石寬，曹鑫輝，劉天惠，陳麗穎，鄭淑玲，范少泉

（天津電氣傳動設計研究所，天津 300180）

熱鍍鋅生產線光整機

石寬，曹鑫輝，劉天惠，陳麗穎，鄭淑玲，范少泉

（天津電氣傳動設計研究所，天津 300180）

詳述了光整處理線控制系統(tǒng)的系統(tǒng)功能、設備概況及其與外圍（操作人員）的接口部分。描述的過程控制包含光整機程序、光整延伸率控制、HGC位置控制、壓力控制和彎輥力控制，其中對于傳動和液壓控制系統(tǒng)部分結合原理圖和示意圖做了詳盡的描述。通過對系統(tǒng)的原理和功能的描述分析了光整機的特點，得出了有益的結論，對相似的系統(tǒng)應用會有一定的參考價值。

光整機；液壓輥縫控制；彎輥力；延伸率

1 引言

近年來我國鋼鐵市場對于家電、建材、汽車板、包裝等實用冷軋鍍鋅板的需求越來越多，鋼鐵企業(yè)中的熱鍍鋅生產線也在隨之增多。為了提高冷軋鍍鋅板的光潔度和質量，絕大部分生產線中設置了光整機。綜合近年對光整機電氣控制系統(tǒng)和液壓控制設備調試的經驗，本文總結了大部分與光整機有關的控制系統(tǒng)的功能說明，文中的描述均以唐山某冷軋廠連續(xù)鍍鋅5號線項目中的光整機為基礎。

熱鍍鋅線的基礎數據如下：帶材為熱浸鍍鋅帶；鋼種為CQ-DQ-FH；帶厚0.3～1.2mm；帶寬1 000～1 250mm；最大屈服強度270～600 N／mm2；最高光整前帶材溫度40℃；最高處理線速度170m／min；光整機最大張力6 750N；光整機延伸率0～2%可調；光整機最大工作負載500t。

2 熱鍍鋅線中光整機主要功能

光整機及拉矯機系統(tǒng)布置流程圖如圖1所示。

圖1 光整機及拉矯機系統(tǒng)布置流程圖Fig.1 Line arrangement for temper mill ＆tension leveller

光整機有以下2個主要功能：平整帶鋼提高光潔度；與入口S輥和中間S輥一起為冷軋帶鋼板和合適的延伸率。

光整機的控制方式選擇基于產品、用戶要求以及初始輸入數據（PDI）。共有以下2種控制方式可選。

1）延伸率控制方式。以控制延伸率優(yōu)先的張力控制，即延伸率保持不變，調整軋制力，光整機出口的張力保持不變。具體控制方法為：在所選的預置延伸率下通過閉環(huán)調節(jié)軋制力實現延伸率控制，通過測量入口S輥和中間S輥速度求得延伸率。光整機的出口張力通過中間S輥進行調整。如果軋制力飽和后仍無法達到所需延伸率則應調整光整機出口張力設定值。

2）表面光潔度控制方式。以控制軋制力優(yōu)先的張力控制即軋制力保持不變，延伸率為動態(tài)，光整機的出口張力恒定。具體控制方法為：通過閉環(huán)調節(jié)使軋制力保持在所選預設值，出口張力由調整中間S輥的速度來控制，若出口張力值穩(wěn)定后仍無法實現表面光潔度的要求則需修正軋制力預設值。延伸率控制和光潔度控制原理圖如圖2所示。

圖2 延伸率控制和光潔度控制原理圖Fig.2 Schematic of bridle rolls elongation and roughness

3 光整機的主要控制部分、功能及操作

3.1 電氣傳動

光整機的傳動由2臺交流電機提供，分別驅動上下支撐輥。為達到帶鋼的工藝要求，傳動部分主要控制光整機與鍍鋅線工藝段的速度匹配并和入口S輥、中間S輥產生合適的張力。一般，將入口S輥作為速度基準，光整機投入后，由光整機入口的張力計信號與光整機進行閉環(huán)調節(jié)，控制它與入口S輥之間的張力。而光整機的出口張力則由中間S輥通過與光整機出口的張力計進行閉環(huán)調節(jié)產生，張力控制原理圖如圖3所示。

圖3 張力控制原理圖Fig.3 Tension control schematic

3.2 液壓軋制控制

液壓軋制的作用是通過調整位于光整機機架底部的2個液壓缸的位置和壓力進而獲得所需的軋制力。在相對較高的軋制力下，帶鋼的延伸（率）改善了產品的金屬性能如屈服強度等，并且提高了帶鋼表面的平整度。光整機所施加軋制力和延伸率的實際效果取決于軋輥的光潔度、產品特性以及軋制模式等因素。

光整機的軋制力由位于其機架底部的2個液壓缸來提供。兩液壓缸為液壓閥控制單獨調節(jié)。為使液壓缸縮回（打開輥縫），電磁閥為液壓缸有桿側提供了1個固定的反向壓力，即背壓。每一側液壓缸均單獨配有1個位移傳感器和1個壓力變送器。通過壓力變送器可以迅速地獲得軋機每一側的軋制力大小。而每一側液壓缸的壓力均由伺服閥控制，且上下極限位置均裝有接近開關。為使液壓缸縮回迅速徹底，通過一電磁閥向其有桿側施加一個固定的反向壓力。液壓控制方式為：平均位置控制、傾斜控制、軋制力和、軋制力差。整個閉環(huán)控制系統(tǒng)由兩組調節(jié)器組成，分別為：位置／總軋制力控制和傾斜／軋制力差控制。光整機液壓控制系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

3.3 工作輥的彎輥控制（WRBC）

彎輥控制系統(tǒng)的作用是控制安裝于光整機基座內的16個彎輥液壓缸動作并通過它們對工作輥軸承座施力以實現彎輥控制。這些彎輥缸通過控制軋制力曲線進而保證了帶鋼在整個軋制寬度內的平整度。彎輥所需壓力大小由伺服閥調整并與驅動閥的電信號成比例。通過彎輥缸調整工作輥的撓度，正負彎輥力控制環(huán)路相互獨立并共同作用于工作輥上。每一環(huán)路均各自控制著光整機的操作側和傳動側。正彎輥力表現為使工作輥正

圖4 光整機液壓控制系統(tǒng)示意圖Fig.4 Simplified view of temper mill hydraulic system

彎即軋輥彎曲方向與軋制力使軋輥彎曲方向相反，除包含所需正壓力外還附加有一個抵消上工作輥重力作用的附加壓力。最小的正彎輥力需要保持工作輥至少不會因為重力作用而“塌陷”。負彎輥力表現為使工作輥負彎即軋輥彎曲方向與軋制力使軋輥彎曲方向相同。正彎輥力有2個作用，分別為實現工作輥平衡進而保證光整機運行期間工作輥與相應支撐輥輥面的完全貼合和使工作輥“正”彎。負彎輥力的作用是保證工作輥“負”彎，工作輥彎輥示意圖見圖5。

圖5 工作輥彎輥示意圖Fig.5 Work rolls bending simplified side view

3.4 光整機的控制及操作

1）本地／遠程操作模式。光整機可分別由主操臺或現場操作臺（箱）控制：本地／遠程操作選擇由光整機現場操作臺上的本地／遠程旋鈕完成。選擇遠程：自動控制以及從主操作臺HMI自動順控啟停有效。由絕對值碼盤信號保證到達極限位置限位開關前結束運轉。選擇本地：如果現場操作臺上未選擇檢修模式，則從現場操作臺即可控制自動順控運行。如果現場操作臺上選擇了檢修模式，則從現場操作臺可根據檢修需要進行單動或分步運行操作。

2）運行數據管理。各預設參數可由光整機的HMI上位機自動或操作員手動設置。對各設定點的自動／手動處理設置通過主操作臺上的HMI接口設定。設定點設定值直接由PDI內的相應預設值導入，手動或通過HMI接口均不可進行更改。如果選擇手動處理設定點可通過HMI接口在±10%調節(jié)限幅內調整（調節(jié)限幅可更改），而當前設定點可通過調節(jié)主操作臺上的旋鈕在±10%調節(jié)限幅內調整。在過焊縫時，預設點中的值被寫入當前預設及當前設定點內。如果之前在現場操作箱上對某值進行過調整，調整量也將在此時被清零。

3）設定值管理。初始值錄入（PDI）主要包括：來料鋼卷的ID、厚度 （mm）、寬度 （mm）、鋼種、是否過光整機選擇、運行模式選擇、延伸率／光潔度控制、光整機延伸率等。以上初始值信息由處理線PLC經以太網傳輸。

4）焊縫跟蹤操作。根據焊縫質量，操作員可在以下3種方式中選擇：優(yōu)良焊縫、一般焊縫、薄焊縫／帶鋼變寬。

當焊縫接近光整機區(qū)域時，操作人員根據焊縫質量情況調節(jié)選定位置，相應的過焊縫模式被啟動。對應以上不同焊縫質量，當焊縫通過光整機時可分別采取不動作、減壓模式以及抬輥縫模式。

5）全線停車或光整機急停時的操作策略。生產線正常停車和生產線快停時若光整機投入則自動轉入泄壓模式。生產線急停時光整機快速打開。光整機快開時需要注意的是此操作為緊急時刻需要在光整機高速運行的情況下快速泄壓，控制線路為硬線連接直接控制相關繼電器實現以下動作：斷開所有閉合電磁閥，接通所有普通及快速打開電磁閥。伺服閥設定點：軋制液壓缸設定至零點，負彎輥力設置為零，正彎輥力設置為最大。

6）光整機工藝調節(jié)操作描述。

①位置或軋制力傾斜調節(jié)。該功能允許對帶鋼的平整度缺陷例如單邊浪等進行修正。操作員可調節(jié)兩軋制缸之間的壓力或位置平衡。軋制傾斜調節(jié)僅當光整機處于壓下位置時才可以投入?！埃睂僮鱾日蚨鴤鲃觽确聪颍粗?”對應操作側反向而傳動側正向。若光整機抬起，則重新壓下后對應“±”位置與抬起之前保持一致。

②支撐輥。支撐輥在軋制缸高于中間位置時自動啟動并在其低于中間位置后自動停止。支撐輥換輥操作前光整機必須處于完全抬起位置。換輥操作可視情況手動或半自動進行。但無論采用哪種方式，都必須使支撐輥慢速運行至換輥位接近開關處后才可進行。

③防皺輥、防橫裂輥。防皺輥和防橫裂輥打到自動狀態(tài)后在光整機抬壓過程中均自動運行，也可通過操作臺手動操作。

④液壓缸操作。在光整機操作臺控制液壓缸（HRFC）自動或手動運行。液壓缸可工作在位置環(huán)或壓力環(huán)上。當工作輥未與帶鋼接觸，光整機處于抬／壓操作時位置環(huán)投入運行。光整機正常工作后自動切換至壓力環(huán)控制。

4 結論

此光整機自投產以來運行效果良好，產品的延伸率和光潔度都達到了預期的目的。所有規(guī)格的熱鍍鋅產品經過光整后產品質量均有較大的提高。通過實際的現場編程和調試，我們對光整機的設備組成、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的原理以及對光整機調整和操作的方法做了系統(tǒng)的總結，對今后熱鍍鋅生產線光整機的設計調試及生產操作起到了指導作用。

［1］ 天津電氣傳動設計研究所.電氣傳動自動化技術手冊［M］.第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［2］ 劉忠.液壓傳動與控制實用技術［M］.北京：北京大學出版社，2009.

Skin-pass of Continuous Galvanizing Line

SHI Kuan，CAO Xin-hui，LIU Tian-hui，CHEN Li-ying，ZHENG Shu-ling，FAN Shao-quan（TianjinDesignandResearchInstituteofElectricDrive，Tianjin300180，China）

The system functions of the skin-pass process control system and its interfaces with the operators and the equipment were discussed.Process control includes mill sequencing，skin-pass elongation control，HGC（hydraulic gap control）position and pressure controls and roll bend pressure control.Particular explanation is given to describe both electric-drive and hydraulic control system with relevant schematic diagram and sketches.The general characteristics of temper mill system was given by introducing both principles and functions，useful conclusions which will be valuable reference for later engineering practice are reached.

skin-pass；hydraulic gap control（HGC ）；roll bend pressure；elongation

TP278

B

石寬（1974-），男，工程師，Email：shikuan＠163.com

2011-01-06