热连轧生产线卷取机控制技术分析

热连轧生产线卷取机控制技术分析

梁锋 王灿 徐少旭

   重庆钢铁股份有限公司一贯制技术室    重庆市长寿区    400050    重庆钢铁股份有限公司一贯制技术室    重庆市长寿区    400050

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摘要：热连轧生产线是钢铁工业中的关键环节之一，而卷取机则是热连轧生产线的重要组成部分。卷取机的控制技术对于生产高质量的钢材、提高生产效率以及降低能耗具有至关重要的作用。本文主要对卷取机控制技术进行分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

关键词：同步电机；异步电机；自动控制

本文旨在全面剖析卷取机控制技术，旨在揭示其在实际应用中的优势和局限性。通过对其发展历程、现状及未来趋势的深入探讨，我们可以看到卷取机控制在钢铁工业中的重要地位和未来发展潜力。希望本文的分析能为相关领域的研究和应用提供有益的参考，推动卷取机控制技术的不断进步，为钢铁工业的发展贡献力量。

一、卷取机控制技术概述

卷取机是热连轧生产线的重要组成部分，主要负责对钢材进行卷曲变形和冷却。卷取机的控制技术是实现高精度、高效率和高质量生产的关键。卷取机控制技术主要包括位置控制、张力控制和速度控制三个主要方面。

1.位置控制

位置控制是卷取机控制技术的核心，主要是通过调节卷取机的位置来控制钢材的变形程度和卷曲形状。位置控制主要由位置调节器和张力调节器共同作用实现。具体来说，位置调节器主要根据钢材的厚度、宽度、长度等参数调节卷取机的位置，以确保钢材变形程度和卷曲形状符合要求。张力调节器则主要根据钢材的张力和卷曲速度调节卷取机的张力，以确保钢材在卷曲过程中保持稳定。

在位置控制过程中，还需要考虑以下几个因素：

（1）张力变化的影响：在生产过程中，钢材的张力会发生变化，这将对卷曲质量产生影响。因此，需要实时监测钢材的张力，并根据张力变化调整卷取机的位置和张力调节器的参数。

（2）卷曲半径的影响：卷曲半径是指钢材在卷曲过程中形成的圆弧半径。不同规格的钢材需要不同的卷曲半径。因此，需要根据钢材的规格和要求调整卷取机的位置和张力调节器的参数。

（3）生产速度的影响：生产速度是影响卷曲质量和生产效率的重要因素之一。生产速度过快可能导致钢材变形程度不足或过大，从而影响产品质量；而生产速度过慢则会降低生产效率。因此，需要根据生产计划和工艺要求调节卷取机的速度和张力调节器的参数。

2.张力控制

张力控制是卷取机控制技术的关键之一，主要是通过调节卷取机的张力来控制钢材的变形程度和卷曲形状。张力控制主要由张力调节器实现。具体来说，张力调节器主要根据钢材的厚度、宽度、长度等参数以及卷曲速度调节卷取机的张力，以确保钢材变形程度和卷曲形状符合要求。同时，张力调节器还需要根据钢材的力学性能和卷曲质量要求进行相应的调整，以确保钢材在卷曲过程中不产生裂纹、气泡等缺陷。

在张力控制过程中，还需要考虑以下几个因素：

（1）钢材性能的影响：不同种类的钢材具有不同的力学性能，如弹性模量、屈服强度等。这些性能会影响钢材在卷曲过程中的变形程度和形状，从而影响张力调节器的参数设置。因此，需要根据钢材的性能特点调整张力调节器的参数。

（2）温度的影响：钢材的温度对其力学性能有很大影响。在高温状态下，钢材的屈服强度降低，易于变形；而在低温状态下，钢材的硬度增加，难以变形。因此，需要根据钢材的温度调整张力调节器的参数。

（3）摩擦力的影响：摩擦力是影响卷曲质量和生产效率的重要因素之一。摩擦力过大可能导致钢材变形程度不足或过大，从而影响产品质量；而摩擦力过小则可能导致卷筒上的钢带打滑或飘带现象。因此，需要根据实际情况调整张力调节器的参数和摩擦力补偿装置的设置。

3.速度控制

速度控制是卷取机控制技术的另一个关键方面，主要是通过调节卷取机的转速来控制钢材的卷曲速度和生产效率。速度控制主要由调速器实现。具体来说，调速器主要根据生产计划和工艺要求调节卷取机的转速，以确保钢材的卷曲速度符合要求。同时，调速器还需要根据钢材的变形程度和卷曲质量要求进行相应的调整，以确保钢材在卷曲过程中不产生裂纹、气泡等缺陷。

在速度控制过程中，还需要考虑以下几个因素：

（1）生产计划的影响：生产计划是影响卷曲速度和生产效率的重要因素之一。不同的生产计划需要不同的卷曲速度和生产效率。因此，需要根据生产计划的要求调整调速器的参数和生产工艺流程。

（2）动力因素的影响：动力因素是指供给电能的质量和稳定性对调速器精度的影响因素。如果供给电能的质量不稳定或不足够稳定，则可能导致调速器的精度下降，从而影响卷曲速度和生产效率。因此，需要确保供给电能的质量和稳定性满足要求。

4.层流冷却控制

在输出辊道安装了一系列的层流冷却设备，这个设备根据精确的卷取温度控制CTC程序进行操作。这个程序会根据带钢的终扎状态、厚度、温度，以及精扎出口的速度和上下层流冷却装置的启动情况进行调整和控制。为了提高带钢进入卷取机时的机械性能，卷取温度必须精确在预设的范围内。

这里采用了一种将温度反馈与预先设定的阀门开启段数相结合的算法。具体公式为：N=Ni+α1*(v-vs)+α2*(T3-Ts1)+α3*(T4-Ts2)。在公式中，N代表控制冷却水段数的结果，Ni则是给定带钢厚度下的预设喷水段数。α1是带钢速度的影响系数，v是带钢的速度，vs则是给定带钢厚度下的轧制基准速度。α2代表的是终扎温度变化的影响系数，T4是实测的卷取温度值，Ts2则是卷取的目标温度值。

此外，CTC还提供了三种不同的冷却方案，即不冷却头部和尾部、冷却后端、以及冷却前端，这些方案可以根据不同规格的产品进行调整和设定。这意味着在HMI（人机界面）上，用户可以根据需要选择和设定不同的冷却方案。

总的来说，这个系统不仅考虑到了带钢的终扎状态、厚度、温度，以及精扎出口的速度等因素，还结合了实时的温度反馈和预设的阀门开启段数算法来进行精确的温度控制。此外，它还提供了多种冷却方案供用户选择，以适应不同规格产品的生产需求。

二、卷取机控制技术应用发展趋势

随着科技的发展，卷取机控制技术在其应用领域中正经历着巨大的变革。例如，通过使用高级计算机控制系统如PLC或DCS，我们能够实现对卷取机的智能化和高效化的控制和管理，不仅提高了生产效率，同时也提升了产品的品质。

另一方面，随着传感器和检测仪表等设备的引入，我们能够实时监控卷取机的运行状态并对其出现的故障进行诊断，这使得我们可以及时发现并解决出现的问题，进一步提升了设备的运行效率和可靠性。

此外，PID等先进的控制算法的应用，使我们对卷取机的控制达到了前所未有的精确程度，从而显著提高了产品的质量，并使生产效益得到了显著提升。

总的来说，随着科技的不断发展，卷取机控制技术的应用范围将会更加广泛，其技术水平也将得到进一步提升。

总之，带钢热连轧机卷取机控制中,自动化水平高,要严谨要求软件程序设计。即便在元件检查中出现误差,也要保证当前钢坯等够全部卷完。带钢热连轧机卷取技术应用至今,表现为运行可靠,功能完善,控制系统设计合理等,能够满足客户需要。

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