030mm全连续轧机控制系统的特点是什么?

(1)自动控制系统的组成。2030mm冷连轧机的自动控制系统由3台西门子300系列产品R30K型计算机、2台R10VS计算机、13台S5型可编程序控制器及若干模拟装置组成。

3台R30K计算机各自功能如下：

一台R30K最佳化计算机。这台计算机与生产管理系统FLS相联，接受FLS的命令，按照主控台输入的轧制方案及有关数据，对要轧制的带钢进行最佳设定计算，亦借助于自适应数学模型，算出各个环节的最佳给定值，如轧机各机架的出口厚度hi、各机架的速度vi、各机架的辊缝Si、轧制力Pi、机架间张力Ti等。最佳化追求的目标是使设备的生产能力及产品质量达到最高。

另一台R30K计算机作为控制机1。其控制范围从入口信息点至卷取机的整个轧机范围各模拟系统，如厚度自动控制系统 AGC，压下控制系统APC，轧机速度及运行控制，包括焊缝及缺陷跟踪。此外，还有进出料、轧制水平线控制，常规轧制时钢卷定位及测定值收集等方面的控制。

第三台R30K型计算机作为控制机2。其控制范围从开卷机，经焊机、活套至一机架头部信息点活套范围的焊缝跟踪，活套监控(即根据活套充满度监视轧机速度及充套速度)、活套张力给定与调节，焊机管理和测量值收集等。

控制机1、2是自动控制系统的关键，没有控制机1轧机不能运行，没有控制机2不能实现全连续轧制。此外，一台R10VS型计算机用于板形控制，另一台R10VS用于模拟系统的故障干扰信息收集。还有一台小型计算机用于焊机控制。

除上述各系统外，尚有厚度自动控制、位置控制、速度控制等各模拟系统；加上13台可编程序控制器，用于位置控制、行程控制、进出料及换辊小车、连锁控制及二进制信息的逻辑处理；还有大量仪表，如7台X射线测厚仪，20个位置传感器及测压、测张力、测速度、测板形和定中等装置等，这些组成了2030mm轧机完美的控制系统。

(2)工作原理。系统设计的指导思想是以秒流量相等的原理为基础，即在一机架上消除原料厚度偏差的95％，建立秒流量恒等的初始条件，由张力调节系统维持流量稳定，提高速度精度来保证板厚精度。其表达式为：

上述思想的关键是不直接控制辊缝，板厚精度是通过恒定秒流量、提高速度精度来达到的。这对冷轧带钢来说，比直接控制辊缝效果更好，特别是对宽带钢更是如此。

(3)控制思想的实现。主要包括以下几方面的内容：

1)由AGC系统第一机架各调节环节消除原料厚度偏差的95％。

将第一机架前测厚仪至第一机架的距离2850mm分为6段，取每段的测量平均值Δh。作为该段的厚度偏差，将其转为压力偏差ΔP后，送至轧制力调节器。ΔP计算公式为：

式中K——修正系数；

M——材料塑性系数。

实测轧制力之后，考虑到机架刚度、油膜厚度变化及第一机架后测厚仪测得的偏差、辊缝实测值等，综合上述因素与计算机设定的第一机架出口厚度hi之差记为ΔhGl，然后根据ΔhGl去修正轧制力，并在修正之前将ΔAhGl转为轧制力ΔP′：

式中Kz——修正数量。

由第一机架后的测厚仪测得厚度偏差Ah1，按这个厚差算出轧制力的修正值ΔP"：

最后将ΔP、ΔP′、AP"一起送到轧制力调节器，综合其结果去调节辊缝，从而消除人口厚度偏差。同时，根据Δh1来调整第一机架转速，以保证进入第二机架流量恒等。

入口流量控制是十分重要的，因为它是AGC系统正常工作的前提。

2)由张力调节系统维持流量恒定。张力恒定是连轧机系统稳定的重要环节，因为张力波动必然引起各机架的负荷转移，导致扭矩、压力、出口厚度都产生变化，使最佳设定前功尽弃，所以，张力调节系统是维持流量恒定的关键，也是实现最佳设定的前提条件。在本AGC系统中，由轧制力调节器，根据张力偏差调辊缝。而辊缝修正既消除了张力偏差，又修正了出口厚度，亦即保持秒流量恒定。

3)提高速度精度保证板厚精度。西门子设计的主传动速度自动控制系统中，采用了流量自适应调节器速度控制方式，除了通常的电枢电流环、转速环、电势和磁通环外，还有数字给定装置、转速数字和状态干扰动态观测器等辅助环节，从而使轧辊线速度Vr1的控制精度达到0.04％，即使在低速状态下也可达到1％，故精度很高。

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