金属带材压力加工中张力控制系统探究

摘 要： 在进行金属带材压力的加工时，张力控制系统的应用十分重要，但是其系统有着一定的复杂性。因此，在实际应用时，需要全面考虑到各环节，不断的探索金属带材的压力加工过程，以应用张力控制系统的方法，实现对产品的质量、效率的全面提升。

关键词： 金属;带材;压力加工;张力控制系统

一、 张力控制概述

张力控制包括了直接张力控制与间接张力控制。直接控制系统就是对张力传感器的高效利用，张力传感器当中测量得到的张力就是加工系统的实际张力，将所得的这个实际张力与系统给定的张力进行对比研究，然后从中得到一个偏差值，再根据这个偏差值对系统进行有效的控制，使实际张力与给定的张力无限的接近，直到达到一致。由于这是一个测量—对比—调节的过程，所以直接控制也被称为反馈控制，具有良好的精確性与实时性，一般用于对精度和速度要求比较高的张力控制场合。间接张力控制系统不必使用任何检测器来对实际张力进行测量，而是只给定一个张力设定值，工作人员通过对各种影响张力的因素的参数进行综合的分析，然后再根据分析的结果对其进行一定的调节，以达到保持张力稳定的目的。由于间接张力控制不用形成相对闭环的控制，而是通过对电流的有效调节来保持张力的恒定，所以间接张力控制也叫作补偿张力控制。

二、 轧机工作的工艺要求以及系统设计思想分析

（一）轧机工作的工艺要求

冷轧精轧机的具体工作流程如下：开卷机工作将带材送入开卷夹送辊中，然后再将带材送入轧机进行轧制工作;轧制完成后，带材从轧机中被送到卷取夹送辊，然后由收卷机将带材卷取并胀紧。另外，轧机还要满足一系列的参数要求：

1. 尺寸要求：冷轧精轧机开卷机的卷筒直径为0.5m，最大可开卷直径为1.4m的带材。开、收卷卷筒宽度为550mm，卷筒最大涨缩直径为510mm。

2. 速度要求：冷轧精轧机的卷取速度要保持在0～10m/s之间，轧制速度控制在0～8m/s之间，同时电动机的转速要控制在0～1560r/min之间。

3. 其他要求：轧制过程中的张力控制在300～4000N之间可调，同时轧制电机的输出功率要稳定为145kW;卷取机需设置大小电机，根据带材厚度自由选取。另外，带材厚度、带材宽度等都有一定的技术要求。

（二）张力控制系统的设计思想分析

1. 轧机在开始工作的加速阶段或者结束工作的减速阶段，张力控制系统要补偿因速度变化造成动态力矩的变化而引起的张力变化，要使轧机的工作速度与卷取机的工作速度保持一致，从而减少张力的变化。

2. 控制因卷径的变化而引起的张力变化，从而减少张力变化对带材轧制质量造成的影响。

3. 处理因卷径和卷取机负载质量的增加以及外界其他因素变化而造成的控制系统模块参数改变的问题，保持整个控制系统的稳定性，从而避免张力发生变化，控制带材轧制质量。

为解决以上三个问题，一般采用张力间接控制法以及张力直接控制法等两种方法结合的方式对轧制过程中的张力进行控制。例如：在张力出现以及张力消失的阶段采用间接控制法，此时对张力进行动态补偿;在稳定工作阶段，采用直接控制法，从而精确的控制张力。可以说以上三个问题不仅只是张力控制系统中需要面对的问题，而且还是张力控制系统的设计指导思想。

三、 控制原理的分析

（一）间接张力控制方法

在建张、消张的过程中，应用间接张力控制的方法，就如之前所说的还有很多间接张力控制方法，但是在现阶段应用最为广泛的是最大力矩法。最大的力矩控制的系统就有下面几点：

1. 在磁场范围内的电机，随着其线圈直径变化而变化，选择方面不会受到阻碍，实现制造出标准化的电机。

2. 低速辊直径没有实现最大化的价值，进而对机械的应力和损耗都有所减少。

3. 应该先升压弱磁控制地方式，在全磁电机的启动过程中，可以有效地减少无功率所造成的影响。

4. 在电机的全电压状态下，能够有效的提升其功率，在进行轧制的时候应该实现控制其加速、减少变化，比如说：在每一批不同宽度条带直径，与夹送辊和卷取机摩擦之间的变化量被认为是卷取机的转矩。它主要是在连接张力时进行调节的，是张力控制系统的设计和调试关键。

（二）直接张力控制法

在轧制阶段进行稳定的时候，要使用张力控制方法，其中主要是通过电流调节器的控制原理，并且其主要组成部分有转速和张力调节器，以及控制对象等。

1. 在整个投入运转的过程中，我们要在整个系统启动和停止时间进行有效的调速处理，从而使其能够正常运转。

2. 在长时间的卷取机的工作中，在构建张力中剪裁掉了调节速度的调节器，并且把速度环路进行有效的解除，而且在单圈工作中，其电路的输入端是非常紧张的，从而形成了一个闭环的结构。在气压的流通中，其张力环都是进行详细的操作的。在间接张力控制系统中，其最大的转矩控制方式得到理论进一步的推广和应用，从而有利于控制张力的目的。

3. 在整个工业工程加工中，如果其张力存在不足的时候，要对设备进行进一步的调节，从而来扩大张力，这样可以达到工厂加工的需求，但是在整个控制过程中，双向调节是非常重要的，并且还要与其系统结合来完成。

参考文献：

[1]田瑜，王京，李静，双机架可逆冷轧机张力控制系统的研究[J]，电气传动，2016（18）.

[2]单秀庆，金属带材压力加工中张力控制系统的探究[J]，科技创业家，2013（20）.

作者简介：  占伟，江西赣安安全生产科学技术咨询服务中心。