酸洗拉矯機延伸率和負荷平衡的研究

梁曉彤 潘 俊

(武漢科技大學信息科學與工程學院 湖北武漢430081)

酸洗拉矯機延伸率和負荷平衡的研究

梁曉彤①潘 俊

(武漢科技大學信息科學與工程學院 湖北武漢430081)

對酸軋拉矯機的基本組成及控制原理進行了介紹，闡述了目前酸軋線拉矯機存在的兩個主要問題，以及針對問題進行的相關測試和分析，根據分析數據和結果對軟件控制程序中與設備相關聯的參數進行了修正，解決了拉矯機延伸率測量不穩定以及拉矯機入口張力輥負荷不平衡的問題。

拉矯機 延伸率 線速度 負荷平衡

1 前言

酸軋機組的拉矯機位于2#和3#張力輥之間，主要功能是破磷和改善板型。拉矯機投入使用已經多年，一些隱藏的問題也隨著技術人員對整個系統認知的提升也逐漸暴露出來，嚴重影響了拉矯機的設備功能的發揮和工藝參數的匹配優化。因此開展對拉矯機的研究、解決存在的問題，成為一個重要課題。

2 拉矯機存在的主要問題

1)實際延伸率大于設定值。實際控制中發現檢測到的延伸率比設定值要偏大，比如給定1.5%，實際延伸率值到1.7%。

2)2#張力輥的負荷不平衡。按照張力輥的控制原理，張力輥的兩個輥子負荷百分率應該一致，但是實際應用發現2#張力輥的兩個輥子負荷率偏差比較大，比如一個是30%，一個是39%。

3 酸軋線拉矯機設備組成

酸軋線拉矯機系統包含2個彎曲單元和一個矯直單元，前后張力輥組，驅動系統，換輥裝置。如圖1所示。

彎曲和拉矯每個單元都由上下輥盒組成。上下輥盒分別通過液壓缸鎖緊固定。間隙的調整通過雙速齒輪電機和蝸桿機構調整上輥盒位置來實現。間隙的大小通過安裝在齒輪電機上的絕對值編碼器測量。

拉矯機分為高張力和低張力系統。根據輥子所獲的的張力，2#張力輥的1#輥和3#張力輥的2#輥是低張力系統，2#張力輥的2#輥和3#張力輥的1#輥是高張力系統。3、4號電機產生前張力，1、2號電機產生后張力。3、4號電機通過減速齒輪箱和張力輥3號輥、4號輥連接，通過轉向齒輪及同步軸和1、2號輥連接。

圖1 拉矯機結構圖

4 拉矯機控制原理

拉矯機采用張力和延伸率控制兩種模式。張力控制模式用于焊縫通過拉矯機彎曲和拉矯單元抬起的情況，張力通過P調節器進行閉環控制調節。

1)在R1和R4的操作側安裝了用以測量輥子轉速n的增量式編碼器，通過公式V=n×π×R得到輥子的線速度。

2)通過M1和M4的線速度以及齒輪比參數，間接的計算得到V1和V4。

4.1 拉矯機延伸率的控制算法

圖2 拉矯機工作簡圖

(1)

式中 V4=VRamp，Ramp—主令線速度； V1—1#輥線速度； V4—4#輥線速度。

(2)

1#張力輥1#輥線速度計算公式

(3)

設

(4)

將(2)、(3)、(4)帶入(1)

展開后的得到：

最后得出公式：

(5)

公式(5)即為1#輥的線速速度設定值，MRG將此設定值發送給變頻器來調節1#電機的速度。

同樣的方法可以得到

(6)

從上面得到計算公式可以知道，根據工藝需要設定延伸率值E，就可以得到R1或R2速度補償值，從而得到工藝設定要求的延伸率值e。理論上e=E。

式中 E—設定延伸率； e—實際延伸率； V1—入口張力輥1#輥線速度； i11—入口張力輥1#輥驅動電機齒輪比； V4—出口張力輥2#輥線速度； i41—出口張力輥2#輥驅動電機同步軸1#輥齒輪比；

i44—出口張力輥2#輥驅動電機齒輪比；

i33—出口張力輥1#輥驅動電機齒輪比；

i32—出口張力輥1#輥驅動電機同步軸2#輥齒輪比；

Vm1—入口張力輥1#輥驅動電機線速度；

VM1add—1#電機補償線速度；

Vm4—出口張力輥2#輥的驅動電機線速度；

VRamp—主令斜坡線速度；

R1—入口張力輥1#輥直徑；

R4—出口張力輥2#輥直徑。

5 存在問題的分析

通過推導出的R1和R2的速度補償公式知道，齒輪比、張力輥輥徑為固定值， 因此如果參數準確的話，依據公式計算出的速度補償值疊加到R1和R2后，系統的實際延伸率值和設定值理想狀態下是相等的。正常情況下R1和R2的負荷百分比相等，R3和R4的負荷百分比相等。目前生產過程中，拉矯機實際延伸率的值總是大于設定值，R1的負荷百分比也遠大于R2。M1和M2，M3和M4通過傳動系統自身調節負荷平衡，在分析相關數據時發現，M1的實際線速度(R1的線速度)總是大于設定速度，也就是說，根據目前的參數通過公式計算出的速度補償值疊加給系統后，如果M1的按照設定速度運行無法保證M1和M2之間的負荷平衡，傳動系統通過負荷平衡調節，得到M1需要的實際速度。

由此可以推斷齒輪比或張力輥輥徑和實際不符的情況。齒輪箱的齒輪比通常是固定不變的，因此判斷R1輥直徑和實際不符。

綜上所述，只要能夠得到R1的真實直徑，就能夠解決拉矯機延伸率測量值以及R1和R2負荷百分比的問題。

5.1 R1實際直徑獲取

要得到R1的實際直徑最直接的辦法是利用專用工具測量得到，但實際操作起來很難。

表1為通過公式計算出的相關數值。

表1 依據延伸率計算公式得出的拉矯機數值表

獲取R1實際直徑的另一種方法是通過公式和已知數據推算。

當延伸率設定值為1.5%，主令線速度為200m/min時，實際的延伸率測量值以及M1的實際線速度值，通過一系列公式反算出R1的直徑。

表2 依據公式5得出的拉矯機數值表

6 效果及社會效益

將計算得到的R1實際直徑帶入到控制程序中，R1和R2的負荷百分比恢復到相等狀態，M1的實際速度值和設定速度值相等，拉矯機實際測量的延伸率值和設定值基本一致。通過攻關技術對拉矯機有了更深入的了解，掌握了拉矯機的控制原理，為今后拉矯機的維護和工藝參數的優化奠定了堅實基礎。

通過解決拉矯機負荷平衡的問題，保證了拉矯機在改善熱軋帶鋼板形上功能的發揮。通過自主消化吸收相關技術知識，節省了大筆外方技術支持的資金費用。

7 結束語

通過對拉矯機延伸率傳動控制模式進行研究，推導出延伸率控制的計算公式，同時對延伸率和負荷分配的問題進行了分析，找出了解決問題的方法，加深了對拉矯機控制模式的理解。

注：拉矯機延伸率控制公式的整個算法推導，目前國內尚無相關資料。

[1]李同慶.拉彎矯直理論和酸洗拉矯機工藝設定的研究.冶金設備，2011(1).

[2]戴濤.拉矯機在冷軋酸洗機組上的應用.科技信息，2014(9).

[3]芮白林.2130酸洗連軋線拉矯機控制優化.安徽冶金科技職業學院學報，2012(2).

[4]拉矯機延伸率控制公式的整個算法推導.目前國內尚無相關資料.

Research of Elongation and Load Distribution Balance for Pickling Line Tension Leveler

Liang Xiaotong Pan Jun

(Information Science and Engineering College, Wuhan University of Science and Technology (WUST),Wuhan 430081)

The paper makes the detailed description for the PLTCM tension leveler structure and control philosophy as well as the existing problems. Based on the data analysis, the parameters related to equipment of the software control program are corrected and optimized to solve the unstable tension leveler elongation measurement and uneven load balance distribution of entry bridle rolls.

Tension leveler Elongation Line speed Load distribution balance

梁曉彤，男，1992年出生，現就讀于武漢科技大學信息科學與工程學院

TG333

A

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.02.006

2015-01-22)