一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法.pdf

本发明涉及带材钢生产领域，具体是一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法。一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法，采用张力-张力-弹跳辊-张力的控制方法，在热处理炉入口、热处理炉出口、酸洗段入口与出口均采用直接张力控制，在热处理炉出口第二张力辊组与酸洗入口第三张力辊组之间设置弹跳辊；本发明的有益效果是：控制效果非常理想。稳态时速度控制精度为：≤±0.1％最高速，动态时速度控制精度为：≤±0.4％最高速。稳态时张力控制精度为：带厚6.0-8.0mm时，≤±1.5％8.0mm带材张力设定值；带厚2.2-6.0mm时，≤±1.5％6.0mm带材张力设定值；带厚0.4-2.2mm时，≤±1.5％2.2mm带材张力设定值。

权利要求书
1.  一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法，其特征在于：采用张力-张力-弹跳辊-张力的控制方法，在热处理炉入口、热处理炉出口、酸洗段入口与出口均采用直接张力控制，在热处理炉出口第二张力辊组与酸洗入口第三张力辊组之间设置弹跳辊，第一张力辊组通过第一张力计实测得热处理炉入口张力实际值，通过第一张力闭环控制单元，对第一张力辊组实时调节，实现热处理炉入口张力的稳定，第二张力辊组通过第二张力计实测得热处理炉出口张力实际值，通过第二张力闭环控制单元，对第二张力辊组实时调节，实现热处理炉出口张力的稳定，弹跳辊用于吸收第二张力辊组与第三张力辊组之间在张力调节过程中产生的带材长度差，第三张力辊组通过第三张力计实测得酸洗段入口张力实际值，通过第三张力闭环控制单元，对第三张力辊组实时调节，实现酸洗段入口张力的稳定，第四张力辊组通过第四张力计实测得酸洗段出口张力实际值，通过第四张力闭环控制单元，对第四张力辊组实时调节，实现酸洗段出口张力的稳定；第一张力辊组、第二张力辊组、第三张力辊组、第四张力辊组都通过一个减速箱提供动力，减速箱通过两台电动机提供动力，当带材厚度较小时，只用一台电动机传动，当带材厚度较大时,离合器闭合，两台电动机同时传动，张力闭环控制单元通过控制电动机和减速器从而实现对张力辊组的实时调节。

说明书一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法
技术领域
本发明涉及带材钢生产领域，具体是一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法。
背景技术
通常带材连续生产线所设计的厚度规格范围为0.3～3.0mm，宽度范围为800～1320mm，产能为30～50万吨/年。基本配置为开卷机、焊机、活套、炉子、酸洗、活套、剪机、卷取机，采用的电气传动与自动化控制配置的方法为：传动根据最大规格所需要张力配置单台电动机，工艺段的自动化系统采用张力-速度-张力控制方式，张力控制精度一般为静态：±2%、动态±4%。
传统工艺段的张力控制方法为张力-速度-张力方法，在热处理炉入口采用直接张力控制，热处理炉与酸洗段之间采用速度控制，酸洗段出口采用直接张力控制，组成处理线工艺段的基本控制方法。
传统的传动和自动化配置方法，只能按最大规格产品所需要张力设置传动与自动化系统，当处理小规格产品时，传动与自动化系统均工作在断续区内，造成工作状态不稳定，使带材张力和速度波动大，不能满足工艺对控制的精度要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何解决当处理小规格产品时，传动与自动化系统均工作在断续区内，造成工作状态不稳定，使带材张力和速度波动大，不能满足工艺对控制的精度要求的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种大规格范围和产能的连续处理线张力控制方法，采用张力-张力-弹跳辊-张力的控制方法，在热处理炉入口、热处理炉出口、酸洗段入口与出口均采用直接张力控制，在热处理炉出口第二张力辊组与酸洗入口第三张力辊组之间设置弹跳辊，第一张力辊组通过第一张力计实测得热处理炉入口张力实际值，通过第一张力闭环控制单元，对第一张力辊组实时调节，实现热处理炉入口张力的稳定，第二张力辊组通过第二张力计实测得热处理炉出口张力实际值，通过第二张力闭环控制单元，对第二张力辊组实时调节，实现热处理炉出口张力的稳定，弹跳辊用于吸收第二张力辊组与第三张力辊组之间在张力调节过程中产生的带材长度差，第三张力辊组通过第三张力计实测得酸洗段入口张力实际值，通过第三张力闭环控制单元，对第三张力辊组实时调节，实现酸洗段入口张力的稳定，第四张力辊组通过第四张力计实测得酸洗段出口张力实际值，通过第四张力闭环控制单元，对第四张力辊组实时调节，实现酸洗段出口张力的稳定；第一张力辊组、第二张力辊组、第三张力辊组、第四张力辊组都通过一个减速箱提供动力，减速箱通过两台电动机提供动力，当带材厚度较小时，只用一台电动机传动，当带材厚度较大时,离合器闭合，两台电动机同时传动，张力闭环控制单元通过控制电动机和减速器从而实现对张力辊组的实时调节。
本发明的有益效果是：控制效果非常理想。稳态时速度控制精度为：≤±0.1％最高速，动态时速度控制精度为：≤±0.4％最高速。稳态时张力控制精度为：带厚6.0-8.0mm时，≤±1.5％ 8.0mm带材张力设定值；带厚2.2-6.0mm时，≤±1.5％ 6.0mm带材张力设定值；带厚0.4-2.2mm时，≤±1.5％ 2.2mm带材张力设定值。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明减速箱控制示意图；
图3是本发明另一种减速箱控制示意图；
图4是现有的生产线控制示意图；
其中，1、带材，2、第一张力辊组，3、第一张力计，4、第一张力控制单元，5、热处理炉，6、第二张力辊组，8、酸洗段，9、第四张力计，10、第四张力辊组，11、第四直接张力控制单元，12、第二张力计，13、第二张力控制单元，14、弹跳辊，15、第三张力辊组，16、第三张力控制单元，17、第三张力计。
具体实施方式
如图4所示，传统控制模式中，第一张力辊组2通过第一张力计3实测得热处理炉入口张力实际值，通过第一张力闭环控制单元4，对第一张力辊组2实时调节，实现热处理炉5入口张力的稳定。第二张力辊组6为速度控制，保持工艺段速度稳定。第四张力辊组10通过第四张力计9实测得酸洗段8出口张力实际值，通过第四张力闭环控制单元，对第四张力辊组10实时调节，实现酸洗段出口张力的稳定。
近年来，世界冶金带材，特别是不锈钢带材生产发展迅速，为在一条生产线上实现提高生产能力和扩大产品规格范围，速度越来越快，厚度和宽度规格范围越来越大，以满足提高产能、扩大规格范围、降低生产成本的需要。
生产线在传动和自动化配置时，如果按传统的传动和自动化配置方法，只能按最大规格产品所需要张力设置传动与自动化系统，当处理小规格产品时，传动与自动化系统均工作在断续区内，造成工作状态不稳定，使带材张力和速度波动大，不能满足工艺对控制的精度要求。
为了更好地解决上述问题，本发明提出了一种新的控制方式，如图1所示，采用张力-张力-弹跳辊-张力的控制方法。在热处理炉5入口采用直接张力控制，热处理炉5出口也采用直接张力控制，酸洗段8入口与出口均采用直接张力控制，同时在热处理炉5出口第二张力辊组与酸洗入口第三张力辊组之间设置弹跳辊14，组成本技术方案处理线工艺段的控制方法。
第一张力辊组2通过第一张力计3实测得热处理炉5入口张力实际值，通过第一张力闭环控制单元4，对第一张力辊组2实时调节，实现热处理炉5入口张力的稳定。第二张力辊组6通过第二张力计12实测得热处理炉出口张力实际值，通过第二张力闭环控制单元13，对第二张力辊组6实时调节，实现热处理炉出口张力的稳定。弹跳辊14主要用于吸收第二张力辊6与第三张力辊15之间在张力调节过程中产生的带材长度差。第三张力辊组15通过第三张力计17实测得酸洗段8入口张力实际值，通过第三张力闭环控制单元16，对第三张力辊组15实时调节，实现酸洗段8入口张力的稳定。第四张力辊组10通过第四张力计9实测得酸洗段8出口张力实际值，通过第四张力闭环控制单元11，对第四张力辊组10实时调节，实现酸洗段8出口张力的稳定。
开卷机/卷取机传动配置及控制（热处理炉入口控制）
开卷机/卷取机均属调速范围很大的工作模式，当生产线规格范围大时，其电动机实际输出功率范围也很大，采用单台电动机将导致控制不稳定，直接影响张力稳定控制，而张力控制是否稳定直接关系到带材的擦划伤及卷紧卷齐。其张力计算公式为：
F＝                                                                            （1）
F－带材张力 ，T－电动机力矩，i－减速比，η－效率，D－钢卷直径
由公式（1）可知，钢卷直径D与电动机力矩T成比例变化才能保证带材张力F恒定。如果为满足厚带材的张力要求而只是用一台大功率电动机，则当处理薄钢板时，张力F很小，相应地电动机的力矩T也很小，电动机会进入非控振荡区，严重影响张力控制精度。本发明在开卷机/卷取机在减速箱的入口处装有两台电动机，其中一台电动机出轴处装有离合器（见图2）。当带材厚度较小时，离合器打开，只用一台电动机传动，使电动机能运行在最佳受控区，保证薄带材时带材张力控制精度；当带材厚度较大时,离合器闭合，两台电动机同时传动。这样配置解决了薄带厚带的张力控制精度问题。
活套卷扬机传动配置及控制（酸洗段出口）
工艺段入口与出口侧活套张力稳定性与精度直接影响工艺段的张力稳定控制，为了提高超长工艺段的张力控制精度，需要提高该两个活套的张力精度。
活套为直接张力控制，其张力计算公式为：
F＝ …………………………………（2）
F－带材张力 ，T－电动机力矩，i－减速比，η－效率，D－卷扬机辊子直径，c－钢丝绳缠绕厚度
由公式（2）可知，活套电动机力矩T与钢丝绳卷绕厚度C成比例变化，即可保持张力F恒定。
超大的活套如果张力控制不好，便可造成带材跑偏及擦划伤。图3是活套电动机配置图，两台电动机采用“主一从”控制。当带材张力较小时，将“从”电动机具备运行条件，但张力给定强制为0，使其不输出力矩，只将“主”电动机输出力矩，保证薄带材的张力控制精度。当带材张力较大时，“主一从”电动机同时工作输出力矩。
工艺段张力辊组传动配置及控制（热处理炉出口、酸洗段入口）
加热炉和酸洗是生产线最主要的工艺设备，这两段工艺设备中速度及张力的控制会直接影响到产品的质量。该两组张力辊组均为直接张力控制。
张力计算公式为：F＝              （3）
F－带材张力 ，T－电动机力矩，i－减速比，η－效率，D－张力辊辊径
由公式（3）可知，欲使张力辊上带材张力F保持恒定，只需电动机力矩T与张力辊辊直径D成正比即可，如图3所示。
本发明在于每台减速机入口配两台电动机，电动机功率之比根据带材规格范围选择，当带材较小时，将大电动机输出转矩强制为0，仅小电动机输出力矩；当带材截面居中时，将小电动机输出转矩强制为0，仅大电动机输出力矩，当带材截面较大时，两台电动机同时输出力矩，以保证全部规格范围内的带材均达到高精度的张力控制水平。