論述冷軋平整機延伸率控制系統應用

黃德文　陳鋒琪

【摘要】延伸率是平整工藝的一個重要參數。延伸率的大小和均勻程度直接影響帶鋼板材的質量和深加工性能，同一材質的鋼卷軋制時，要求帶鋼的延伸率是恒定的。延伸率的控制是平整機的其中一個核心控制參數，延伸率的影響因素主要有張力、軋制力，也與帶鋼的材料及厚度有關。能夠對延伸率進行精準的控制是平整機控制系統的基本要求。

【關鍵詞】平整機;延伸率;控制

【Abstract】the elongation is an important parameter of leveling process. The size and uniformity of the elongation directly affect the quality and deep processing performance of the strip steel. When the same material coil is rolled， the elongation of the strip steel is required to be constant. The control of elongation is one of the core control parameters of the temper mill. The main factors affecting the elongation are tension and rolling force， which are also related to the material and thickness of the strip. It is the basic requirement of the control system of the temper mill to control the elongation accurately.

【Keywords】 temper mill; elongation; control

廣西鋼鐵集團冷軋廠連退機組冷硬卷帶鋼經連續退火爐通過退火工藝再結晶降低帶鋼硬度、消除冷加工硬化、改善帶鋼的性能、恢復帶鋼的塑性變形能力其表面質量和內部組織結構都發生了變化成軟質狀態，因此帶鋼不能直接供給用戶使用，必須經過平整機處理（用較小的壓下量對退火后的帶鋼進行再冷軋。帶鋼表面質量的改善程度與平整軋制力的大小有關）改善帶鋼的板型消除屈服平臺加工帶鋼表面要求的粗糙度。由于平整機組的壓下量很小，難以測量測帶鋼的厚度偏差。所以用延伸率的指標作為平整帶鋼厚度變化的等效值。

1延伸率控制

延伸率是指平整軋制前后帶鋼長度的變化率，其表示式為：

式中，μ為延伸率，%;L0為平整前帶鋼長度;L1為軋制后帶鋼長度

實際使用中通過測量平整入口、出口帶鋼速度來計算延伸率，所以采用表達式為：

式中，μ為延伸率%;V0為平整入口帶鋼速度;V1平整出口帶鋼速度

延伸率測量的準確性、精度和穩定性對平整的延伸率控制至關重要，采用激光測速儀可以提高測量帶鋼速度的精度。

平整機影響帶鋼延伸率的參數有：軋制力、張力、軋制速度、帶鋼的厚度、帶鋼材料抗拉強度、工作輥直徑、軋輥與帶鋼間的摩擦等。這些參數中只有軋制力和張力是延伸率控制系統中最重要的調節參數，在實際的平整生產過程中測試表明，軋制力調節延伸率的效果是：帶鋼越厚，軋制力調節效果越好。帶鋼在一定厚度范圍內，軋制力與延伸率之間基本上是線性關系，帶鋼越薄，則軋制力調節效果越差。經過生產中不斷測試發現，張力的變化直接影響到帶鋼軋制出厚度的變化。張力越大，出口厚度越薄;而后張力比等值的前張力對帶鋼厚度的影響更大。因此，通過改變平整后張力可以調節帶鋼的厚度，而前張力可以改善帶鋼表面質量，可見平整入口、出口張力調節對于延伸率的控制也有一定的效果，帶鋼越薄，張力調節控制的效果越好。

1.1延伸率控制系統

目前平整機設置的延伸率控制主要有3種模式，他們的控制區別為：

①軋制力控制模式：平整延伸率只由平整機壓下的軋制力調節。

②張力控制模式：平整延伸率只由平整機的張力調節。

③軋制力+張力控制模式：延伸率以軋制力和張力同時控制可以根據帶鋼的厚度自動切換軋制力控制、張力控制、軋制力+張力控制模式以及自動根據帶鋼厚度趨勢對軋制力控制調節量、張力控制的調節量的主、次分配（即哪種控制方式作用效果好就以此控制模式為主調節量），軋制力和張力控制量按厚度系數分配給各自的調節量附加值，在帶鋼厚度在0.4以下軋制力調節對于延伸率控制的效果已經十分不明顯，主要以張力控制模式調節延伸率。0.4-1.0厚度帶鋼，采用軋制力+張力控制復合模式。1.0以上，以軋制力更容易控制延伸率。

目前連退機組平整機生產主要采用軋制力+張力的延伸率控制模式，可以全自動、智能化、精確控制延伸率。以下主要介紹軋制力+張力的延伸率控制模式

平整機生產時，預先設定軋制力及延伸率設定值并輸入系統作為初始值。低速生產時采用預設定恒定軋制力控制，當帶鋼速度達到30m/min以上時，激活延伸率控制，控制系統由原來的恒定軋制力控制切換成延伸率控制。通過機組出入口兩臺激光測速儀通過對帶鋼速度的檢測，系統經過計算得到帶鋼的實際延伸率，將計算結果與預設延伸率進行比較，從而得到ΔF（軋制力修正值）。

軋制力修正值與延伸率偏差存在以下關系：

其中：C0、C1是常數，在本機組中C0=10.1，C1=19.5;F為實際軋制力（KN）;d表示帶寬（mm）。

計算得到軋制力修正值ΔF：

其中：K為控制系數，為常數，在本機組中K=0.005;?ε表示帶鋼延伸率偏差（%）;H為帶鋼厚度。

張力修正值 ：

其中：K為控制系數，為常數，在本機組中K=0.008;?ε表示帶鋼延伸率偏差（%）;H為帶鋼厚度。

1.2速度前饋修正控制

在理想狀態下，只采用反饋控制便能有較控制帶鋼延伸率，但在實際應用中，系統的反饋與執行存在滯后，這就使得：在帶鋼速度提高時，帶鋼的延伸率會相對降低，在帶鋼速度降低時，帶鋼延伸率會相對增加。這就造成在較長時間內帶鋼的實際延伸率存在較大偏差。為了避免系統滯后造成的帶鋼實際延伸率偏差，在機組給出加減速之前預先給出軋制力前饋修正值，以改變軋制力控制基準，從而減小系統滯后引起的帶鋼延伸率偏差。

軋制力前饋修正值計算：

在上式中：K1為修正系數，在本機組中K1取常數75;v表示帶鋼速度（m/s）;dv/dt表示帶鋼的加速度（m/s2）。

根據上述中軋制力預設值F、軋制力修正值ΔF及軋制力前饋修正值?Fff，三者疊加，從而計算出在帶鋼延伸率閉環控制下的軋制力實際設定值，實現了帶鋼的恒延伸率閉環控制。

2冷軋平整機設備的應用意義

2.1能夠提高冷軋板板型

帶鋼產品在冷軋退火后硬度及性能水平較差，表面平直度不足，不便于深加工。同時，部分薄帶鋼在其冷卻的過程中會在應力的影響下出現雙邊浪的現象，降低產品質量。在這種情況下，通過平整機進行平直處理，使其在設備（0%～3%）的標準狀態下給予一定壓力，從而滿足其平直標準。

2.2能夠改善冷軋板力學性能

在冷軋平整機工作運行狀態下，對著運行壓力水平的逐步提高，帶鋼對應的屈服極限延伸空間就會隨之縮減，抗拉強度水平提高，全延伸降低。通過對設備壓下率參數的控制能夠促進帶鋼力學性能的改善，彌補傳統生產過程中呂德斯線的皺紋缺陷以及屈服平臺部分的拉伸應變等漏洞問題，增加其彈性變形區域。

結語

冷軋產品是鋼材中的精品，屬高端產品，具有加工精細、技術密集、工藝鏈長、品種繁多、用途廣泛等特點。國際鋼鐵工業發展實踐表明，隨著經濟社會發展，冷軋產品在鋼材消費總量中的比重在不斷提高，并發揮著越來越重要的作用。

為了能夠進一步提高冷軋板產品質量，確保帶鋼平整度水平，對冷軋平整機延伸率控制系統的有效應用及精度展開深入分析，加強技術應用實踐，對控制系統進行優化與完善，從而全面改善、提高冷軋板帶鋼生產質量。

參考文獻

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[2]付韶武.冷軋平整機延伸率控制系統優化[J].信息系統工程，000（10）：63.