热镀锌机组活套张力控制研究与改进分析

尹宁

（重庆新联钢铁设备技术有限公司，重庆 400000）

热镀锌机组是一套连续性运行的机组系统，因此，必须确保机组系统运行的连续性与稳定性。一般情况下，需要在机组运行的入口处与出口处设置活套装置，由此对钢带起到存储作用的同时，确保工艺运行速度的连续性。镀锌机组的活套装置一般可分为2种形式，即水平活套和立式活套。以下我们将主要对立式活套控制进行相关分析与研究。

1 立式活套张力控制工艺

在热镀锌机组中，立式活套的主要结构组成不仅包括电动机与固定梁，同时，还包括被称为活套车的动梁，还有滑轮组、配重与纠偏辊等。我们选取某系统进行具体分析，活套控制系统所选择的为西门子S7-400PLC，变频器选择是西门子S120系列的，电动机功率为110 kW的，自动化控制系统主要通过变频器控制电动机实现动梁的运行以及钢带的张力控制。一般情况下，入口活套会在生产运行状态下呈现出满套状态，在开卷机进行换卷操作的过程中带钢以工艺速度运行，这一运行过程也就是放套过程，再由入口段以超过工艺速度30%～40%的速度运行至入口活套，此为充套过程，再以工艺速度运行至入口处达到满套状态。同样，出口活套的运行过程与之相同，通过活套的充套、放套进行交替运行工作，由此确保镀锌机组连续、稳定运行，从而达到生产工艺的相关要求。同时，还通过在立式活套系统中加设了配重装置与链条连接，并在桁架内侧设置了配重装置的上下运行导轨，起到了平衡动梁自重、有效降低活套电动机起动扭矩的作用。一般情况下，入口活套与出口活套在配重设置的过程中，会根据实际情况设置配重，一般设置为4个7.2 t的配重，共计28.8 t。

2 活套张力波动的优化与改进措施

除了对活套张力的工艺进行提升外，还应对入口区域张力、炉区张力加以优化改进。按照相关设备与具体生产要求，在对整个活套张力进行参数分析的同时，在过程控制系统中还需要对机组张力的设定值加以确定，其计算公式为：张力设定值=单位张力×原料宽度×原料厚度，其中，原料的钢型种类、宽度、厚度决定着其相应的单位张力，可通过查表加以确定，进而通过生产实践分析，对不同钢种进行大量的项目参数记录对比和计算分析，由此选择出最合适的镀锌机组张力设定值，同时，将其优化设置于二级系统中，可按以下步骤进行全面的项目优化与改进：①通过对开卷机的张力系数进行适当扩大来降低活套张力波动。②在合理降低活套张力系数的情况下，有效控制动梁出现的摇摆，从而有效避免发生停车事故。③在降低卷取机张力的同时，可以有效避免出现张力辊电机过载，也由此有效控制了钢卷内圈可能出现的划伤问题。④对于跳动辊的控制系统而言，也进行了彻底的优化与改造。比如，对跳动辊的张力控制程序进行改进，不仅需要将原来由跳动辊控制的清洗段和退火炉区间内的张力控制更换为张紧辊控制，且在张力反馈的同时，可实现张紧辊的张力闭环控制，也就是在炉口设置张力控制，由此确保退火炉区域的预热段张力。张紧辊一般情况下由3个主动辊所组成，不仅具有跟随机好的优势，而且速度与稳定性都比较高，在确保退火炉周围张力的同时，有效降低了退火炉内带钢的延伸率，也通过跳动辊控制对带钢起到了有效的缓冲作用。需要增加设置跳动辊的张力控制程序，添加设置跳动辊位置控制的逻辑，设置跳动辊实施停止张力控制，只对跳动辊实施纯位置控制，如果炉区中已经建立好张力时，则需把跳动辊放置于中心处的位置；如果炉区没有张力，则跳动辊将会自动的控制在－15%的位置，确保炉区在降温的时候可以进行带钢收缩，防止设备的不必要损坏与断带的情况出现。添加设置跳动处的设定上斜坡、发生器的参数，PI的控制器参数。参照设计之后的相应参数，在PI的控制器内实施有效设定，设置位置的上、下限幅，设置数值在－15～15，设定位置的Kp系数为一个适当的值，设置的TN参数值为一个适当的值，设置复位与使能的参数值，设置张力确定与否定的信号。编制跳动辊的电机使能控制逻辑，因为跳动辊只进行位置控制，因此，跳动辊的电机位置要求对实施逻辑进行重新编写。当炉区的张力不确定以后，比如跳动辊的具体位置为大等于－14时，便会让使能的跳动辊电机在小于－14时才能消除使能。添加设置跳动辊的速度微调选择程序，跳动辊的位置因变化而形成的附加速度不需要叠加到张紧辊与清洗段的全部电机当中，即跳动辊的位置发生变化后形成的速度分量加至自身的控制当中。通过对张紧辊的PI参数值进行优化、调整，张紧辊位于炉区与清洗段之间。为了确保相邻的张紧辊的调节清洗段的张力及与炉辊的调节炉区张力的稳定性、连续性、跟随性，以及实现良好的合格曲线，对张紧辊的PI参数值进行有效调节是非常有必要的。对各种标准的带钢实施张力的PI参数值调节，可以获得一套能适应各类型号带钢张力的PI参数值。参照调试后的PI参数值，最终可明确重要的参数是Kp比例系数，其值设置为一个适当的值，积分的时间设置为一个适当的值，修正的时间设置为一个适当的值。

3 结束语

综上所述，在热镀锌机组中，对于活套张力控制系统还在不断地进行着技术改进与优化的实践探索。我们一方面通过增加配重、对动梁与带钢量进行补偿计算，并对活套入口的张力辊电动机实施速度与力矩优化，使活套张力控制系统不仅具有动态的良好使用性能，还具有一定的稳定性，也有效地减少了活套区域张力波动，由此减少了对后序设备可能产生的张力控制影响，满足了生产工艺的技术要求。

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