[發明專利]周期性變厚度帶材軋制過程中張力的控制方法及控制系統

無效

• 申請號: 200910012396.0
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101602068A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 李旭;劉相華;張殿華;孫杰;支穎;胡賢磊;矯志杰;吳志強;孫濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B21B37/48
• 分類號: B21B37/48;B21B37/24
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁 焱

1.一種周期性變厚度帶材軋制過程中張力的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：在軋件上對周期性變厚度帶材的厚區、薄區和過渡區進行分段；

步驟二：設定周期性變厚度帶材的厚區、薄區和過渡區的前、后張力值；所述周期性變厚度帶材的厚區、薄區和過渡區的前、后張力值依下式設定：

a)軋制薄區時的前張力：T_B1＝τ_B1·b·h_B1，其中，前張應力：τ_B1＝0.15-0.25σs；

b)軋制薄區時的后張力：T_B0＝τ_B0·b·h_B0，其中，后張應力：τ_B0＝0.15-0.30σs；

c)軋制厚區時的前張力：T_H1＝τ_H1·b·h_H1，其中，前張應力：τ_H1＝0.10-0.20σs；

d)軋制厚區時的后張力：T_H0＝τ_H0·b·h_H0，其中，后張應力：τ_H0＝0.05-0.20σs；

e)軋制過渡區時的前張力：

TG1=TB1+lxl×(TH1-TB1)]]>

f)軋制過渡區時的后張力：

TG0=TB0+lxl×(TH0-TB0)]]>

其中，b為帶材的寬度，h_B1、h_B0分別為薄區軋制前、后帶材的厚度，h_H1、h_H0分別為厚區軋制前、后帶材的厚度，σs為材料變形抗力，l為過渡區的總長度，l_x為已軋制的過渡區的長度，由出口測長輥測得；

步驟三：通過控制系統的卷徑測量儀測量當前的帶材卷徑，再根據步驟二中設定的張力值確定當前的張力轉矩設定值，實現基于最大轉矩限幅的張力開環控制；同時，通過張力計檢測的張力值與步驟二中設定的張力值相比較，得到張力的偏差，實現張力的閉環控制，確定張力轉矩的附加量；并通過電動機加、減速時的動態轉矩補償環節和機械摩擦轉矩補償環節對動態轉矩及機械摩擦轉矩進行補償，確定張力轉矩的補償量；最后，通過對開環控制中的當前的張力轉矩設定值、閉環控制中的張力轉矩的附加量以及補償環節中的張力轉矩的補償量進行累加，確定最終的張力轉矩；所述當前的張力轉矩設定值依下式確定：

MT=T·D2·1i]]>

其中，M_T為張力轉矩設定值，單位：N.m；T為帶材張力，單位：kN；D為帶材直徑，單位：m；i為卷取機的電動機減速比；所述電動機加、減速時的動態轉矩補償環節中，電動機加、減速時張力轉矩的補償量依下式確定：

Md=a[J0+B·π·ρ·(D4-D04)32·i]]]>

其中，M_d為加、減速時張力轉矩的補償量，單位：N.m；a為加速度，單位：rad/s²；D為帶材直徑，單位：m；D₀為帶材最小直徑，單位：m；J₀為折算到電動機軸上的電動機固定轉動慣量，單位：kg·m²；B為帶材寬度，單位：m；ρ為帶材密度，單位：kg/m³；i為卷取機電動機減速比；所述機械摩擦轉矩補償環節中，機械摩擦張力轉矩的補償量依下式確定：

Mf=C0+C1v+C2v+C3v2+C4v3+C5v4]]>

其中，M_f為機械摩擦張力轉矩的補償量，單位：N.m；C₀、C₁、C₂、C₃、C₄、C₅為多項式的擬合系數，v為卷取機電動機的轉速；

步驟四：將步驟三中確定的最終的張力轉矩送入傳動控制系統，由傳動控制系統通過對開卷機、卷取機電動機的轉矩的控制實現對張力的控制；同時，對開卷機、卷取機進行速度設定，并將設定的速度值送入傳動控制系統；所述的對開卷機、卷取機進行速度設定的具體過程如下：

A、根據不同厚度下的超前率和滯后率的層別表，利用線性插值法確定過渡區的超前率和滯后率，所述的不同厚度下的超前率和滯后率的層別表如下：

表1不同厚度下的超前率、滯后率層別表

??厚度層別(mm)??0.3??0.6??1.0??2.0??3.0??4.0??5.0??超前率(％)??0.15??0.17??0.18??0.20??0.22??0.24??0.26??滯后率(％)??0.14??0.16??0.17??0.19??0.19??0.20??0.21

所述的利用線性插值法確定過渡區的超前率和滯后率的公式如下：

α=α0+Hx-H0H1-H0×(α1-α0)]]>

β=β0+Hx-H0H1-H0×(β1-β0)]]>

其中，α為超前率，β為滯后率，H_x為軋制過渡區的當前厚度值，H₀、H₁為兩個相鄰層別的厚度值，α₀、α₁為兩個相鄰層別的超前率，β₀、β₁為兩個相鄰層別的滯后率；

B、根據步驟A中確定的過渡區的超前率和滯后率設定開卷機和卷取機的速度，其速度依下式確定：

V_{Pay_off_reel}＝V_M(1-f0)(1-α)-V₀

V_{Tension_reel}＝V_M(1+f1)(1+β)+V₀

其中，V_{Pay_off_reel}為開卷機設定的線速度，V_{Tension_reel}為卷取機設定的線速度，V_M為軋機設定的線速度，f0為后滑率，f1為前滑率，α為超前率，β為滯后率，V₀為靜態建張速度附加量。