CN101168172A - 行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，包括入口张力计和入口张力反馈装置，还包括出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；出口张力反馈装置，反馈所述出口张力计测量的出口处带钢的张力；张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。采用本发明的技术方案，通过增加出口张力计测量出口处的张力，使得行星齿轮结构张紧辊式平整机的三个主要参数延伸率、轧制力和张力之间能建立协调配合控制，实现了稳定的延伸率、轧制力和张力控制，达到了产品带钢性能和板形稳定的目的。

Description

行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统及方法

技术领域

本发明涉及张紧辊式平整机的控制技术领域，更具体地说，涉及一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统及方法。

背景技术

连续退火机组原先的平整机属于特有的行星齿轮结构形式，并且只有入口一套张力测量装置，安装在平整机的入口处，因此它在轧制力、张力控制精度上存在不稳定性，特别是平整机出口的张力属于失控状态。

参考图1，图1是现有技术中使用的平整机的结构图。如图1所示，该平整机100包括：

平整机电机102，调节平整机的速度；

速度计算、调节装置104，根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；

延伸率控制电机106，调节平整机的延伸率；

延伸率计算、调节装置108，根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；

轧制力产生装置110，产生轧制力；

轧制力计算、调节装置112，计算轧制力并控制轧制力产生装置；

主电机114，驱动延伸率控制电机102和轧制力产生装置110；

张力控制装置116，包括入口张力计118，放置于平整机的入口处，测量入口处带钢的张力。

钢带在入口张紧辊120和出口张紧辊122的带动下经过平整机进行平整处理。其中，该张力控制装置116采用如下公式来调整张力，并将调整的结果输送到轧制力产生装置110，调整轧制力。

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}={K_1}^{\′}\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·\mathrm{\ΔTe}$

上面的公式中，V_TM′是平整机速度补偿量、K₁′是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是张力控制装置的入口张力计118得到的入口张力差。

由于钢带的延伸率是由不同产品的工艺设计决定的，因此延伸率控制的稳定对生产产品的性能非常重要，同时平整机轧制力、入出口张力的稳定也非常关键。

如图1所示，原先的控制方式是：延伸率的控制以主电机114为主导速度，通过控制延伸率控制电机106的速度来控制延伸率实际值。通常包括如下的控制步骤：

首先，控制开始时，系统根据带钢规格、材质设定平整机入口张力；之后，通过入口张力计的实际张力反馈，经过上述的公式的运算来计算出平整机支撑辊的速度补偿值，来调节平整机的速度，直到入口张力达到设定值。该中控制方法中，平整机的轧制力属于开环控制。

由于出口无张力计、缺乏平整机入出口张力的调节手段，因此如果只是单纯地调节延伸率控制电机106的速度，往往会造成延伸率实际值是达到了设定值，但往往造成平整机入出口张力不平衡(例如入口张力太大而出口失张)的现象。平整机的轧制力也只是一个开环控制。由于只有入口张力计118检测入口张力，无法控制出口张力的稳定，仅能调节平整机入口张力。如果一切外因均处于稳定状态，延伸率、入出口张力、轧制力可能有短时间的平衡，但也是一个不稳定的系统，经不起来自外界的干扰(比如带钢内在材质的变化，往往造成平整机轧制力不稳定或出口张力不稳定、甚至失张，造成边浪、中浪等板形缺陷)。

综合上述的分析原有技术的缺点在于：(1)出口张力缺乏控制手段，带钢容易产生松弛现象，影响板形质量，造成出口板形边浪或轧皱等缺陷；(2)轧制力、张力参数不能很好地匹配，往往出现顾此失彼的现象。

于是，就需要一种新的张紧辊平整机的控制技术，能实现张力闭环控制，使张力达到动态平衡稳定，确保平整机出口板形良好。

发明内容

本发明的目的是提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统及方法，增加出口张力计，将出口张力闭环控制起来，将入、出口带钢张力的实际波动反映到轧制力和平整机速度的变化，最终使得平整机入、出口张力达到动态平衡稳定，确保平整机出口带钢性能、板形良好。

根据本发明的第一方面，提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，包括入口张力计和入口张力反馈装置，包括出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；出口张力反馈装置，反馈所述出口张力计测量的出口处带钢的张力；张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

根据本发明的一实施例，所述张力控制装置包括：数据库保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；张力差值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力差值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的差；张力和值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力和值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的和。

所述张力差值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

所述张力和值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

根据本发明的第二方面，提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机，包括：平整机电机，调节平整机的速度；速度计算装置，根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；延伸率控制电机，调节平整机的延伸率；延伸率计算装置，根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；轧制力产生装置，产生轧制力；轧制力计算装置，计算轧制力并控制轧制力产生装置；主电机，驱动所述延伸率控制电机和所述轧制力产生装置；所述行星齿轮结构张紧辊式平整机还包括：张力控制系统，包括入口张力计和入口张力反馈装置，该张力控制系统还包括，出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；出口张力反馈装置，反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度；其中，所述张力控制系统连接到所述速度计算装置、延伸率计算装置和轧制力计算装置，使确定平整机的速度、延伸率以及轧制力时是与出口处的张力相关。

根据本发明的一实施例，所述张力控制装置包括：数据库保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；张力差值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力差值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的差；张力和值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力和值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的和。

所述张力差值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

所述张力和值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

根据本发明的一实施例，所述轧制力产生装置包括张紧辊，所述张紧辊通过一组行星齿轮由所述主电机驱动，通过一齿轮箱以及所述行星齿轮由所述延伸率控制电机驱动，其中主电机的转速传入行星齿轮的外轮，延伸率控制电机的转速通过齿轮箱传入行星齿轮的日轮，行星齿轮的桨叶转速带动张紧辊。

所述张紧辊包括入口张紧辊和出口张紧辊，所述入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG；

所述延伸率计算装置通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：ε_act是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及所述速度计算装置根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

根据本发明的第三方面，提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制方法，测量入口出的张力，该方法还包括通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；反馈所述出口张力计测量的出口处带钢的张力；根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

其中，确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度包括：保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差；计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

根据本发明的第四方面，提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，包括：根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；计算轧制力并控制轧制力产生装置；控制主电机驱动所述延伸率控制电机和所述轧制力产生装置；其中，该方法还包括测量平整机张力，包括入口处的张力，以及，通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

根据本发明的一实施例，确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度包括：保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差；计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

该行星齿轮结构张紧辊式平整机的轧制力产生装置包括张紧辊，张紧辊包括入口张紧辊和出口张紧辊，所述入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG，该方法还包括，通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：ε_act是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

采用本发明的技术方案，通过增加出口张力计测量出口处的张力，使得行星齿轮结构张紧辊式平整机的三个主要参数延伸率、轧制力和张力之间能建立协调配合控制，实现了稳定的延伸率、轧制力和张力控制，达到了产品带钢性能和板形稳定的目的。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是现有技术中使用的行星齿轮结构张紧辊式平整机的结构图；

图2是根据本发明的一实施例的行星齿轮结构张紧辊式平整机的结构图；

图3是根据本发明的一实施例采用行星齿轮结构传动的张紧辊式平整机的传动原理图；

图4是图3所示的实施例中采用的行星齿轮的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

首先，本发明主要是提供了一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，该系统包括：

出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；

出口张力反馈装置，将所述出口张力计测量的出口处带钢的张力反馈给平整机的控制电路；

张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

通过上述的张力控制系统，实现对于行星齿轮结构张紧辊式平整机的出口张力的测量和控制，实现了张力的闭环控制，从而实现稳定的延伸率、轧制力和张力控制，达到产品带钢性能和板形稳定的目的。

参考图2，图2是根据本发明的一实施例的行星齿轮结构张紧辊式平整机的结构图。需要说明，本发明既提供一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，也提供采用该种张力控制系统的行星齿轮结构张紧辊式平整机。下面的实施例将主要结合采用该种张力控制系统的行星齿轮结构张紧辊式平整机进行描述，但是对于本领域中的技术人员来说，完全可以在本发明的描述的基础上实现独立于采用行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统。

参考图2，该种行星齿轮结构张紧辊式平整机200包括：

平整机电机202，调节平整机的速度；

速度计算装置204，根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机202；

延伸率控制电机206，调节平整机的延伸率；

延伸率计算装置208，根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机206；

轧制力产生装置210，产生轧制力；

轧制力计算装置212，计算轧制力并控制轧制力产生装置210；

主电机214，驱动延伸率控制电机206和轧制力产生装置210；

张力控制系统300，该张力控制系统300包括，

出口张力计302，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；

出口张力反馈装置304，反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；

入口张力计303，放置于平整机的入口处，测量出口处带钢的张力；

入口张力反馈装置305，反馈入口张力计测量的入口处带钢的张力；

张力控制装置206，接收出口张力反馈装置304反馈的出口处带钢的张力，结合入口张力反馈装置305反馈的入口处带钢的张力确定平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

其中，该张力控制系统300连接到速度计算装置204、延伸率计算装置208和轧制力计算装置212，使确定平整机的速度、延伸率以及轧制力时是与出口处的张力相关。

根据图2所示的实施例，该张力控制装置206包括：

数据库260，保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度。参考下面的表1至表6，它们是根据本发明的实施例所采用的延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值的示例。

表1

品种代码	钢种等级
		A	EDDQ
B	DQ、DDQ(延伸率≤1.2％)
		C	CQ、硬质钢
D	HSS＜48K
		E	HSS60K

表2

带钢宽度900--1000mm，平整机张力入、出口单位张力设定(kg/mm2)：

表3

带钢宽度1000--1300mm，平整机张力入、出口单位张力设定(kg/mm2)：

表4

带钢宽度1300--1500mm，平整机张力入、出口单位张力设定(kg/mm2)：

表5

带钢宽度＞1500mm，平整机张力入、出口单位张力设定(kg/mm2)：

表6

平整机轧制力设定表(单位：Kg/mm)：

该张力控制装置206还包括：

张力差值计算装置262，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，张力差值计算装置262还计算出口张力差值和入口张力差值的差。张力差值计算装置262采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

张力和值计算装置264，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，张力和值计算装置264还计算出口张力差值和入口张力差值的和。张力和值计算装置264采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

继续参考图2所示的实施例，该轧制力产生装置210包括张紧辊，包括入口张紧辊216a、216b、216c、216d，以及出口张紧辊218a、218b、218c、218d。这些入口张紧辊216a、216b、216c、216d和出口张紧辊218a、218b、218c、218d通过一组行星齿轮400由主电机214驱动，通过一齿轮箱500以及行星齿轮400由延伸率控制电机206驱动，其中主电机214的转速传入行星齿轮400的外轮402，延伸率控制电机206的转速通过齿轮箱500传入行星齿轮的日轮404，行星齿轮400的桨叶406转速带动入口张紧辊216a、216b、216c、216d，以及出口张紧辊218a、218b、218c、218d。参考图3和图4，图3是根据本发明的一实施例采用行星齿轮结构传动的张紧辊式平整机的传动原理图；图4是图3所示的实施例中采用的行星齿轮的结构图。

参考图3，主电机214通过齿轮箱500a驱动行星齿轮400以及齿轮箱500b，齿轮箱500b带动出口张紧辊218a、218b、218c、218d。延伸率控制电机206通过齿轮箱500c驱动行星齿轮400，行星齿轮400接收齿轮箱500a和500c的驱动进而驱动齿轮箱500d，由齿轮箱500d带动齿轮箱500e进而驱动入口张紧辊216a、216b、216c、216d。

继续参考图2，本实施例中，入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG，分别是入口张紧辊PLG 220a和出口张紧辊PLG 220b；

延伸率计算装置208通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG 220a和220b来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：ε_act是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及速度计算装置204根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

根据本发明的另一方面，还提供控制张紧辊式平整机的方法，同样，对于独立的张紧辊式平整机的张力控制系统，本发明提供如下的方法：

测量入口出的张力，还包括

通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；

反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；

根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

上述方法中的步骤确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度包括：

保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；所采用的预定值参数可参考上面的表1到表6。

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差。其中，采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。其中采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

对于行星齿轮结构张紧辊式平整机，本发明也提供一种控制方法，包括：

根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；

根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；

计算轧制力并控制轧制力产生装置；

控制主电机驱动所述延伸率控制电机和所述轧制力产生装置；

其中，该方法还包括测量平整机张力，包括入口处的张力，以及，

通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；

反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；

根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

同样，该方法中确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度的步骤包括：

保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；所采用的预定值参数可参考上面的表1到表6。

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差。其中，采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM’是平整机速度补偿量、K₁是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。其中采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，F_TM’是平整机轧制力补偿量、K₂是补偿调节系数、F_REF是轧制力设定值、F_MAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

该方法所控制的张紧辊式平整机的轧制力产生装置包括张紧辊，张紧辊包括入口张紧辊和出口张紧辊，入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG，该方法还包括，

通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：ε_act是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

上述的控制方法的基本流程如下：控制开始时，系统根据带钢规格、材质设定平整机入口张力和出口张力；通过入、出口张力计的实际张力反馈，经过运算来计算出平整机支撑辊的速度补偿值，来调节平整机的速度，直到入出口张力差值相等；通过入、出口张力计的实际张力反馈，经过公式五的运算来计算出平整机轧制力补偿值，来调节平整机轧制力，直到入出口张力差之和为0，这样就实现了平整机入出口张力的稳定控制。

采用本发明的技术方案，通过增加出口张力计测量出口处的张力，使得行星齿轮结构张紧辊式平整机的三个主要参数延伸率、轧制力和张力之间能建立协调配合控制，实现了稳定的延伸率、轧制力和张力控制，达到了产品带钢性能和板形稳定的目的。

Claims (19)

1.一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，包括入口张力计和入口张力反馈装置，其特征在于，包括

出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；

出口张力反馈装置，反馈所述出口张力计测量的出口处带钢的张力；

张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

2.如权利要求1所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，其特征在于，所述张力控制装置包括：

数据库保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；

张力差值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力差值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的差；

张力和值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力和值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的和。

3.如权利要求2所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，其特征在于，

所述张利差值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，VTM′是平整机速度补偿量、K1是补偿调节系数、VREF是速度设定值、VMAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

4.如权利要求2所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制系统，其特征在于，

所述张力和值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，FTM′是平整机轧制力补偿量、K2是补偿调节系数、FREF是轧制力设定值、FMAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

5.一种行星齿轮结构张紧辊式平整机，包括：

平整机电机，调节平整机的速度；

速度计算装置，根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；

延伸率控制电机，调节平整机的延伸率；

延伸率计算装置，根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；

轧制力产生装置，产生轧制力；

轧制力计算装置，计算轧制力并控制轧制力产生装置；

主电机，驱动所述延伸率控制电机和所述轧制力产生装置；

其特征在于，所述行星齿轮结构张紧辊式平整机还包括：张力控制系统，包括入口张力计和入口张力反馈装置，该张力控制系统还包括，

出口张力计，放置于平整机的出口处，测量出口处带钢的张力；

出口张力反馈装置，反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；

张力控制装置，接收所述出口张力反馈装置，反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度；

其中，所述张力控制系统连接到所述速度计算装置、延伸率计算装置和轧制力计算装置，使确定平整机的速度、延伸率以及轧制力时是与出口处的张力相关。

6.如权利要求5所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机，其特征在于，所述张力控制装置包括：

数据库保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；

张力差值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力差值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的差；

张力和值计算装置，计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，所述张力和值计算装置计算出口张力差值和入口张力差值的和。

7.如权利要求6所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机，其特征在于，

所述张力差值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，V_TM′是平整机速度补偿量、K1是补偿调节系数、V_REF是速度设定值、V_MAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

8.如权利要求6所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机，其特征在于，

所述张力和值计算装置采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，FTM′是平整机轧制力补偿量、K2是补偿调节系数、FREF是轧制力设定值、FMAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

9.如权利要求6所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机，其特征在于，所述轧制力产生装置包括张紧辊，所述张紧辊通过一组行星齿轮由所述主电机驱动，通过一齿轮箱以及所述行星齿轮由所述延伸率控制电机驱动，其中

主电机的转速传入行星齿轮的外轮，延伸率控制电机的转速通过齿轮箱传入行星齿轮的日轮，行星齿轮的桨叶转速带动张紧辊。

10.如权利要求9所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机，其特征在于，所述张紧辊包括入口张紧辊和出口张紧辊，所述入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG；

所述延伸率计算装置通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：εact是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及所述速度计算装置根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

11.一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制方法，测量入口出的张力，其特征在于，该方法还包括

通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；

反馈所述出口张力计测量的出口处带钢的张力；

根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

12.如权利要求11所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制方法，其特征在于，所述确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度包括：

保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差；

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。

13.如权利要求12所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制方法，其特征在于，

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，VTM′是平整机速度补偿量、K1是补偿调节系数、VREF是速度设定值、VMAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

14.如权利要求12所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的张力控制方法，其特征在于，

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，FTM′是平整机轧制力补偿量、K2是补偿调节系数、FREF是轧制力设定值、FMAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

15.一种行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，其特征在于，包括：

根据出口处的速度计算平整机的速度并控制平整机电机；

根据平整机出口处的速度和预定的延伸率来计算延伸率，并控制延伸率控制电机；

计算轧制力并控制轧制力产生装置；

控制主电机驱动所述延伸率控制电机和所述轧制力产生装置；

其中，该方法还包括测量平整机张力，包括入口处的张力，以及，

通过放置于平整机的出口处的出口张力计测量出口处带钢的张力；

反馈出口张力计测量的出口处带钢的张力；

根据反馈的出口处带钢的张力，结合入口处带钢的张力确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度。

16.如权利要求15所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，其特征在于，所述确定所述平整机的轧制力、延伸率、以及平整机速度包括：

保存平整机延伸率、轧制力、入口张力和出口张力的预定值，以及钢的品种和钢带的宽度；

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的差；

计算出口张力的实际值和出口张力的预定值之间的出口张力差值、入口张力的实际值和入口张力的预定值之间的入口张力差值，并计算出口张力差值和入口张力差值的和。

17.如权利要求16所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，其特征在于，

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的差：

${V_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_1\·\frac{V_{\mathrm{REF}}}{V_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}-\mathrm{\ΔTd})$

其中，VTM′是平整机速度补偿量、K1是补偿调节系数、VREF是速度设定值、VMAX是最高速度、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

18.如权利要求16所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，其特征在于，

采用如下公式计算出口张力差值和入口张力差值的和：

${F_{\mathrm{TM}}}^{\′}=K_2\·\frac{F_{\mathrm{REF}}}{F_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{\ΔTe}+\mathrm{\ΔTd})$

其中，FTM′是平整机轧制力补偿量、K2是补偿调节系数、FREF是轧制力设定值、FMAX是最大轧制力、ΔTe是入口张力差、ΔTd是出口张力差。

19.如权利要求16所述的行星齿轮结构张紧辊式平整机的控制方法，其特征在于，所述行星齿轮结构张紧辊式平整机的轧制力产生装置包括张紧辊，张紧辊包括入口张紧辊和出口张紧辊，所述入口张紧辊和出口张紧辊的齿轮箱包括PLG，该方法还包括，

通过位于入口张紧辊、出口张紧辊齿轮箱上的PLG来计算实际延伸率，计算公式如下：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{act}}=\frac{\mathrm{Vd}-\mathrm{Ve}}{\mathrm{Ve}}$

其中：εact是延伸率实际值、Ve-根据入口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度、Vd是根据出口张紧辊齿轮箱PLG算出的出口张紧辊带钢线速度；

以及根据速度设定值和延伸率设定值，计算延伸率控制电机的转速，计算公式如下：

$\mathrm{Ne}=(-24.7497\×\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{De}}\×\frac{1}{1+\mathrm{\ϵ}}+16.9142)\·\mathrm{Nd}$

其中：Ne是延伸率电机转速设定值、Dd是出口张紧辊辊径、De是入口张紧辊辊径、ε是延伸率设定值、Nd是主电机转速设定值。

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