论述冷轧平整机延伸率控制系统应用

黄德文　陈锋琪

【摘要】延伸率是平整工艺的一个重要参数。延伸率的大小和均匀程度直接影响带钢板材的质量和深加工性能，同一材质的钢卷轧制时，要求带钢的延伸率是恒定的。延伸率的控制是平整机的其中一个核心控制参数，延伸率的影响因素主要有张力、轧制力，也与带钢的材料及厚度有关。能够对延伸率进行精准的控制是平整机控制系统的基本要求。

【关键词】平整机;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

广西钢铁集团冷轧厂连退机组冷硬卷带钢经连续退火炉通过退火工艺再结晶降低带钢硬度、消除冷加工硬化、改善带钢的性能、恢复带钢的塑性变形能力其表面质量和内部组织结构都发生了变化成软质状态，因此带钢不能直接供给用户使用，必须经过平整机处理（用较小的压下量对退火后的带钢进行再冷轧。带钢表面质量的改善程度与平整轧制力的大小有关）改善带钢的板型消除屈服平台加工带钢表面要求的粗糙度。由于平整机组的压下量很小，难以测量测带钢的厚度偏差。所以用延伸率的指标作为平整带钢厚度变化的等效值。

1延伸率控制

延伸率是指平整轧制前后带钢长度的变化率，其表示式为：

式中，μ为延伸率，%;L0为平整前带钢长度;L1为轧制后带钢长度

实际使用中通过测量平整入口、出口带钢速度来计算延伸率，所以采用表達式为：

式中，μ为延伸率%;V0为平整入口带钢速度;V1平整出口带钢速度

延伸率测量的准确性、精度和稳定性对平整的延伸率控制至关重要，采用激光测速仪可以提高测量带钢速度的精度。

平整机影响带钢延伸率的参数有：轧制力、张力、轧制速度、带钢的厚度、带钢材料抗拉强度、工作辊直径、轧辊与带钢间的摩擦等。这些参数中只有轧制力和张力是延伸率控制系统中最重要的调节参数，在实际的平整生产过程中测试表明，轧制力调节延伸率的效果是：带钢越厚，轧制力调节效果越好。带钢在一定厚度范围内，轧制力与延伸率之间基本上是线性关系，带钢越薄，则轧制力调节效果越差。经过生产中不断测试发现，张力的变化直接影响到带钢轧制出厚度的变化。张力越大，出口厚度越薄;而后张力比等值的前张力对带钢厚度的影响更大。因此，通过改变平整后张力可以调节带钢的厚度，而前张力可以改善带钢表面质量，可见平整入口、出口张力调节对于延伸率的控制也有一定的效果，带钢越薄，张力调节控制的效果越好。

1.1延伸率控制系统

目前平整机设置的延伸率控制主要有3种模式，他们的控制区别为：

①轧制力控制模式：平整延伸率只由平整机压下的轧制力调节。

②张力控制模式：平整延伸率只由平整机的张力调节。

③轧制力+张力控制模式：延伸率以轧制力和张力同时控制可以根据带钢的厚度自动切换轧制力控制、张力控制、轧制力+张力控制模式以及自动根据带钢厚度趋势对轧制力控制调节量、张力控制的调节量的主、次分配（即哪种控制方式作用效果好就以此控制模式为主调节量），轧制力和张力控制量按厚度系数分配给各自的调节量附加值，在带钢厚度在0.4以下轧制力调节对于延伸率控制的效果已经十分不明显，主要以张力控制模式调节延伸率。0.4-1.0厚度带钢，采用轧制力+张力控制复合模式。1.0以上，以轧制力更容易控制延伸率。

目前连退机组平整机生产主要采用轧制力+张力的延伸率控制模式，可以全自动、智能化、精确控制延伸率。以下主要介绍轧制力+张力的延伸率控制模式

平整机生产时，预先设定轧制力及延伸率设定值并输入系统作为初始值。低速生产时采用预设定恒定轧制力控制，当带钢速度达到30m/min以上时，激活延伸率控制，控制系统由原来的恒定轧制力控制切换成延伸率控制。通过机组出入口两台激光测速仪通过对带钢速度的检测，系统经过计算得到带钢的实际延伸率，将计算结果与预设延伸率进行比较，从而得到ΔF（轧制力修正值）。

轧制力修正值与延伸率偏差存在以下关系：

其中：C0、C1是常数，在本机组中C0=10.1，C1=19.5;F为实际轧制力（KN）;d表示带宽（mm）。

计算得到轧制力修正值ΔF：

其中：K为控制系数，为常数，在本机组中K=0.005;?ε表示带钢延伸率偏差（%）;H为带钢厚度。

张力修正值 ：

其中：K为控制系数，为常数，在本机组中K=0.008;?ε表示带钢延伸率偏差（%）;H为带钢厚度。

1.2速度前馈修正控制

在理想状态下，只采用反馈控制便能有较控制带钢延伸率，但在实际应用中，系统的反馈与执行存在滞后，这就使得：在带钢速度提高时，带钢的延伸率会相对降低，在带钢速度降低时，带钢延伸率会相对增加。这就造成在较长时间内带钢的实际延伸率存在较大偏差。为了避免系统滞后造成的带钢实际延伸率偏差，在机组给出加减速之前预先给出轧制力前馈修正值，以改变轧制力控制基准，从而减小系统滞后引起的带钢延伸率偏差。

轧制力前馈修正值计算：

在上式中：K1为修正系数，在本机组中K1取常数75;v表示带钢速度（m/s）;dv/dt表示带钢的加速度（m/s2）。

根据上述中轧制力预设值F、轧制力修正值ΔF及轧制力前馈修正值?Fff，三者叠加，从而计算出在带钢延伸率闭环控制下的轧制力实际设定值，实现了带钢的恒延伸率闭环控制。

2冷轧平整机设备的应用意义

2.1能够提高冷轧板板型

带钢产品在冷轧退火后硬度及性能水平较差，表面平直度不足，不便于深加工。同时，部分薄带钢在其冷却的过程中会在应力的影响下出现双边浪的现象，降低產品质量。在这种情况下，通过平整机进行平直处理，使其在设备（0%～3%）的标准状态下给予一定压力，从而满足其平直标准。

2.2能够改善冷轧板力学性能

在冷轧平整机工作运行状态下，对着运行压力水平的逐步提高，带钢对应的屈服极限延伸空间就会随之缩减，抗拉强度水平提高，全延伸降低。通过对设备压下率参数的控制能够促进带钢力学性能的改善，弥补传统生产过程中吕德斯线的皱纹缺陷以及屈服平台部分的拉伸应变等漏洞问题，增加其弹性变形区域。

结语

冷轧产品是钢材中的精品，属高端产品，具有加工精细、技术密集、工艺链长、品种繁多、用途广泛等特点。国际钢铁工业发展实践表明，随着经济社会发展，冷轧产品在钢材消费总量中的比重在不断提高，并发挥着越来越重要的作用。

为了能够进一步提高冷轧板产品质量，确保带钢平整度水平，对冷轧平整机延伸率控制系统的有效应用及精度展开深入分析，加强技术应用实践，对控制系统进行优化与完善，从而全面改善、提高冷轧板带钢生产质量。

参考文献

[1]周锋，刘娟，刘舒慧，etal.1450mm平整机延伸率控制系统的设计与应用[J].电气传动，2014，44（10）：40-43.

[2]付韶武.冷轧平整机延伸率控制系统优化[J].信息系统工程，000（10）：63.