負荷分配在冷矯直機主傳動中的應用

摘 要:本文簡要介紹了冷矯直機的矯正理論和負荷分配在主傳動中的應用。

關鍵詞:負荷分配 變頻控制 扭矩

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)04(a)-0117-01

Load Distribute Use In Cold Leveller Main Drive

ZhanghangZhaochunfeng

Abstract:This paper introduces the corrective straighing theory of the cold leveler and application of the load distribution in main drive control.

Key words:Load Distribute frequency conversion control torque

1 前言

軋件在軋制、冷卻和輸送的過程中，由于各種因素的影響，往往產生形狀缺陷。例如:板材和帶材會產生縱向彎曲、橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為了消除這些缺陷以及鋼板內部殘余應力，使鋼板內部纖維組織達到均勻的排列，軋件需要在矯直機上進行矯正。而舞陽新寬厚鋼板有限公司的矯直機主傳動采用扭矩控制，因此矯直機主傳動的扭矩負荷分配將直接影響鋼板矯直后的性能以及平直度。

2 冷矯直機主傳動控制理論

舞陽新寬厚鋼板有限公司的冷矯直機主傳動采用的是西門子的6SE70交直交變頻控制，傳動由11臺電機組成，功率為65KW，每臺電機帶一個工作輥。矯直的鋼板厚度為6……35mm，主傳動電控設備采用直流公共母線整流回饋供電方式，有利于減少電能損耗。各電機分別由西門子公司具有矢量控制功能的通用高端交流調速產品6SE70全數字變頻調速裝置驅動，它們的速度給定控制由基礎自動化TCS完成，交流變頻調速裝置通過PROFIBUS DP網與基礎自動化級進行聯網。

3 冷矯直機主傳動負荷分配

冷矯直機是對多值原始曲率的鋼板進行矯正，它是先采用交變彎曲變形以消除其原始曲率的不均勻度，再逐漸將鋼板矯平，即鋼板上不同方向、不同數值的原始曲率，經過同一個反彎曲率的彈塑性反彎后，其殘余曲率趨向一致。當鋼板在入口時，第3、4和5輥上的反彎曲率最大，設定的壓下量也是最大的，以產生大的變形，迅速消除鋼板的原始曲率不均勻度，同時這幾臺電機的扭矩也是最大的，可以從圖1冷矯直機扭矩負荷分配系數圖看出，而后面各輥的壓下量按照直線關系遞減，在第N-1輥處，鋼板的反彎曲率最小，只產生彈性彎曲變形，而下輥系的入口輥和出口輥單動調節則便于軋件的咬入，同時也可加大平行調整部分的輥子壓下量，傾斜輥縫調整方式最符合矯正過程的變形特點。基于此點，在實際應用過程中，我們不建議平輥校正，即入口與出口輥縫一致。

矯直的總扭矩給定是通過L2計算的，它主要是依據當前鋼板的厚度、溫度以及鋼種等等因素。但是扭矩的負荷分配是依據幾何學來對冷矯直機傳動進行負荷分配，可以調節個別傳動的扭矩給定值使總的扭矩給定值等于實際測量值。在矯正時，軋件是隨著工作輥的轉動不斷前進并反復彎曲的。因此，工作輥上的扭矩MK可以按照軋件彎曲變形所做的功AP應該和工作輥在矯正扭矩MK的作用下使軋件前進所做的功AP相等。

現假設在第i輥下，單位長度軋件的彎曲變形總曲率為1/rC，則其彎曲變形功ai，在已知軋件力矩方程M=f(1/r)的條件下，可由下式求得:

根據純彎曲假設，可以認為，軋件通過第i輥受到彎曲時，沿軋件長度各斷面上彎曲力矩M值得大小只與曲率有關，而與軋件的長度無關。因此，長度為li的軋件在第i輥上彎曲變形所做的功API應是:

直徑為D的第i個工作輥，在扭矩MKI的作用下，使軋件行進li長度所做的功AKI應是:

由于API和AKI相等，因此:

上式中的積分式，在已知軋件力矩方程M=f(1/r)的情況下，是可以精確計算的。但是，為了簡化計算，可以用圖2中的b圖OBCD梯形面積代替曲線OACD所包絡的面積。此時，Mj將是常量。三角形面積CED是彈復功。簡化后的矯正力矩計算式如下:

式中Ky是彈復功系數，Ky=0～1

從上式可以得出在矯直過程中，第3、第4和第5根電機轉矩是最大的，而矯正軋件時的總矯正扭矩MK將是各輥系矯正扭矩之和。

4 結語

本文介紹了矯直機傳動控制以及扭矩的負荷分配，對于單傳動來說，扭矩的負荷分配能夠更充分地發揮矯直機的潛力，證明交變彎曲變形更能消除其原始曲率的不均勻度，最大限度地提高矯直后鋼板的性能及平直度。

參考文獻

[1]《軋鋼生產機械設備操作與自動化控制技術實用手冊》，趙元國.中國科技文化出版社，2005年3月.

[2]AA7350 - E01012 Rev3 - CL Speed Master DFS，SVAIC.

[3]《西門子矢量控制使用說明書》SIEMENS.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文