熱浸鍍鋅線爐內(nèi)張力分析及控制方案

孫昌印

熱浸鍍鋅線爐內(nèi)張力分析及控制方案

孫昌印

通過對影響爐區(qū)張力的因素進(jìn)行分析，制定相對應(yīng)的電氣控制方案，提高爐區(qū)張力的穩(wěn)定性

爐內(nèi)張力分析 控制方案

熱浸鍍鋅線是一種連續(xù)生產(chǎn)線，檢驗(yàn)連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、調(diào)試是否成功的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，就是能否保證連續(xù)生產(chǎn)。為此，降低事故次數(shù)和事故率對連續(xù)線來說更為重要。其中爐內(nèi)斷帶是此類事故中處理時(shí)間最長、損失最大的生產(chǎn)事故，一般一次事故的處理時(shí)間約20個(gè)小時(shí)左右，直接損失高達(dá)幾萬元。

在導(dǎo)致爐內(nèi)斷帶各種原因中，最重要一個(gè)原因就是爐內(nèi)張力不穩(wěn)定，為此提高爐內(nèi)張力的穩(wěn)定性是鍍鋅電氣設(shè)計(jì)人員和調(diào)試人員工作的一個(gè)重點(diǎn)。現(xiàn)對爐內(nèi)張力影響因素進(jìn)行分析，并針對性的提出控制方案。

一、熱浸鍍鋅線工藝布局簡介

如圖1所示，此生產(chǎn)線按工藝結(jié)構(gòu)共分3段，分別為入口段、工藝段、出口段。入口段由開卷機(jī)至2#S輥處，工藝段由入口活套至出口活套組成，出口段由8#S輥至卷取機(jī)組成。

二、爐內(nèi)張力不穩(wěn)定的原因分析

通過上圖不難看出，影響鍍鋅爐內(nèi)張力穩(wěn)定性的因素從大方面說應(yīng)有三個(gè)方面，一是入爐前帶鋼張力的波動(dòng)會(huì)影響爐內(nèi)帶鋼張力的穩(wěn)定性；二是爐內(nèi)設(shè)備自身的張力的穩(wěn)定性；三是出爐后帶鋼的張力波動(dòng)也會(huì)影響爐內(nèi)張力的穩(wěn)定性。

1.入爐前帶鋼張力波動(dòng)原因的影響因素

1）入口活套在沖套、吃套時(shí)，活套張力的波動(dòng)會(huì)影響爐前張力的穩(wěn)定性；

2）3 號張力輥的張力閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)的精度對爐區(qū)張力的影響。

2.爐內(nèi)設(shè)備自身張力穩(wěn)定性的影響因素

1）爐輥正常運(yùn)行時(shí)張力控制精度；

2）工藝段加減速時(shí)，爐輥響應(yīng)慢，影響爐內(nèi)張力。

3.爐后張力波動(dòng)的影響因素

當(dāng)出口活套吃套、沖套時(shí)活套張力會(huì)波動(dòng)，若工藝基準(zhǔn)輥機(jī)械特性偏軟，則不能將出口活套張力的波動(dòng)割斷，從而影響工藝段的張力。

三、爐區(qū)張力控制方案

在以上三個(gè)影響爐區(qū)張力的因素中，解決爐后張力穩(wěn)定性的方案比較簡單，只要將工藝基準(zhǔn)速度輥機(jī)械硬度調(diào)硬即可，為此不做詳細(xì)分析。下面重點(diǎn)對爐前張力控制和爐內(nèi)張力控制的方案進(jìn)行分析。

1.入口活套張力控制方案

鍍鋅線入口活套的作用是當(dāng)入口段停機(jī)換卷時(shí)為工藝段儲(chǔ)存足夠的帶鋼，入口段停機(jī)后工藝段通過吃活套的套量來確保連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)吃套時(shí)，活套的小車開始向下移動(dòng)，在移動(dòng)之初，小車需要一個(gè)使其動(dòng)起來的能量來克服自身的慣量。移動(dòng)后，小車的各設(shè)備還需要克服自身的各項(xiàng)阻力，只有這兩個(gè)條件滿足后，小車才能動(dòng)起來。若活套是橫轉(zhuǎn)矩控制，提供這兩個(gè)條件的力的來源只能是3號張力輥，而這兩個(gè)力的突然介入，勢必會(huì)影響3號張力輥運(yùn)行的穩(wěn)定，從而會(huì)影響爐區(qū)張力的穩(wěn)定。為了確保3號張力輥穩(wěn)定運(yùn)行，這兩個(gè)力最好不要由3號張力輥提供，而是將這兩個(gè)力改由活套電機(jī)提供，為此需對活套電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)進(jìn)行改造，即在其控制系統(tǒng)上添加活套dv/dt補(bǔ)償和在活套轉(zhuǎn)矩的值上及時(shí)補(bǔ)償活套運(yùn)行的阻力值（控制系統(tǒng)如圖2）。

2.爐前3號張力輥張力閉環(huán)控制

為了確保爐前張力的穩(wěn)定性，3#S張力輥需采用張力閉環(huán)控制方式。張力反饋信號取自爐前測張輥，張力環(huán)在速度環(huán)之內(nèi)，張力調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器均為比例積分，張力調(diào)節(jié)器的輸出信號作為速度調(diào)節(jié)器的速度給定補(bǔ)償信號。張力環(huán)的作用就是當(dāng)爐前張力變化后通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整爐前張力，從而確保其恒定，控制系統(tǒng)圖如圖3、圖4。為了保證3號張力輥兩個(gè)輥的出力均衡，從輥采用了直接張力控制及負(fù)荷平衡控制方式，控制系統(tǒng)圖見圖5、圖6。

3.爐區(qū)內(nèi)爐輥張力控制方案

如圖（1）所示，退火爐為立式退火爐，爐輥分上下兩層，共21根。為了減少投入，爐輥傳動(dòng)電機(jī)可不配編碼器，采用開環(huán)頻率控制方式。但此種控制系統(tǒng)存在缺陷，就是當(dāng)工藝段啟動(dòng)時(shí)，由于爐輥直徑大，電機(jī)需出一個(gè)較大的力來克服其慣量。但因其是頻率控制，不是速度閉環(huán)控制，為此電機(jī)需犧牲速度來保證轉(zhuǎn)矩（電機(jī)速度-轉(zhuǎn)矩特性圖）。此種控制模式缺點(diǎn)是就是當(dāng)生產(chǎn)線啟動(dòng)或提速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)所有爐輥速度有低于工藝段速度的趨勢，但因有帶鋼的作用，實(shí)際速度是不會(huì)降低的，而是會(huì)出現(xiàn)帶鋼拖動(dòng)爐輥運(yùn)行的局面。這樣就會(huì)使?fàn)t內(nèi)張力加大，從而會(huì)增加爐內(nèi)因張力大而斷帶的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)問題，我們在速度調(diào)節(jié)器之前采用了Scale droop形成負(fù)反饋的控制方式。Droop的引入很好的解決了這個(gè)問題（Scale droop控制系統(tǒng)見圖7）。

四、結(jié)論

通過實(shí)施以上控制方案，鍍鋅線在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，爐內(nèi)張力得到了很好控制，正常運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)張力的波動(dòng)值基本在10%以內(nèi)，爐內(nèi)斷帶率得到了很好的控制，能滿足一般鍍鋅線正常生產(chǎn)的需要。

（作者單位：中冶恒通冷軋技術(shù)有限公司）