本文来源于迁安轧一钢铁股份有限公司热连轧2号生产线主设备的预研与优化设计项目,迁安轧一公司现有1780板带钢热连轧生产线一条(即本文所称1号线)。根据1号线实际运行效果,存在的问题主要有卷取机张力控制不稳定,引起产品缺陷,卷取机液压系统有待进一步优化等问题。以这些问题为研究对象,针对现有1号热轧线存在卷取张力控制效果不佳的问题,力求提高拟建2号线中卷取机张力控制系统的控制性能,优化卷取机构关键部件稳定性,提高产品带钢质量,提升卷取机液压系统的性能与重要参数指标。本所确定的研究内容如下:首先,通过对热连轧生产线的实地调研考察,收集关键数据。明确了在1号线卷取工序部分,钢卷产品的质量存在缺陷类型,及其影响因素,实际掌握了1号线卷取机液压系统的关键工艺参数和存在影响性能的问题。围绕这些工程实际问题,本文做了如下工作:1.依据1号热轧生产线已有的卷取机,优化设计了2号线卷取机关键部件的机械、液压系统,达到了卷取机工作性能优化的目的。2.应用TRIZ理论对卷取工序所产生的产品钢卷质量缺陷问题,从机械设计角度提出解决方案,试验表明:较之现有设备,新构型卷筒工作稳定性有了显著提高。3.建立了卷取机张力控制系统的数学模型。依据卷取机主电机变频调速原理,建立了坐标变换算法,并利用MATLAB工具箱中Simulink模块,对热轧卷取机主电机控制系统进行了建模和仿真。4.用模糊PID控制算法,为2号线卷取机设计了新型模糊PID控制器,并通过参数整定,对控制系统响应速度、超调量及控制精度等性能参数加以优化。仿真结果证明,所设计的模糊PID控制器,比1号线现有PI控制器,具有明显的优点。5.新设计卷筒机构及张力控制系统在1号线进行了验证试验:在1号线进行停机维护时,将所设计的新构型卷筒及张力控制系统进行了简单的运行试验。试验结果及数据表明:优化设计后的卷筒解决了因卷取打滑导致的钢卷质量问题。优化设计后的张力控制系统控制性能得到了显著的提高。投入使用后,可为企业有效节约生产成本,提高生产效益。