轧制过程自动化-第三章

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1、张力自动控制张龙laxn@foxmail.com内容提要1轧制过程中张力的产生及其分析2控制张力的基本方法及其原理3热连轧无（微）张力自动控制4热连轧精轧机组连轧时的张力自动控制2012/11/621轧制过程中张力的产生及其分析1.1张力的产生1）张力的产生：由于在轧件长度方向上存在着速度差，使得轧件上不同部位处的金属有相对位移而产生张应力⇒张力2）大小表示：以平均单位张力σ乘以所作用的横截面积A就是作用在轧件Tm上的张力T，即：而σ＜σs时，Tm张力作用使轧件产生弹性变形。1轧制过程中张力的产生及其分

2、析1.2张力的种类和张力1）张力种类前张力：与轧制方向一致的张力后张力：与轧制方向相反的张力热连轧——机架之间冷连轧——机架之间和卷取机与机架之间1轧制过程中张力的产生及其分析1.2张力的种类和张力凹形辊缝导板2）张力的作用张力防止轧件跑偏边部浪皱中部浪皱使板形平直宽向反弯长向反弯降低变形抗力和变形功调节电机负荷调节带钢厚度1轧制过程中张力的产生及其分析1.2张力的种类和张力3）连轧过程中机架之间张力与其他工艺参数的关系1轧制过程中张力的产生及其分析（1）连轧秒流量相等⇒流量方程（2）

3、连轧机组中，制约连轧关系的因素有4个，即：（取i、i+1机架）•第i机架轧辊入口处带钢的后张力与其给定值之间的偏差•第i机架轧辊入口处带钢厚度与其给定值之间的偏差•第i+1机架轧辊出口处带钢的前张力与其给定值之间的偏差•第i和i+1机架轧辊中的金属变形抗力与其计算值之间的偏差•上述的这些干扰和调节作用量的反作用，同样地会对第i机架、第i+1机架以及活套支持器产生干扰作用，在该两相邻机架之间又对应有8个增量产生⇒必须找寻并建立与这些量有关的8个独立的线性方程⇒计算相关计算模型2控制张力的基本方法及其原理2

4、.1间接法控制张力的基本原理1）基本思路（1）卷取机卷取带钢而建立张力时，电机的转矩为：2控制张力的基本方法及其原理（2）公式分析：要维持张力T恒定（即使=C）有两种方法：方法一：维持=C1和=C2：用得较多方法二：使∝而变化，即按最大转矩原则进行张力恒定的控制。2控制张力的基本方法及其原理2）方法一的讨论（1）控制系统的组成——两部分构成电枢电流控制部分：它是通过调节电动机电枢电压来维持I恒定。a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

5、保持恒定。（2）控制系统的调节∵，而Ｒ较小，U或E的微小变化都会引起I的aa很大变化。∴通过U来调节，很灵敏，并且反应快⇒电枢电流控制部分是主要的，而磁场控制部分仅在卷径D变化时才起作用，变化较慢。2控制张力的基本方法及其原理（3）系统控制原理•Ia的调节控制•磁场控制2控制张力的基本方法及其原理（4）优缺点•I∝T和Φ∝D，控制直观。•由于Φ∝D，故只要不在最大卷径情况下，不论是高速还是低速，电动机都处于弱磁工作状态，所以电动机转矩得不到充分利用。2控制张力的基本方法及其原理3）方法二讨论（1）控制原

6、理U=E+IR=nCΦ+IRaaMaa⇒n=(U-IR)/CΦaaM①在基速以下时，电动机按满磁工作②在基速以上时靠电枢电压U（或电势E)再通过调节器ΦGT，使电动机在弱磁状态下工作③在正常卷取工作时转速调节器ST处于饱和状态2控制张力的基本方法及其原理（2）优缺点•不论卷径大小，基速以下电动机均满磁工作，因此便可合理地利用电动机的功率⇒选择电动机时，可选用弱磁倍数小的电动机。•电枢电流与张力无对应关系，若无张力计显示张力值，操作人员难以确认实时张力值。2控制张力的基本方法及其原理2.2直接法控制张力的

7、基本原理1）基本原理：由张力计或活套量给出实际张力信号，并反馈给张力计算机控制系统，从而进行张力恒定的控制。2）方法——有二种利用张力计测量实际的张力，并将它作为张力反馈信号，使张力达到恒定利用活套建立张力，由活套位置发送器给出信号，改变卷取机的速度，维持活套大小不变，从而控制张力恒定2控制张力的基本方法及其原理3）优缺点控制系统简单，避免了卷径变化、速度变化和空载转矩等对张力的影响，控制精度高。不易稳定。尤其是用张力计反馈的系统，在建立张力的过程中，有时容易出现“反弹”现象而影响控制效果⇒采用

8、直接法张力控制系统都要设法先建立张力，待建立稳定的张力之后，再将张力闭环系统投人工作。2控制张力的基本方法及其原理2.3混合法张力控制系统即采用直接法和间接法的系统，通常是把间接张力控制系统作为粗调，而把直接张力控制系统作为张力的细（精）调。3热连轧无（微）张力自动控制3.1无（微）张力自动控制的提出在连轧过程中，由于：各机架的压下量和速度设定值不合适轧件咬入时的冲击而引起的一定速度降轧件沿长度方向上其厚度和宽度的波动轧件沿长度方向