冷軋酸連軋張力控制研究

范振磊

（新疆八一鋼鐵股份有限公司冷軋分廠，新疆 烏魯木齊 830000）

張力控制可以防止帶材跑偏、保證軋制穩定，軋制中帶材跑偏的原因在于帶材在寬度方向上出現了不均勻延伸。當軋件出現不均勻延伸時，沿寬向張力分布將發生相應的變化，延伸大的部分張力減小，而延伸小的部分則張力增大，結果張力起到自動糾偏作用力。張力糾編同步性好、無控制滯后。張力糾偏的缺點是張力分布的改變不能超過一定限度，否則會造成裂邊、壓折甚至斷帶。張力模型控制方法。

可通過改變軋輥速度或改變機架的前、后滑來改變機架間的張力。

由于改變機架輥縫對機架后滑的作用更為明顯，因此在冷連軋機中，常見的兩種張力控制模式為：①通過改變相鄰機架速度的張力調節方式；②通過改變下游機架輥縫的張力調節方式。

1 冷軋張力控制方法及因素分析

1.1 機架間張力控制方法研究

機架間張力控制（ITC）通過對L2 張力設定值曲線的擬合，獲得軋制過程中動態張力設定，在軋制的不同階段采用不同的控制策略，完成對機架間張力的閉環控制。

圖1 張力區間-機架速度曲線

在穿帶期間，帶鋼的穩定張力控制可以有效抑制帶鋼跑偏；在軋制期間不同速度下的變張力控制，保證了軋制過程的順利進行；高速穩定軋制期間的恒張力控制，可有效抑制因張力波動造成的帶鋼厚度波動，為厚度控制和板形控制提供穩定張力這一外部條件。

在正常軋制期間，機架間張力則通過下一機架輥縫進行調節。穿帶期間（即速度小于等于穿帶速度時），機架間張力通過調節機架速度進行控制，對于C4-C5 間的張力，當C5 工作于平整模式時，亦通過機架速度進行控制。兩種控制模式及控制參數的切換均通過程序自動實現。張力參考值和控制閉環增益通過L2 設定模型計算，根據軋制工藝要求，張力參考值為跟隨軋制速度的一條設定曲線，在L1 程序中完成張力設定曲線的擬合，張力控制功能實現實際張力對設定曲線的跟隨。

圖2 機架間張力控制策略圖

1.2 張力與斷帶的關系分析

張力大小的確定要視不同的金屬的軋制條件而定，但最大張應力值不能大于或等于金屬的屈服強度，否則會造成帶材在變形區外產生塑性變形，甚至斷帶。破壞軋制過程或使產品質量變壞。

一般來說，后張力大于前張力，帶材不易拉斷，保證帶材不跑偏，即較平穩的進入輥縫。后張力小于前張力時，可以降低主電機負荷，在工作輥相對支撐輥的偏移很小的四輥帶材軋機上，后張力小于前張力有利于軋制時工作輥的穩定性，能使變形均勻，對控制板形效果顯著，但是過大的前張力會使帶材軋制時易斷帶。

冷軋軋機C1 入口張力為固定值，不受模型控制，通過張力輥L1 級控制，保證帶鋼的穩定性，C5 出口張力穩定性用于保證卷形及提供不同工序方向上的鋼卷，因此通過模型可控的為C1至C4 機架間張力。

現場斷帶反映來看，主要集中在C1 跑偏斷帶和C4、C5 之間張力控制斷帶，針對此種情況，現從這兩個方面進行分析。

2 C1機架跑偏分析

熱軋提供的來料的板型曲線如圖所示，在帶鋼整體尤其是頭尾部分不可避免的總有跑偏跡象，即使是通過拉矯機矯正過，不可避免的存在8mm～10mm 的跑偏量，而機架間跑偏最開始是在C1，因此控制C1 的帶鋼跑偏是保證帶鋼穩定的關鍵，可以有效的防止斷帶。

通過對現場生產數據匯總發現，C1 前張力為165 單位張力，后張力為150 單位張力，即前張力大于后張力。

圖3 熱軋提供的來料的板型曲線

圖4 張力分布

通過現場斷帶數據匯總如圖所示，發現帶鋼跑偏量與原料的跑偏量相符，C1 機架的張力糾偏效果不明顯，甚至還有加劇跑偏的影響。

表1 帶鋼跑偏量與糾偏

由于C1入口帶鋼厚度為2.2mm至6mm，不易發生斷帶，且軋機負荷不大，一般在40%左右，因此通過調整C1 機架后張力來調整跑偏量可以實現，通過加大C1 機架后張力，在軋機負荷不大于50%的前提下，保證C1機架后張力大于前張力，如圖所示。

圖5 張力分布

通過對C1 機架后張力的調整，現場斷帶情況統計顯示C1 機架間斷帶由每月20 次，降低至2 次。

2.1 C4、C5之間張力斷帶分析

通過對現場張力曲線分析，發現C5 前后張力比值均較除C1外機架大，比例如下表所示。

表2 張力曲線

隨著軋制的進行，帶鋼的厚度變薄，前后張力的比值過大，雖然對板型控制有不錯的效果，但偏差過大容易引起控制的不穩定，且C5 前張力遠遠大于后張力，極易造成C4、C5 之間的斷帶。

對C2 至C5 機架間的張力比值重新調整，如下表所示。

表3 張力比值

通過調整，各個機架之間張力平穩過度，既保證了板型控制在范圍之內，又不會由于前后張力偏差過大造成的斷帶，調整后的張力分布如下圖所示。

圖6 張力分布

通過對C2 至C5 機架前后張力比值的調整，現場斷帶情況統計顯示C4、C5 機架間斷帶由每月15 次，降低至0 次。

2.2 模型參數固化

八鋼冷軋1420 酸聯軋機組機架間張力采用經驗張力公式進行張力分配，為對應機架的后張力：帶鋼的變形抗力：與鋼種有關的總體張應力比例系數：與鋼種與機架有關的機架間比例系數。通過對不同強度、規格帶鋼現場斷帶情況進行統計分析，最終將參數固化至數據庫中，如下表所示。

表4 張力分配表

3 小結

通過對C1 張力的提高，降低了入口原料的跑偏量，為后續機架的穩定軋制提供了基礎條件，同時對C2-C5 機架之間的張力分配比例調整，既保證了板型的可控性，又達到了軋制的穩定性。