淺析冷軋平整機延伸率控制技術的算法及影響因素

劉麗英

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部,山東 萊蕪 271100 ）

淺析冷軋平整機延伸率控制技術的算法及影響因素

劉麗英

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部,山東 萊蕪 271100 ）

摘要：延伸率是平整工藝的一個重要參數，本文通過對萊鋼冷軋平整機組延伸率控制系統的分析，著重介紹延伸率控制技術的算法以及影響延伸率控制的因素。

關鍵詞：延伸率；算法；控制系統；脈沖編碼器

0　前言

平整是一道確保生產優質薄板、提高冷軋帶鋼成品質量的關建工序，它在提高產品質量、控制板形、使帶鋼具有合適的力學性能和表面狀態等發揮著重要的作用。

經過退火后的冷軋帶鋼狀態軟質，其表面的光潔度、平直度和組織性能等均不能達到產品的使用要求，通過平整工藝即可改善質量，提高強度，達到所要求的加工性能。

1　平整延伸率控制

延伸率也就是帶鋼長度的變化率。萊鋼冷軋平整機是單機架四輥平整機，平整延伸率的基本含義與常規軋制不同，延伸率的調節是控制工藝質量的重要內容，其平整是一個小壓下率（延伸率為0.5％～5％）的小變形量的軋制，是冷軋工藝上極為重要的一道生產工序。延伸率是平整過程中最基本的工藝參數，平整道次壓下量只有微米級，平整機出口側與入口側的帶鋼厚度偏差用測厚儀幾乎測不出來，所以，就用測量帶鋼延伸率作為測量其厚度變化的等效值。延伸率是平整軋制的唯一變形指標，在保證帶鋼力學性能、滿足用戶要求方面，起著至關重要的作用。

2　延伸率的在線測量途徑

為提高延伸率控制精度，萊鋼冷軋平整機組既安裝了脈沖編碼器，也安裝了激光測速儀，激光測速儀來反饋帶鋼實際速度。激光測速儀把帶鋼表面速度轉換成與之成正比的電子頻率信號，輸出給控制系統，作為速度反饋。張力輥本身的數字傳動系統需要脈沖編碼器反饋速度，同時脈沖編碼器也可以作為延伸率控制系統中激光測速儀的備用設備。

平整機延伸率是根據脈沖編碼器檢測出的信號計算得出。當采用編碼器測速時，控制系統采用高速計數模塊接受入口上S輥、出口上S 輥安裝的編碼器發出的脈沖信號，并對其累加計數?？刂栖浖床蓸又芷谠L問高速計數模塊的累加器，讀取累加的脈沖值，計算出帶鋼的實際速度：

其中

式中D-張力輥直徑；

Ncy-脈沖編碼器軸轉動一周的總脈沖數；

Nm-高速計數器累加器的上限值；

Ni-本次對高速計數器累加器訪問的采樣值；

Ni-1-上一次對高速計數器累加器訪問的采樣值；

Δt-控制軟件對高速計數器累加器訪問的采樣時間。

式（1）分別計算出平整機帶鋼入口和出口的實際速度后，即可計算出帶鋼的延伸率：

式中δi-帶鋼延伸率；

V1i-帶鋼入口速度；

V2i-帶鋼出口速度。

假如平整機入口和出口張力輥的直徑D相同，編碼器的脈沖數Ncy也相同，控制過程中對高速計數器進行訪問的Δt一致，那么延伸率的計算可簡化為：

由于現代微電子技術的高速發展，高速計數器所能達到的技術頻率和控制運算所需要的采樣周期已經不在一個數量級上，所以這種方法完全能夠滿足速度采樣計算的要求，可以達到控制所要求的采樣精度，滿足控制需求。

當用激光測速儀測速時，一般有兩種輸出方式：脈沖輸出和直接速度輸出。當采用脈沖輸出到控制系統時，仍要用高速計數模塊對脈沖信號進行累加計數，當采用直接速度輸出到控制系統時，它發射激光束到帶鋼表面來測量入、出口帶鋼長度，可以利用模擬線路接口或數字通信接口，控制軟件就可以直接讀取帶鋼的入口和出口的速度值，隨時可以計算帶鋼的延伸率，用于自動化控制。使用激光測速儀來取代脈沖編碼器，測量精度要高得多，并且避免了測量輥的輥徑變化、打滑等對測量精度的影響。

3　延伸率的控制方式

通常平整根據平整潤滑方式有濕平整和干平整。根據控制方式，調節帶鋼延伸率的主要途徑有以下三種：通過改變帶鋼在平整過程中的軋制力、通過改變帶鋼在平整過程中的前后張力、通過改變帶鋼在平整過程中的速度。因此，在實際的現場生產過程中，對于板厚≤lmm的帶鋼來說，采用張力調節控制延伸率方式取得的現場效果相對來說要理想的多。而對于板厚≥ lmm的帶鋼來說，易采用壓力調節控制延伸率的方式。通過速度調節來控制延伸率的方式，則適用于高精度延伸率控制產品的生產。

軋制力控制方式，在平整機中，開卷機、入、出口S 輥采用的是壓力環控制方式。平整機根據軋制壓力變化來控制調節延伸率。利用延伸率給定值與實測值之差，轉變成一個相應的附加軋制力給定值，從而修改原有的給定平整軋制力，達到對帶鋼延伸率進行控制的目的。采用軋制壓力方式調節帶鋼延伸率，從現場效果來看，帶鋼越薄，帶鋼延伸率調節的效果越差。帶鋼越厚，帶鋼延伸率調節的效果越好。張力控制方式，開卷機、S輥以及卷取機均以張力方式調節運轉。通過用改變張力的方式來控制調節延伸率，通過延伸率給定值與實測值之間產生的差值，轉變成了一個相應的附加張力給定值。實際上就是通過改變入口與機架之間、機架與出口之間的張力，從而改變帶鋼的延伸率。通過采用改變張力來控制延伸率的效果看，帶鋼越薄，調節延伸率的效果越好；帶鋼越厚，調節延伸率的效果越差。

速度控制方式，平整機的開卷機、入口S 輥、出口S 輥均采用速度環控制方式。按目標延伸率計算前后S 輥的速度差，在軋制壓力基本恒定不變的情況下，利用延伸率給定值與實際值之間的差值，轉換成一個附加的速度給定值，實際上就是通過改變前后S 輥的速度，從而實現對帶鋼延伸率的控制。在實際生產中，由于速度差易產生張力的變化，因此速度延伸率控制是適用于高精度延伸率控制方式的實際生產中。

4　結束語

萊鋼冷軋的平整機組自2009年運行投產以來，延伸率控制效果達到95％以上，基本上消除了生產中存在的帶鋼質量問題。這種措施已經投入實際生產，取得了很好的現場效果。