冷轧板材在连续生产过程中,普遍使用拉矫机。带材在拉伸、弯曲的联合作用下,发生弹塑性变形,由此实现工艺目的。在冷轧带钢的酸洗轧制工艺中,为了提高热轧带钢表面酸洗质量和获得好的轧前带钢的板形,在酸洗轧机联合机组的入口段布置了拉矫机用于破鳞,以疏松表面氧化层及其他杂质同时改良板形。在连续热镀锌工艺中,为了获得良好的板形,消除板面的浪边、浪形、瓢曲以及轻度的镰刀弯,改善材料的各向同性,消除屈服平台,阻止滑移线的形成,同样也设置了拉矫机以实现上述工艺要求。本文的研究对象是马钢股份有限公司某冷轧板厂连续酸洗轧机联合机组(Pickling and Tandem Cold Milling Line,简称PL-TCM)和连续热镀锌机组(Continuous hot-deep Galvanizing Line,简称CGL)中装备的2套带钢拉矫机(Tension Leveler,简称TL)。针对上述两套带钢拉矫机在实际生产中出现的各种问题,通过理论分析与现场试验相结合,找出了导致问题产生的原因,即拉矫机张紧辊传动控制方案的不合理,提出了有效的解决措施。热镀锌机组中拉矫机致使带钢产生“振动纹”的根源是带钢的张力波动,表现为带钢与张力辊之间的摩擦打滑。通过理论和试验分析,提出影响带钢张力波动的原因有三个主要因素,即拉矫机的入口出口张力波动,拉矫机张紧辊的辊面状态与辊径,以及电机的力矩的设定。而在酸洗轧机联合机组中,拉矫机工作辊寿命短、张紧辊辊面磨损严重,其主要原因则是辊系的力矩分配不合理与负荷不均所致。为了解决上述两系统在生产中存在的问题,本文重点研究了拉矫机的张紧辊传动系统的动力学特性。这两套拉矫机均属于集中驱动加二自由度的差动轮系的结构,其传动系统是由两个和六个混合驱动的行星差动齿轮结构的组合。而这种传动系统存在着力矩匹配、补偿问题。论文从机械运动学和动力学的角度,选择广义坐标,应用拉格朗日方程建立运动微分方程,对传动链中的差动齿轮的力矩传递规律及功率与力矩的分配关系进行了较详细的理论分析,得出了差动齿轮副稳定工作的条件。在生产过程中,两套带钢拉矫机的传动系统为采用开环控制方式。带材生产线上设置拉矫机的目的是获得精确的延伸率,而开环控制方式有一个不可克服的缺点是拉矫机的运行容易受到机组元部件的不同状态的影响,导致控制系统的稳定性、精确性出现异常。因此,开环控制方式无法满足生产过程的要求。本文在分析了上述两套拉矫机的结构和系统组成的基础上,根据二自由度的混合传动机构的速度及力矩分配公式,提出了延伸率的直接控制和张紧辊扭矩负荷的闭环控制。后者对于获得精确的延伸率控制也是必须的。通过将该构想建立在酸轧联合机组的拉矫机机电控制系统上,设计了一套方案,对方案作了较详尽的分析,对于扭矩负荷的闭环控制,通过对变频器的数学模型,借助于计算机仿真,证明了上述控制构想是可行的。为可能的现场改造以及新拉矫机的引进、设计提供了理论依据。