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摘要： 对张力计的原理进行深入的分析研究与探讨，并且详细介绍在冷轧平整机中如何利用张力计进行有效的张力检测以及张力计在延伸率控制中所起的关键性作用。
关键词： 张力；延伸率；闭环控制
中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0320100－01
0 前言
平整是生产优质薄板、确保冷轧板带钢成品质量的关建工序，它对于提高产品质量、控制板形、根据用户需要使板带钢具有合适的力学性能和表面状态等起着重要的作用。经退火的冷轧带钢处于软质状态，其表面光洁度、平直度和组织性能等均不能满足产品的使用要求，不适于用户直接进行机械加工。如对退火带钢进行轻度变形，在带钢表面上就会产生拉伸应变和不规则的滑移线，影响外观和性能。所以，作为成品的带钢在出厂之前，必须进行小变形量的平整轧制。而平整机技术及其自动控制系统的发展是随着冷轧机技术及其自动控制系统的发展而发展起来的，单机架平整机自动控制系统包括：
1）速度/张力控制系统；2）辊缝控制系统；3）质量控制系统。
以上控制系统中，速度/张力控制系统和质量控制系统中需要进行张力闭环（如图1），那就需要张力计进行张力反馈，没有张力计的有效反馈，系统将无法运行，更无法进行延伸率质量控制。在这里我们就针对张力计的原理及其在平整机控制系统中的应用做一下简单的探讨。
1 张力计系统的组成及原理
1.1 系统组成及注意事项
莱钢平整机组采用的是KELK公司张力计，其系统组成主要包括以机前机后控制箱、张力辊、轴承，轴承座，张力计压头、传感器及相关的电器装置。其中，张力计压头装置是一种用于测量带钢张力的机电一体化传感器，它为测量辊精确工作提供了一个牢固稳定的平台。该装置具有一体化的结构，是由适用于轧钢厂的张力计压头和特殊的挠曲件组成的，这样既保证带钢张力全部传感到压头上，又能使张力计免受侧向力和巨大过载的损坏。同时要保证这套系统稳定正常的工作，张力辊必须水平安装，并与相邻的辊平行，保证几何尺寸正确，并且需要知道精确的几何角度。所有的电线必须是连续的，电缆屏蔽线只能在仪表柜内接地。接线盒处的屏蔽必须绝缘以防止偶然的接地。
1.2 系统工作原理
张力计测量张力的原理就是利用带钢被拉伸时，带钢内的张力就会施加到一个处于动态平衡状态的检测辊上，安装在检测辊两端轴承座下面的传感器装置，便可以检测到垂直于底座的分力。从传感器的输出信号、带钢夹角或称包角α和β及安装的几何尺寸等参数，可以直接根据 计算出带钢的张力。计算原理及公式如下：
其中 为垂直于压头的力；为钢带实际张力；入口带钢与水平面夹角；出口带钢与水平面夹角；压头与水平面夹角。
2 张力计在自控系统中的应用及创新
2.1 张力计的实际应用
平整机控制的关键部分是延伸率控制，其控制方式有压力控制方式、张力控制方式、速度控制方式。对板厚≤lmm的带钢来说，主要采用张力调节控制延伸率方式，采用这种控制方式，平整机的开卷机、入口S辊、出口S 辊全部采用张力闭环控制方式，延伸率给定值与延伸率实测值之差转变成相应的附加张力给定值，修改原有的给定平整入口、出口张力，来改变带钢延伸率。（如图2）
于1mm的时候，普遍采用张力方式来进行延伸率控制，以便提高产品质量、控制板形、使板带钢具有合适的力学性能和表面状态。
2.2 创新性工作
1）由于张力计是平整机系统正常工作所必备的仪表，出现问题将直接导致无法轧钢，为此我们根据张力计测量原理，当其中一侧压头不能正常工作时，采用単压头测量模式，在画面上做上单双压头切换开关，方便切换。2）由于张力辊在工作过程中会被磨损，或当更换压头重新安装张力辊时，其a和β角的角度会发生变化，影响张力测量的精度，为此，在画面上做出接口，把改变后的a和β角的值输入后，利用程序进行自动计算，保证其测量精度。
3 结束语
把张力计的高精度性与液压AEC成熟的控制方法相结合，形成一整套的高精度的AEC控制系统，完全达到了平整机的工艺控制精度的要求，本套系统也可以用于冷轧等需要检测张力的所有领域。
作者简介：
黄立国（1979-），男，吉林德惠人，本科，兰州理工大学，工程师，研究方向：自动控制。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
关键词： 张力；延伸率；闭环控制
中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0320100－01
0 前言
平整是生产优质薄板、确保冷轧板带钢成品质量的关建工序，它对于提高产品质量、控制板形、根据用户需要使板带钢具有合适的力学性能和表面状态等起着重要的作用。经退火的冷轧带钢处于软质状态，其表面光洁度、平直度和组织性能等均不能满足产品的使用要求，不适于用户直接进行机械加工。如对退火带钢进行轻度变形，在带钢表面上就会产生拉伸应变和不规则的滑移线，影响外观和性能。所以，作为成品的带钢在出厂之前，必须进行小变形量的平整轧制。而平整机技术及其自动控制系统的发展是随着冷轧机技术及其自动控制系统的发展而发展起来的，单机架平整机自动控制系统包括：
1）速度/张力控制系统；2）辊缝控制系统；3）质量控制系统。
以上控制系统中，速度/张力控制系统和质量控制系统中需要进行张力闭环（如图1），那就需要张力计进行张力反馈，没有张力计的有效反馈，系统将无法运行，更无法进行延伸率质量控制。在这里我们就针对张力计的原理及其在平整机控制系统中的应用做一下简单的探讨。
1 张力计系统的组成及原理
1.1 系统组成及注意事项
莱钢平整机组采用的是KELK公司张力计，其系统组成主要包括以机前机后控制箱、张力辊、轴承，轴承座，张力计压头、传感器及相关的电器装置。其中，张力计压头装置是一种用于测量带钢张力的机电一体化传感器，它为测量辊精确工作提供了一个牢固稳定的平台。该装置具有一体化的结构，是由适用于轧钢厂的张力计压头和特殊的挠曲件组成的，这样既保证带钢张力全部传感到压头上，又能使张力计免受侧向力和巨大过载的损坏。同时要保证这套系统稳定正常的工作，张力辊必须水平安装，并与相邻的辊平行，保证几何尺寸正确，并且需要知道精确的几何角度。所有的电线必须是连续的，电缆屏蔽线只能在仪表柜内接地。接线盒处的屏蔽必须绝缘以防止偶然的接地。
1.2 系统工作原理
张力计测量张力的原理就是利用带钢被拉伸时，带钢内的张力就会施加到一个处于动态平衡状态的检测辊上，安装在检测辊两端轴承座下面的传感器装置，便可以检测到垂直于底座的分力。从传感器的输出信号、带钢夹角或称包角α和β及安装的几何尺寸等参数，可以直接根据 计算出带钢的张力。计算原理及公式如下：
其中 为垂直于压头的力；为钢带实际张力；入口带钢与水平面夹角；出口带钢与水平面夹角；压头与水平面夹角。
2 张力计在自控系统中的应用及创新
2.1 张力计的实际应用
平整机控制的关键部分是延伸率控制，其控制方式有压力控制方式、张力控制方式、速度控制方式。对板厚≤lmm的带钢来说，主要采用张力调节控制延伸率方式，采用这种控制方式，平整机的开卷机、入口S辊、出口S 辊全部采用张力闭环控制方式，延伸率给定值与延伸率实测值之差转变成相应的附加张力给定值，修改原有的给定平整入口、出口张力，来改变带钢延伸率。（如图2）
于1mm的时候，普遍采用张力方式来进行延伸率控制，以便提高产品质量、控制板形、使板带钢具有合适的力学性能和表面状态。
2.2 创新性工作
1）由于张力计是平整机系统正常工作所必备的仪表，出现问题将直接导致无法轧钢，为此我们根据张力计测量原理，当其中一侧压头不能正常工作时，采用単压头测量模式，在画面上做上单双压头切换开关，方便切换。2）由于张力辊在工作过程中会被磨损，或当更换压头重新安装张力辊时，其a和β角的角度会发生变化，影响张力测量的精度，为此，在画面上做出接口，把改变后的a和β角的值输入后，利用程序进行自动计算，保证其测量精度。
3 结束语
把张力计的高精度性与液压AEC成熟的控制方法相结合，形成一整套的高精度的AEC控制系统，完全达到了平整机的工艺控制精度的要求，本套系统也可以用于冷轧等需要检测张力的所有领域。
作者简介：
黄立国（1979-），男，吉林德惠人，本科，兰州理工大学，工程师，研究方向：自动控制。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”