試析金屬帶材壓力加工中張力控制系統

摘 要：隨著我國工業生產水平的不斷提高，工業生產領域取得了巨大的發展成就，一系列先進的生產科學技術被應用在實際工作中。張力控制失效問題是金屬帶材壓力加工過程中需要面對的重要問題，其對帶材的質量以及企業的經濟效益都有很大影響。本文在此背景下對金屬帶材壓力加工中的張力控制系統進行了探討分析。

關鍵詞：金屬帶材壓力加工；張力控制系統；探討研究

張力控制問題是影響軋材質量的主要問題，因此張力控制系統便成為軋制生產中的關鍵設備之一。研究張力控制系統可以幫助我們有效解決張力控制失效問題，從而提高帶材加工效率、質量以及經濟效益。這對促進國民經濟的持續健康發展具有十分現實的意義。

1 張力控制系統總體結構分析

張力控制系統作為軋制生產過程中的重要設備，其結構構成比較復雜，涉及技術眾多，這無疑增加了我們控制帶材壓力加工張力的難度，因此文章有必要對張力控制系統的總體結構進行簡要說明。

在上圖中，數字1代表軋輥、2代表液壓壓下系統、3代表測厚儀、4代表張力傳感器、5代表夾送輥、6代表卷筒、7代表開卷或者卷取機。冷軋精軋機的開卷工作與卷取工作是同時進行的，其中上圖中的卷取輥與夾送輥共同構成張力控制系統。在冷軋精軋機中由卷取機對張力進行控制。

2 軋機工作的工藝要求以及系統設計思想分析

2.1 軋機工作的工藝要求

冷軋精軋機的具體工作流程如下：開卷機工作將帶材送入開卷夾送輥中，然后再將帶材送入軋機進行軋制工作；軋制完成后，帶材從軋機中被送到卷取夾送輥，然后由卷取機將帶材卷取并脹緊。另外，軋機還要滿足一系列的參數要求：

第一，尺寸要求：冷軋精軋機開卷機的卷筒直徑為0.5m，最大可以開卷直徑為1.3m的帶材。同時不論是開卷還是卷取，卷筒的寬度為450mm，最大外徑為500mm。

第二，速度要求：冷軋精軋機的卷取速度要保持在1.5～15m/s之間，軋制速度控制在0～0.5m/s之間，同時電動機的轉速要控制在0～1560r/min之間。

第三，其他要求：軋制過程中的張力要控制在8000～80000N之間，同時電動機的輸出功率要穩定為145KW。另外，帶材厚度、帶材寬度等都有一定的技術要求。

2.2 張力控制系統的設計思想分析

在設計張力控制系統時，要致力于解決以下三個問題：

第一，軋機在開始工作的加速階段或者結束工作的減速階段，張力控制系統要補償因速度變化造成動態力矩變化而引起的張力變化，要使軋機的工作速度與卷取機的工作速度保持一致，從而減少張力的變化。

第二，控制因卷徑的變化而引起的張力變化，從而減少張力變化對帶材軋制質量造成的影響。

第三，處理因卷徑以及卷取機負載質量的增加以及外界其他因素變化而造成的控制系統模塊參數改變的問題，保持整個控制系統的穩定性，從而避免張力發生變化，控制帶材軋制質量。

為解決以上三個問題，一般采用張力間接控制法以及張力直接控制法等兩種方法結合的方式對軋制過程中的張力進行控制。例如：在張力出現以及張力消失的階段采用間接法，此時對張力進行動態補償；在穩定工作階段，采用直接發，從而精確的控制張力?？梢哉f以上三個問題不僅只是張力控制系統中需要面度的問題，而且還是張力控制系統的設計指導思想。

3 張力控制方法分析

3.1 間接張力控制方法

間接張力控制方法主要被應用在軋機開始工作張力出現以及軋機停止工作張力消失的階段，即我們通常所說的消張以及建張階段。在控制建張以及消張階段的張力時，我們一般采用最大力矩法，之所以采用這種方法是因為該方法具有一定的優點：

第一，最大力矩法法采用了先升壓后弱磁的控制技術，這樣就使得電動機在很長一段時間內處在滿磁的狀態下，從而避免了無功功率對電機的沖擊，延長了電機的使用壽命，降低了生產成本.

第二，先升壓后弱磁的技術使得電機長時間處于全電壓的工作狀態中，因此電動機的功率因素大大增加，工作效率明顯提高。

第三，卷徑的變化無法影響到電動機的磁場變化，導致電動機的磁場變化范圍可以隨意選擇，這樣大大降低了電動機的生產標準，從而降低了帶材加工的生產成本。

第四，電動機工作電流不會輕易達到最大值，因此電動機的工作損耗大大減少。

3.2 直接控制方法

在軋制工作穩定進行的階段，需要使用直接控制方法對張力進行控制，而想實現對張力的有效控制，需要電流調節器、速度調節器、張力調節器以及控制對象等構件和環節的協同工作。

首先，在設備開始運行時，速度調節器開始工作，控制設備的加速度。

其次，當軋機進行穩定工作狀態時，速度調節器的轉速環停止工作，張力調節器的張力環開始工作，此時系統對張力的控制按照間接控制方法進行，從而實現對恒定張力的準確控制。

另外，在系統工作中，若發現張力不足，系統會自動對設備進行調節，從而提高系統的張力，確保帶材的軋制質量。

4 結語

張力控制系統在金屬帶材壓力加工過程中發揮著重要作用，關系到加工產品的質量。本文率先分析了冷軋精軋機的構成以及張力控制系統的構成，然后研究了設備的工作原理以及系統的設計思想，最后對生產過程中采用的張力控制方法進行了探討，為金屬帶材壓力加工提供了理論參考。

參考文獻

[1]張忠東.試析金屬帶材壓力加工中張力控制系統[J].科技創新與應用，2014（10）

[2]單秀慶.金屬帶材壓力加工中張力控制系統的探究[J].科技創業家，2013（20）

作者簡介

劉勉（1984-），男，河南，本科，中級，研究方向：有色金屬加工。