针对薄带钢炉内高速运行时张力波动大的优化

陈勇

新余钢铁集团有限公司 江西新余 338000

法孚连退炉由于设计之初在炉区间没有装配张力辊，因此张力控制只能由计算张力得出，控制存在局限性。当生产薄带钢时，尤其是速度比较快的情况下，很容易出现张力波动的情况，造成带钢擦划伤，甚至断带停炉的情况。本文就是通过对现场的各种经验进行总结，通过前馈调节的方式，针对影响张力波动的因素进行控制，对本机组的张力调节进行优化，取得了不错的成果[1]。

1 冷轧连退炉简介

连退板的生产流程，首先经过酸轧轧机冷塑性变形，使其具备再结晶的基础，然后进入连退炉高温加热，使带钢达到再结晶的温度，最后保温后冷却进入平整机二次轧制。

冷轧连退炉分为8 个区域分别是预热段，加热段，均热段，缓冷段，快冷段，过时效1，过时效2，终冷段。这些区域温度各不相同，而不同温度对带钢张力的影响也不同。再加上进入炉区的带钢厚度也会发生变化，这也对张力的控制有很大的影响。

2 影响炉区张力的因素

连退炉中造成带钢张力波动的因素有很多，有带钢温度、带钢速度、带钢厚度、辊面摩擦与辊径变化等，这些因素之间都是相互关联的。但是我们生产线的张力自控系统就没有完全考虑到这些因素之间的关系，因此在这些因素发生变化时，张力调节不能及时的响应，导致张力波动的产生[2]。

带钢温度对于张力的影响主要表现在，带钢进入连退炉中，由于热胀冷缩的因素，而影响带钢的张力。因为当带钢受高温加热后，带钢因为热膨胀而延长，如果我们不进行控制的话，带钢张力就会因此减小。而带钢在冷却区域中，由于带钢温度降低，带钢因为冷却而收缩，如果我们不进行调节的话，带钢张力将会增大。

带钢速度对于张力的影响和温度又是相互关联的，因为带钢速度的快慢可以调节带钢的温度。而通过此调节我们从而又能调节带钢的张力。

带钢厚度的多少也是直接影响到带钢受热变化的程度，并通过这种变化影响带钢张力的改变，辊面摩擦主要是带钢表面及辊子表面的摩擦系数来决定，其主要表现就是打滑，此时的变化是不可控的，只能尽量调节张力来减小打滑的程度，避免跑偏断带的可能。

辊径的变化主要是长时间生产辊子磨损产生的，其主要也表现在对速度的影响，而造成张力的波动。

3 张力优化方案

此次优化我们最复杂的工作是针对带钢温度，厚度，速度等可控因素，对炉内张力PI 控制进行调节。我们经过长时间的观察发现，炉内张力在带钢厚度进行变化，炉内温度发生改变，以及带钢速度发生变化时，张力都存在着较大的波动，查看程序发现其PI 控制器输出值波动幅度较大。

我们经过调试发现如果对PI 控制器的输出进行上下限幅可以有效的减少其波动的幅度。但是经过一段时间观察，当厚度，温度，速度发生改变时张力波动依旧还是存在，因为我们虽然限制了输出的限幅，但是炉区分为8 个区域进行张力调节，每个区域的的温度带钢厚度都是不同，如果我们以一个同样的限幅进行调节，会导致张力调节的絮乱[3]。

所以我们经过长时间的研究和尝试，对带钢温度，厚度，速度进行综合考虑，再对PI 控制器限幅进行控制，使其控制达到平衡，张力波动明显减小。

实际实施如下图1 控制逻辑图：

图1 控制逻辑图

（1）对温度进行判断，根据观察发现当带钢厚度较薄，加热段带钢温度大于600℃时，带钢才会出现明显张力波动，因此在程序中对于带钢大于600℃时用作温度的判断点。而当带钢进入缓冷段时带钢由高温突然下降到低温，此时张力波动尤为明显，因此我们以带钢温度大于600℃小于760℃作为缓冷段区域张力控制的温度比较值。

（2）根据实际情况，进行调试，设定不同区域，不同厚度的限幅系数，限幅系数乘以带钢速度，为该区域的限幅值。

（3）调试系数，如表1 所示。根据长时间观察，对限幅系数进行调节，主要考虑该系数在此厚度，温度下，张力波动是否平稳，并用PDA 记录下来反复跟踪比对。

针对由于不可控因素，如辊面摩擦，辊径变化等因素，而造成的突发性张力波动。我们根据其波动的大小，在画面上设置醒目的报警提示，当张力出现波动操作工可根据实际情况减小或者增大张力，避免带钢由于张力波动过大，而导致跑偏或者失张的情况出现，减少故障次数。

表1 各区域系数表

实际实施如下：在程序以张力的设定值乘以50%作为张力波动的下限，然后以张力的设定值乘以150%作为张力波动的上限。以张力的实际值和上下限幅值进行比较，得出的点为张力波动报警点。制作wincc 画面报警点，给操作工做好培训。

4 结语

此次攻关主要解决了法孚连退炉这种因炉区张力波动控制局限，薄带钢高速运行时张力波动大的问题，其中涉及到的控制方法，对于很多生产线都是适用的。