金属压力加工张力控制及对策浅析

杨雨浩

（广西大学，广西 南宁 5 3 0 0 0 0）

金属压力加工张力控制及对策浅析

杨雨浩

（广西大学，广西 南宁 5 3 0 0 0 0）

在冶金与造纸行业当中，恒张力的控制是保证产品质量的根本要求，但是在实际的生产过程当中张力的控制却存在着较多的问题，对产品的质量造成了严重的影响。本文对金属压力加工张力控制进行研究，并以此为基础总结了对应的解决策略。

金属；加工；张力；控制；对策

在工业生产过程当中，恒张力控制是保证产品质量的重要措施，张力的控制会对产品表面的轧制厚度以及粗糙度等产生重要的影响。但是从总体来看，当前阶段我国的工业在张力控制方面还存在一些问题，对于这方面的研究还不够深入，缺少合适的解决办法。基于此种目的，本文结合的实际工作经验，总结了当前阶段我国金属压力加工当中张力控制的相关对策。

1 问题的提出

随着各种金属制品的不断出现，以及对工业生产原料的质量要求越来越高，许多工业产品已不能满足需求，特别是在精密加工领域当中，对产品的质量要求也越来越高，例如在生产带钢的过程当中，由于大部分的带钢本身的材质偏弱，因此，带钢当中的张力一般情况下相对于普通的钢板要小，这也导致了一系列的问题。例如在生产0.1 5 mm厚钢板的张力控制过程中，将开卷卷曲的张力设定在0.7 5 t左右，而系统最初所设置的精度根本无法满足这种要求。因此，必须要对现阶段的张力控制策略进一步的研究，只有这样才能够制造出品质更加优良的产品。

2 应对措施

张力控制是冷轧带钢最为明显的一个特征，轧制的压力可以通过张力的控制得到有效的控制，并进一步改善钢板的版型，可以说张力控制也是冷轧带钢最关键的环节，在利用可逆式单机冷轧机进行张力控制的过程当中，张力的产生是由轧机与卷曲机共同产生的，在形成之后，张力卷曲机一直处于工作状态，而产品质量主要是由张力的实际值所决定的，同时对于其稳定性也存在着较大的影响。再通过张力的计算对张力的实际值进行精度控制，闭环控制也是在这个过程当中逐渐产生的。在采用间接措施进行张力控制的过程当中，需要通过相关参数的控制才能达到恒张力的控制。与直接张力控制相比而言，间接张力控制的投资较小，在实际的工业生产当中已经具有较为广泛的运用，在我厂就是采用此种控制方式，此外在本地的许多企业当中也都是采用此种控制方式。

在进行间接张力控制的过程当中，影响恒张力控制的最根本因素在于开卷与卷取机之间的电流控制，这也是最根本的因素，在实际的工作过程当中，轧辊与轧机的工作一直会维持在正常的状态当中，而左卷曲机则会进行正饱和输入。在这个过程当中卷取的力矩完全是由限幅值所决定的，但是生产所采用的方向是自右向左运行的，这就必然导致二者之间会存在着一定的速度差，这种差值就是产生张力的最根本力量。

在运行稳定的前提之下，张力也必然会保持稳定，电力转矩的公式为：

式中C m所表示的是电机扭转常数，I则代表对应的电流。

钢板转动所需要的张力为：Mt=D T(2 i x)

式中i的意思是转动比，T则代表着钢的张力。

从上式当中我们可以发现，如果我们忽略了空载的转矩以及摩擦的转矩，Md与Mt是一致的，同时我们也可以发现，通过直径D与系统的磁通量φ的控制，我们可以间接地控制电动机当中的电流。

笔者所在的单位所采用的张力控制系统为西门子公司所生产的6 RA 7 0 2 5全数字可逆直流调速器。在软件方面则配置的是S P C 4 2 0软件，在T 4 0 0控制板当中可以实现转矩动态补偿、卷径计算以及负饱和设定。度调节和扭矩限幅为6 RA 7 0，传动系统标准传动功能。系统在稳定的状态下，张力设定T乘以张力系统调节因数H2 0 0和钢卷直径D，作为控制传动电流,达到控制带钢张力的目的。

卷取机总力矩：MD=MO+Mf+Mt+Md

式中Md、MO、Mf、Md分别代表电动机的总扭矩、空转力矩、摩擦力矩、张力力矩以及动态力矩。

在实际的张力控制过程当中，在实行控制之前，带钢就已经被设定了张力值，剩下的其他力矩则是属于一种物理补偿。6 RA 7 0调速器优化可以将空转力矩与摩擦力矩精确的计算出来，T 4 0 0的参数则可以设定摩擦力矩补偿。在控制的过程当中，卷取机会不断加速，同时卷取机在加速的过程当中，由于总力矩需要一定的加速分量，这就导致了张力值会产生明显的波动，同时波动的大小与加速率之间存在着很大的区别，因此为了达到精准控制的目的，必须要给予必要的补偿。卷取机的实际工作过程当中的转动惯量会受到多方面的影响，可逆式轧机不仅对稳定性具有较高的要求，同时对张力的恒定也具有较高的要求，在加速阶段的当中必须要考虑好张力的控制问题。

通过上文的论述我们发现，在实际的生产领域当中，如果要实现精准的张力控制，必须要妥善处理好速度与动态补偿之间的平衡关系。

卷径会对静态张力产生严重的影响，而动态补偿的精度与卷取机的转动惯量之间存在着很大的关系，因此，在张力控制的过程当中必须要对卷取半径进行动态的调整。

同时主机在变速阶段必须要给予一定的动态力矩补偿，根据速度的变化计算出对应的力矩。西门子T 4 0 0工艺控制板中包含了动态的力矩补偿，为了使得调试的过程更加的规范化，在本文当中调试被分为两个不同的步骤，将齿轮的级别对应于6 0 0米/分的档位转变为0.6，同时将相反的逻辑切换掉，同时将卷径的计算参数参数设定为1.0，H2 2 2为0.2 3 5，同时根据卷径的实际偏差对H2 1 0的参数进行调整。

同时在设定速度参数的过程当中，微分采样时间设定为5 0 0 0 ms，则变动部分的转动惯量H2 2 7=n Nr b（D 4-D O4）V/(2 9.1 8 i D P n t b)。则变动部分H2 2 8=J f n Ni V/(2.8 6 5 D P n t b)=0.6 6。而温度补偿的关键并不在于精细，而是在于需要平滑，因此需要以此为基础，在增添0.3%的补偿。

3 结语

当前阶段在实际的工业生产过程当中，张力控制已经是较为重要的问题，对产品的质量会产生严重的影响。基于此种情况国内外已经有许多专家与学者对该问题进行了必要的研究。在本文当中，笔者首先对该问题提出的背景进行了研究，指出了研究的必要性，并以此为基础，结合自己的实际工作经验，总结了相关的策略，希望能对现阶段我国的金属加工行业的张力控制有所帮助。同时笔者在实际的工作过程当中发现，在经过调试之后，张力的控制呈现出明显的态势，控制质量也明显提高，产品的质量也更高。

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