王 朋

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

精軋活套控制技術(shù)與改進(jìn)

王 朋

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

闡述了天鐵熱軋1 750mm帶鋼生產(chǎn)線精軋機(jī)組活套系統(tǒng)、活套的張力控制和角度控制、活套的落套控制技術(shù)及起套控制技術(shù)。針對帶鋼速度過快出現(xiàn)打傷工作輥和帶鋼尾部表面劃痕等問題，對活套自動控制及對落套時間進(jìn)行改進(jìn)，減少了故障，避免了堆鋼事故的發(fā)生，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和成才率。

活套 控制 張力 角度

1 引言

隨著天鐵熱軋1 750mm帶鋼生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏的日益加快及品種鋼的研發(fā)軋制，需要提高精軋機(jī)組在軋制過程中的穩(wěn)定性來滿足生產(chǎn)的需求。提高軋制過程穩(wěn)定性的主要方法是對活套控制方面進(jìn)行改進(jìn)，活套在穿帶過程中起到順利穿帶作用，在軋制過程中起到維持軋制穩(wěn)定性作用。精軋?jiān)谲堉七^程中由于考慮帶鋼整體溫降對軋制的影響，一直采用的是升速軋制模式，在軋制2.0mm及以下帶鋼時，帶鋼速度過快會出現(xiàn)打傷工作輥和帶鋼尾部表面劃痕等問題，經(jīng)對活套控制方式的改進(jìn)，使問題得以解決。

2 液壓活套的結(jié)構(gòu)與原理

2.1 液壓活套的結(jié)構(gòu)

天鐵熱軋1 750mm帶鋼生產(chǎn)線的精軋機(jī)組由7機(jī)架4輥軋機(jī)，6個機(jī)架間活套，7個入口側(cè)導(dǎo)板等組成。機(jī)架間距為5.5 m，1～6號活套均為液壓裝置活套，機(jī)架主體程序控制器采用SIMENS VAI LOGICAD，液壓站電氣控制器為SIMENS PLC 400，轉(zhuǎn)轂式飛剪和側(cè)導(dǎo)板、測速輥、換輥設(shè)備采用SIMENS TDC控制器，數(shù)據(jù)曲線分析采用ibaAnalyzer。圖1為液壓活套平面圖。

圖1 液壓活套平面圖

液壓設(shè)備組成：活套由水冷式活套輥、伺服閥、先導(dǎo)閥、活套軸、軸承支座、帶軸承座的活套架、液壓缸組成?；钐椎膫鲃觽?cè)和操作側(cè)都裝有停止塊，以限制活套旋轉(zhuǎn)動作范圍，活套兩邊都裝有銷孔，檢修時用來定位。

電氣設(shè)備組成：所有液壓活套在軋機(jī)的操作側(cè)都裝有角度編碼器來檢測活套的角度，其檢測值用來參與活套的控制，每個液壓缸的有桿腔和無桿腔都裝有壓力傳感器，在活套為張力控制模式時檢測張力反饋到活套的張力閉環(huán)控制中。

2.2 活套的作用

（1）活套在精軋機(jī)組穿帶軋制過程中抬到二級系統(tǒng)下發(fā)的穿線角度值并不是活套標(biāo)定的零度，這個角度起到上游機(jī)架帶鋼順利過渡到下游機(jī)架的作用，防止帶鋼頭部穿帶時撞擊下游機(jī)架工作輥及側(cè)導(dǎo)板，造成帶鋼頭部疊到機(jī)架間穿帶不成功堆鋼事故的發(fā)生。

（2）活套在精軋機(jī)組軋制過程中抬到二級系統(tǒng)下發(fā)的軋制時角度值來建立帶鋼的張力，靠活套控制系統(tǒng)和主傳動控制系統(tǒng)閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)、補(bǔ)償上、下游機(jī)架之間的速度差；維持機(jī)架之間帶鋼的恒定張力穩(wěn)定軋制過程的作用；防止上下游機(jī)架之間帶鋼秒流量不一致造成的張力過大拉斷事故，及張力過小或無張力狀態(tài)而出現(xiàn)的帶鋼疊加堆鋼事故的發(fā)生。

2.3 活套量的形成及恒定控制

帶鋼在咬入階段受到帶鋼沖擊載荷作用之后，軋機(jī)會產(chǎn)生一定的動態(tài)速降，結(jié)果產(chǎn)生了 V（i+1）＜V（i）現(xiàn)象，動態(tài)速降恢復(fù)需要大約0.3～0.5 s，這段時間內(nèi)在Fi和F（i+1）機(jī)架之間積累了一定的帶鋼，即活套量。為了提高連軋的時間及軋制過程穩(wěn)定性，維持活套量恒定將起到關(guān)鍵作用，在軋制過程中，二級下發(fā)的活套角度基準(zhǔn)值，角度編碼器反饋算出機(jī)架間帶鋼長度加入活套高度閉環(huán)控制系統(tǒng)中。當(dāng)活套高度與基準(zhǔn)值不相等時，會使活套角度發(fā)生變化，角度變化使活套力矩變化，從而導(dǎo)致張力變化，帶鋼張力不恒定會影響軋制穩(wěn)定性，即活套量不恒定，需調(diào)節(jié)主傳動系統(tǒng)Fi和F（i+1）機(jī)架速度來糾正秒流量偏差，以保證活套量恒定。

3 活套的動作過程

3.1 起套

第i活套的抬起觸發(fā)命令是第F（i+1）機(jī)架咬鋼信號的產(chǎn)生，機(jī)架的咬鋼信號包括實(shí)體咬鋼和虛擬咬鋼。實(shí)體咬鋼：機(jī)架主傳動電流反饋大于700A，機(jī)架的總軋制力大于10000N。虛擬咬鋼：根據(jù)機(jī)架的速度進(jìn)行積分，積分出帶鋼頭部的位置，從而根據(jù)頭部的位置和機(jī)架牌坊的位置進(jìn)行比較（例頭部位置為13.8 m，即F3咬鋼每個機(jī)架5.5，HMD309到F1距離為2.7 m）。實(shí)體咬鋼信號一般比虛擬咬鋼信號快200ms，如果發(fā)生卡鋼或者打滑現(xiàn)象，即使實(shí)體咬鋼信號沒有產(chǎn)生，由于積分的原因，咬鋼信號也會產(chǎn)生。

3.2 落套

落套有減小張力落套、正常落套及穿鋼落套3個觸發(fā)命令。這3個命令都是根據(jù)粗軋第5道次后的板坯的規(guī)格、精軋目標(biāo)板卷的規(guī)格和F1入口速度進(jìn)行帶鋼尾部積分，算出尾部到F（i+1）機(jī)架的距離，然后根據(jù)距離位置來分別觸發(fā)3個落套命令。先觸發(fā)的是減小張力落套，然后是正常落套。由于天鐵熱軋1 750mm軋機(jī)沒有熱卷箱，所以整個軋制過程為升速軋制，到尾部速度特別快，這樣正常落套命令動作沒有執(zhí)行完，穿鋼落套命令也被觸發(fā)，這個命令被觸發(fā)后活套直接落下，伺服閥在原有開口度上增加-0.2的設(shè)定值，避免甩尾打傷軋輥。

3.3 張力控制與角度控制

精軋機(jī)組生產(chǎn)時活套的控制分為張力控制和角度控制2種方式。

張力控制：當(dāng)活套的抬起命令被觸發(fā)后，活套伺服閥設(shè)定值增加0.2，活套臂迅速抬起，活套的角度編碼起的檢測值隨之增加，當(dāng)角度抬起到二級下發(fā)的設(shè)定角度-0.1時，活套的控制模式轉(zhuǎn)換為張力控制。伺服閥設(shè)定值增加0.2是為了迅速建張，避免起大套。

角度控制：當(dāng)活套收到第三個落套命令時，活套的控制方式就從張力控制模式轉(zhuǎn)換為角度控制模式，直到張力控制模式觸發(fā)命令來之前都為角度控制模式。

4 活套控制技術(shù)的改進(jìn)

在軋制規(guī)格為2.0mm以下板卷時，經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼尾部打傷軋輥事故，分析認(rèn)為帶鋼速度過快時活套落套慢導(dǎo)致帶鋼尾部有撅起現(xiàn)象。規(guī)格為2.0mm以下板卷帶鋼的尾部速度為11 m/s左右，在整個軋制過程中，當(dāng)F7咬鋼后為升速軋制過程，尾部到后幾個機(jī)架時，由于5、6號活套落套速度慢，導(dǎo)致帶鋼尾部到達(dá)活套時活套還沒有完全落下，造成帶鋼尾部撅起出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象。甩尾會打傷軋輥，對設(shè)備和帶鋼的質(zhì)量造成損傷。根據(jù)以上情況，從活套本身的自動控制入手，當(dāng)活套在上游機(jī)拋鋼時，活套必須落下，使帶鋼水平通過軋機(jī)可以解決甩尾現(xiàn)象，查找活套落套邏輯的觸發(fā)命令，在軋鋼過程中活套采用張力控制，根據(jù)2級的設(shè)定張力，通過伺服閥實(shí)時調(diào)節(jié)。但是通過生產(chǎn)中觀察發(fā)現(xiàn)，1～4號比5、6號活套落套的幅度小，而且不出現(xiàn)甩尾情況，這說明VAI在設(shè)計時已經(jīng)考慮到甩尾情況，但是依靠幅度已經(jīng)不能解決甩尾問題的發(fā)生。通過生產(chǎn)中觀察，帶鋼厚度越薄，其帶鋼尾部速度越快，這就需要活套動作必須提前觸發(fā)。圖2為改進(jìn)前的活套數(shù)據(jù)曲線，從圖中可以看出，在F6已經(jīng)拋鋼時，6號套還沒有落下來，這樣就會出現(xiàn)甩尾。

圖2 改進(jìn)前機(jī)架軋制力與活套角度

圖3為改進(jìn)后的數(shù)據(jù)曲線，從圖3數(shù)據(jù)曲線中可以看出，6號活套在F6拋鋼時提前了0.85 s，當(dāng)帶鋼速度為10m/s時將提前更多。具體改進(jìn)措施是從活套落套的觸發(fā)命令入手，活套落套有3個觸發(fā)命令都是根據(jù)帶鋼尾部長度計算觸發(fā)，帶鋼尾部長度計算從飛剪咬鋼開始，依據(jù)帶鋼入口速度開始積分，當(dāng)尾部長度積分到活套的上游機(jī)架時開始觸發(fā)落套，在程序里對帶鋼尾部積分進(jìn)行補(bǔ)償，對上游機(jī)架穿鋼的安全長度進(jìn)行修改，并對FEEDOUT參數(shù)進(jìn)行修正，修改投用后效果顯著。

圖3 機(jī)架軋制力與活套角度

5 結(jié)束語

隨著公司生產(chǎn)節(jié)奏日趨加快，軋制生產(chǎn)正沿著高精度、連續(xù)化、精質(zhì)量方向迅速發(fā)展，軋制生產(chǎn)過程自動化、信息化尤為重要，同時，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和成才率是公司打開熱軋板卷市場的必要條件。經(jīng)過對活套自動控制及對落套時間的改進(jìn)，為軋制生產(chǎn)2.0mm以下薄規(guī)格帶鋼時提高了軋制的穩(wěn)定性，減少了故障，避免了堆鋼事故的發(fā)生，同時也避免薄帶鋼甩尾打傷軋輥和帶鋼尾部的劃痕，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和成才率。

[1] 丁修堃.軋制過程自動化[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

王朋，男，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，主要從事一級自動化編程及系統(tǒng)維護(hù)工作。

Finishing Mill Looper Control Technique and Improvement

WANG Peng

Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province056404,China

The paper expounds the looper system,looper tension and angle control,looping start and end control technique for the finishing train of Tiantie 1 750mm hot rolling strip production line.In order to solve the problems of work roll damage due to too high strip speed and strip tail end scratch,modification was carried out on automatic loop control and looping end time to eliminate failures,avoid cobble,improve product quality and increase yield.

loop,control,tension,angle

（收稿 2012-09-20 編輯 潘娜）