双机架平整机张力控制研究以及优化过程

刘 醒，王艳超，刘佳奇

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

0 引言

在双机架平整区域，通过入口张力辊、出口张力辊、2 个机架将平整机区域分为了3 个部分，则平整机的张力控制要分别控制这三段的张力，分别是平整机入口区域的张力、2 个机架间的张力和平整机出口区域的张力，平整机区域张力控制框图如图1 所示。

图1 平整机区域张力控制框图

在普通的延伸率控制模式下，平整机入口区域的张力，即TM9 张力计检测的张力由一机架的速度进行控制，两个机架间的张力，即TM10 检测的张力由二机架的速度控制，平整机出口区域的张力，即TM11 张力计检测的张力由出口张力辊的速度进行控制。各个区域张力控制器的输出以附加值的形式作用到对应的速度控制器上，以此来实现对张力的调节。

1 ITC 张力控制

ITC（Interstand tension control，机架间张力控制）采用的控制器为PI 调节器。控制框图如图2 所示。

图2 张力控制结构框图

其中速度补偿部分为前一个机架的参考速度除以前一个机架的最大速度，然后经过线性化得到。

目前采用ITC 张力控制的区域为：DCR 入口张力用1 机架速度调节，两机架中间张力用2 机架速度调节。

ITC 的调节手段包括3 种，通过速度调节、通过轧制力调节、通过辊缝即位置调节。目前只使用了速度调节方式，其他两种输出都是零。

连退区域的ITC 控制主要使用了两种张力控制方式，即Mode B 模式和Mode C 模式。

Mode B 模式：这种模式只是在平整机区域起车时候才会使用，起车完成后切换到Mode C 模式。该模式只是用机架的速度控制目标区域的张力，使用的是PI 控制器。

Mode C 模式：这种模式和Mode B 的区别是它的控制目标是机架前后实际张力和设定张力的张力差值相等，例如当一机架出口的张力差为1 kN 时，一机架入口的张力控制目标也为张力差是1 kN。当起车完成后两个机架都使用Mode C模式。

2 直接张力控制与间接张力控制

二机架出口侧的张力是由出口张紧辊调整其速度或者转矩来实现控制的，程序中分别设置两种控制方式，分别是直接张力控制与间接张力控制。直接张力控制通过调节出口张紧辊的速度来控制张力，间接张力控制通过控制出口张紧辊的转矩来调节张力。两者之间可以选择切换。

2.1 直接张力控制

在计算出口张紧辊的速度值时，会附加一个由于张力控制引起的速度变化值，这是由直接控制引起的，如图2 所示。速度计算的其他参数包括MRG 计算出的参考速度、由于厚度控制引起的附加速度、由于转矩控制引起的附加速度。DCR 段出口的张力设定值与实际值共同输入到PI 控制器上，PI 控制器的输出值作用到平整机出口侧的张紧辊上，用来调节出口侧张力。

2.2 间接张力控制

间接张力控制有一个额外张力的计算过程，这个PI 控制器的输出并不会直接作用到速度控制上，而是改变转矩值来达到控制的目的。通过间接张力控制器的输出来计算4 个张力辊的参考张力，并输出到下一步计算出转矩限制值，从而达到控制张力的目的。

3 平整机过焊缝自动降张力功能的实现

连退平整机在正常生产的过程中，焊缝经过平整机时由于也处于轧制状态，经常由于焊缝质量缺陷或者参数设置不合理等原因将焊缝轧断，导致炉区停车。若过焊缝时可以分别降低平整机3 个区间段的张力，可以有效防止上述问题的发生，避免造成焊缝在平整机处断带。在此之前，过焊缝降低张力都是操作工手动完成的，但是这带来一系列的问题，首先由于是操作手柄降低张力，降低张力的大小无法量化，其次过焊缝操作人员需要注意多方面内容，若需要手动降张力会增加操作人员的工作负担，而且有可能出现操作人员忘记降张力的情况。

由于上述多种原因，增加平整机过焊缝自动降张力的功能。过焊缝自动降张力过程中PDA 记录的数据曲线如图3 所示，可以看出3个区域的张力是按照一定的谐波曲线自动调整的，过焊缝时自动降低到设定值的80%，待焊缝过完平整机后张力自动恢复到二级值。

图3 过焊缝自动降张力曲线

4 结束语

平整机过焊缝自动降张力功能的实现，保证焊缝能够稳定正常的通过平整机，为保证高速连退产线稳定生产起到至关重要的作用，尤其连退产线速度高、带钢薄等特点，这对平整机区域张力控制提出更高的要求，因此对该技术进行不断的研究和改进具有非常重要的意义。