浅析冷轧平整机延伸率控制技术的算法及影响因素

时间：2024-05-20

刘丽英

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部,山东莱芜 271100 ）

刘丽英

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部,山东莱芜 271100 ）

摘要：延伸率是平整工艺的一个重要参数，本文通过对莱钢冷轧平整机组延伸率控制系统的分析，着重介绍延伸率控制技术的算法以及影响延伸率控制的因素。

关键词：延伸率；算法；控制系统；脉冲编码器

0　前言

平整是一道确保生产优质薄板、提高冷轧带钢成品质量的关建工序，它在提高产品质量、控制板形、使带钢具有合适的力学性能和表面状态等发挥着重要的作用。

经过退火后的冷轧带钢状态软质，其表面的光洁度、平直度和组织性能等均不能达到产品的使用要求，通过平整工艺即可改善质量，提高强度，达到所要求的加工性能。

1　平整延伸率控制

延伸率也就是带钢长度的变化率。莱钢冷轧平整机是单机架四辊平整机，平整延伸率的基本含义与常规轧制不同，延伸率的调节是控制工艺质量的重要内容，其平整是一个小压下率（延伸率为0.5％～5％）的小变形量的轧制，是冷轧工艺上极为重要的一道生产工序。延伸率是平整过程中最基本的工艺参数，平整道次压下量只有微米级，平整机出口侧与入口侧的带钢厚度偏差用测厚仪几乎测不出来，所以，就用测量带钢延伸率作为测量其厚度变化的等效值。延伸率是平整轧制的唯一变形指标，在保证带钢力学性能、满足用户要求方面，起着至关重要的作用。

2　延伸率的在线测量途径

为提高延伸率控制精度，莱钢冷轧平整机组既安装了脉冲编码器，也安装了激光测速仪，激光测速仪来反馈带钢实际速度。激光测速仪把带钢表面速度转换成与之成正比的电子频率信号，输出给控制系统，作为速度反馈。张力辊本身的数字传动系统需要脉冲编码器反馈速度，同时脉冲编码器也可以作为延伸率控制系统中激光测速仪的备用设备。

平整机延伸率是根据脉冲编码器检测出的信号计算得出。当采用编码器测速时，控制系统采用高速计数模块接受入口上S辊、出口上S 辊安装的编码器发出的脉冲信号，并对其累加计数。控制软件按采样周期访问高速计数模块的累加器，读取累加的脉冲值，计算出带钢的实际速度：

其中

式中D-张力辊直径；

Ncy-脉冲编码器轴转动一周的总脉冲数；

Nm-高速计数器累加器的上限值；

Ni-本次对高速计数器累加器访问的采样值；

Ni-1-上一次对高速计数器累加器访问的采样值；

Δt-控制软件对高速计数器累加器访问的采样时间。

式（1）分别计算出平整机带钢入口和出口的实际速度后，即可计算出带钢的延伸率：

式中δi-带钢延伸率；

V1i-带钢入口速度；

V2i-带钢出口速度。

假如平整机入口和出口张力辊的直径D相同，编码器的脉冲数Ncy也相同，控制过程中对高速计数器进行访问的Δt一致，那么延伸率的计算可简化为：

由于现代微电子技术的高速发展，高速计数器所能达到的技术频率和控制运算所需要的采样周期已经不在一个数量级上，所以这种方法完全能够满足速度采样计算的要求，可以达到控制所要求的采样精度，满足控制需求。

当用激光测速仪测速时，一般有两种输出方式：脉冲输出和直接速度输出。当采用脉冲输出到控制系统时，仍要用高速计数模块对脉冲信号进行累加计数，当采用直接速度输出到控制系统时，它发射激光束到带钢表面来测量入、出口带钢长度，可以利用模拟线路接口或数字通信接口，控制软件就可以直接读取带钢的入口和出口的速度值，随时可以计算带钢的延伸率，用于自动化控制。使用激光测速仪来取代脉冲编码器，测量精度要高得多，并且避免了测量辊的辊径变化、打滑等对测量精度的影响。

3　延伸率的控制方式

通常平整根据平整润滑方式有湿平整和干平整。根据控制方式，调节带钢延伸率的主要途径有以下三种：通过改变带钢在平整过程中的轧制力、通过改变带钢在平整过程中的前后张力、通过改变带钢在平整过程中的速度。因此，在实际的现场生产过程中，对于板厚≤lmm的带钢来说，采用张力调节控制延伸率方式取得的现场效果相对来说要理想的多。而对于板厚≥ lmm的带钢来说，易采用压力调节控制延伸率的方式。通过速度调节来控制延伸率的方式，则适用于高精度延伸率控制产品的生产。

轧制力控制方式，在平整机中，开卷机、入、出口S 辊采用的是压力环控制方式。平整机根据轧制压力变化来控制调节延伸率。利用延伸率给定值与实测值之差，转变成一个相应的附加轧制力给定值，从而修改原有的给定平整轧制力，达到对带钢延伸率进行控制的目的。采用轧制压力方式调节带钢延伸率，从现场效果来看，带钢越薄，带钢延伸率调节的效果越差。带钢越厚，带钢延伸率调节的效果越好。张力控制方式，开卷机、S辊以及卷取机均以张力方式调节运转。通过用改变张力的方式来控制调节延伸率，通过延伸率给定值与实测值之间产生的差值，转变成了一个相应的附加张力给定值。实际上就是通过改变入口与机架之间、机架与出口之间的张力，从而改变带钢的延伸率。通过采用改变张力来控制延伸率的效果看，带钢越薄，调节延伸率的效果越好；带钢越厚，调节延伸率的效果越差。

速度控制方式，平整机的开卷机、入口S 辊、出口S 辊均采用速度环控制方式。按目标延伸率计算前后S 辊的速度差，在轧制压力基本恒定不变的情况下，利用延伸率给定值与实际值之间的差值，转换成一个附加的速度给定值，实际上就是通过改变前后S 辊的速度，从而实现对带钢延伸率的控制。在实际生产中，由于速度差易产生张力的变化，因此速度延伸率控制是适用于高精度延伸率控制方式的实际生产中。