退火炉内带钢微张力控制及工艺最高速度优化

退火炉内带钢微张力控制及工艺最高速度优化

景小文刘向彬

（迁安首信自动化信息技术有限公司河北省064400）

摘要：机组工艺段最高速度设计只有105m/min投产以后，由于高牌号工艺水平的大幅度提高，无法满足硅钢生产线产能释放和吨钢成本降低的要求，尤其是很多时候每个月末为了完成当月订单，必须要点火再启一条连退产线，因此硅钢部提出必须要按照设备容量最大可能提速。

关键字：微张力；提速；优化

前言：

无取向硅钢连退生产线的任务是将二十辊轧制完成的高牌号硅钢表面清洗干净后通过脱碳及再结晶退火，消除带钢在冷轧过程中产生的应力、促使晶粒长大，并涂覆绝缘层，以保证带钢磁性能、机械性能和表面质量符合要求，炉子全长357m，共计炉辊182根，主要产品规格是高牌号S18/14/120.35mm，2#RTF段和2#SF段为高温段，退火炉及入出口设备具体布局如下：

由于0.35mm厚的高牌号硅钢在连退线退火炉内必须要处于微张力状态，因为工艺要

求炉内高温区域温度达到900摄氏度，薄带钢极容易发生形变，因此要求带钢表面单位张

力要控制在在3N/mm2以内（高温段需要不超过2.5N/mm2），确保带钢不会产生“拉窄”现象，从而保证良好的板型和磁性能，并可使横向铁损降低，同时炉区带钢表面张力过小，带钢又会在炉内发生刮边，在炉区出口会发生跑偏，因此如何控制炉区带钢微张力

状态尤为重要。

鉴于以上难题，提出对高牌号无取向硅钢连退生产线张力控制系统进行了系统研究和测试，通过采用一种基于高温区炉辊无速度差的退火炉微张力控制方法对目前的控制系统进行了全面优化，确保达到工艺要求；同时全面重新核定连退线所有变频器、电机等设备的负荷情况，重新调试自动化程序、变频器参数以及张力控制模型，计划将工艺段速度由之前105m/min提高到115m/min，直接释放产能。

一、主要研究内容

①退火炉内张力控制思路：炉内张力依靠出口张力辊无法解决问题，只能依靠炉辊自身的附加速度，但是对全部炉辊加相同的附加速度又会造成高温段炉辊结瘤，如果我们能测算出各段炉区带钢实际张力，然后进行分段精确控制，通过对高温区域前两段PH/NOF-1#RTF段以及1#SF段增加附加速度控制带钢张力，对高温区域不增加附加速度，从而既能降低高温段的带钢张力，又能避免高温段炉辊结瘤，另外对出口段CTF-RJC段炉辊增加附加速度控制带钢张力，同时保证5、6#张力辊出反向转矩来降低7#张力辊（出口速度基准辊，不控制张力）拉带钢的张力，就能保证炉区出口张力，避免带钢变形。

②为了实现炉区各段张力的精准控制，各段带钢表面的实际张力计算将是整个项目的关键。我们将根据退火炉入出口张力计检测的实际张力，结合现场工艺因素以及炉辊速度差对带钢张力的影响，建立炉内张力计算模型公式，从而计算出工艺炉各段的带钢有效实际张力。

③工艺段提速思路：在原设计的工艺段最高速度和目前稳态张力系统下，提高机组工艺段最高速度并且能保证各段的张力仍然稳定，是我们研究另一个难题。对于自动化系统来说，需要优化自动化内部速度控制程序，重新设定最大速度；对于传动系统来说，我们首先需要核定变频器及电机的容量和负荷，容量允许的情况下修改变频器内部的速度参考值（P353）及U002/003等参数，因为提速后变频器参考转速都大于额定转速，然后重新优化传动变频器；对于全线已经稳定的张力控制系统，传动参数变化的影响将会是巨大的，我们需要进行多次全线联调、升降速测试等方可确认最终的张力控制系统参数，从而最终实现退火线工艺段最高速度从105m/min到115m/min，稳定和升降速状态下，全线张力波动符合要求。

二、工艺段最高速度优化

利用5#线检修时间对全线所有变频器参数按照线速度115m/min进行重新优化，随后修改自动化程序，将工艺段最高速度定义为115m/min，，稳态性能良好，同时升降速无大的张力波动，最后投入清洗段进行测试，根据升降速的情况再次对部分参数进行调整。

电机负荷重新调整，当线速度达到115m/min时，中央段大部分主传动电机达到或超过额定转速，如下表所致

三、退火炉微张力控制优化

①按照整体微张力控制思路，将目前的退火炉182根炉辊分成四段进行分别控制s1段、s2段、s3段、s4段，同时结合工艺操作，制定炉内各段带钢的设定张力，同时根据资料和工艺实况，编写退火炉内各段实际张力的计算模型公式，确保通过模型计算得到的带钢张力近似为现场实际情况。

②退火炉共分为4段，其中S1、S2、S4段分别进行单独张力控制，S3段因为是高温段将不进行单独张力控制，由于炉辊变频器不带有T400工艺板，因此利用产线5、6#张力辊（共计4根张力辊，4套6SE70变频器并各附带一块T400工艺控制板，其中只有BR6.2的T400工艺板被用于张力控制）其他三块T400工艺板分别进行S1，S2，S4段的炉辊的张力控制，编写张力控制程序，设定T400及CUVC和自动化的通讯参数。

建立退火炉内带钢张力计算模型：要想实现对退火炉内带钢张力进行精准控制，就必须要知道炉内各段的实际张力，但是产线设计是卧式退火炉，无法增加安装张力计，因此也就无法直接得到炉内实际张力。我们根据高牌号硅钢连续退火线机组的设备及工艺特征，经过大量的理论研究，得出了高牌号硅钢生产线炉内实际张力计算模型公式。张力实际值计算模型中将整个退火炉分为4段控制，s1段PH/NOF--1#RTF（加热段）共计26根炉辊；s2段为1#SF（1#均热段）共计75根炉辊；s3段为2#RTF-2#SF（2#均热段）共计41根炉辊；s4段为CTF-RJC（冷却段）共计40根炉辊，然后通过炉内带钢实际张力模型计算得出炉内各个部分内带钢张力实际值，自动化PLC程序中依据张力模型公式编写相应控制程序，根据工艺需求在HMI画面上设定炉区各段单位张力实际值，并在程序中对单位张力进行张力限幅控制。

退火炉内带钢实际张力计算模型公式：

T[S(X+1)]=T[S(X)]+

结束语：

通过对自动化程序、变频器参数、全线张力控制系统进行优化，成功提高高牌号无取向硅钢连退生产线的最高工艺段速度到115m/min，并且保证了最高速度稳态运行时的张力波动和升降速的张力波动，既能大幅度提高生产产能，又能有效降低吨钢的能源消耗及每月需要启两条生产线的能源消耗。完成退火炉微张力控制方法的论证以及测试，同时对高温区域炉辊结瘤问题提出了解决办法，可以极大的提高高牌号无取向硅钢的成材率.