趙坤鵬 王義 韓明

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北唐山 063200)

首鋼京唐1580熱連軋精軋機(jī)主速度級(jí)聯(lián)控制的實(shí)現(xiàn)

趙坤鵬 王義 韓明

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北唐山 063200)

在帶鋼熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中,為了保證正常的生產(chǎn),即保證通板不堆鋼、拉鋼,軋制處于恒定小張力狀態(tài),需設(shè)置連軋機(jī)主速度級(jí)聯(lián)系統(tǒng),保證精軋機(jī)組的穩(wěn)順運(yùn)行,為提高產(chǎn)品質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。

熱連軋 精軋機(jī)組 速度控制 主速度級(jí)聯(lián)

1 首鋼京唐1580精軋機(jī)組配置(如圖1)及現(xiàn)狀

精軋機(jī)組主要包括飛剪、除鱗裝置、立輥、精軋機(jī)、活套、導(dǎo)板、換輥裝置等，精軋機(jī)是成品軋機(jī)，是熱軋帶鋼生產(chǎn)的核心部分，軋制產(chǎn)品的質(zhì)量水平主要取決于精軋機(jī)組的技術(shù)裝備水平和控制水平。精軋機(jī)組是決定產(chǎn)品質(zhì)量的主要工序：如帶鋼的厚度精度取決于精軋機(jī)壓下系統(tǒng)和AGC系統(tǒng)的設(shè)備形式；板型質(zhì)量取決于該軋機(jī)板型模型控制能力、各機(jī)架負(fù)荷分配以及輥型配置；帶鋼的寬度保持必須通過(guò)精軋機(jī)前立輥的AWC和精軋機(jī)間低慣量活套裝置實(shí)現(xiàn)；帶鋼的力學(xué)性能主要取決于精軋機(jī)終軋溫度。

帶坯除去氧化鐵皮后，經(jīng)側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)入精軋機(jī)前立輥軋機(jī)(F1E)，后依次通過(guò)精軋機(jī)各機(jī)架，通過(guò)對(duì)精軋機(jī)組的控制，最終獲得所要求的帶鋼厚度，精軋末機(jī)架拋鋼后，帶鋼沿層冷輥道送至卷取機(jī)成鋼卷。精軋機(jī)的一級(jí)控制功能主要包括：飛剪前后輥道控制、飛剪前導(dǎo)尺控制、飛剪優(yōu)化剪切控制、精軋除鱗控制、精軋機(jī)順序控制、主速度控制、活套高度和活套張力控制、精軋機(jī)彎輥、竄輥控制、精軋液壓壓下APC及壓下零調(diào)、精軋液壓AGC控制、精軋板形控制、精軋機(jī)架間冷卻水閥控制、精軋甩機(jī)架控制等，本文重點(diǎn)介紹精軋機(jī)主速度級(jí)聯(lián)控制算法實(shí)現(xiàn)。

圖1 首鋼京唐熱軋1580精軋機(jī)組示意圖

圖2 精軋主速度系統(tǒng)的功能框圖

2 精軋機(jī)架主速度級(jí)聯(lián)控制(如圖2)的算法實(shí)現(xiàn)

速度級(jí)聯(lián)控制，即在高速軋制過(guò)程中，為保持機(jī)架間的速度關(guān)系完全匹配、機(jī)架間軋件秒流量相等，對(duì)軋制過(guò)程中來(lái)自活套閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)量、手動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)量，按逆軋制方向依次對(duì)前面的各機(jī)架速度進(jìn)行增減，實(shí)現(xiàn)軋機(jī)速度的級(jí)聯(lián)控制。速度級(jí)聯(lián)控制是熱連軋生產(chǎn)線電氣控制思想的精華。在帶鋼熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證正常的生產(chǎn)，即保證通板不堆鋼、拉鋼，軋制處于恒定小張力狀態(tài)，需設(shè)置連軋機(jī)主速度級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，并采用恒張力活套支持器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。為使活套系統(tǒng)正常工作，要求主速度設(shè)定精度得到保證，也只有在機(jī)架之間的設(shè)定速度得到很好的匹配時(shí)張力控制才能較好地實(shí)現(xiàn)。連軋機(jī)組各機(jī)架軋輥的轉(zhuǎn)速要相對(duì)嚴(yán)格同步，因此要求各機(jī)架主傳動(dòng)的速度，不僅在靜態(tài)下，而且在過(guò)度過(guò)程中均要精確分配，以協(xié)調(diào)各機(jī)架間的速度。

保證正常連軋的基本條件是：

即各機(jī)架應(yīng)嚴(yán)格遵循秒流量相等的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定。

在實(shí)際生產(chǎn)中，精軋寬展可以忽略，這樣秒流量公式可以演變?yōu)椋?/p>

h1×v1=h2×v2=．．．=hn×vn

其中：hi——第i機(jī)架的出口厚度；vi——第i機(jī)架帶鋼出口線速度；Bi——帶鋼的寬度；i=1，2，．．．，n。

速度設(shè)定是由過(guò)程計(jì)算機(jī)，根據(jù)軋制工藝狀況，以及設(shè)備能力情況，按照合負(fù)荷分配得到各機(jī)架出口厚度，并根據(jù)終軋溫度確定未機(jī)架出口速度后，用秒流量方程反推出各機(jī)架速度設(shè)定值。由于存在前滑，因此帶鋼速度與軋輥線速度的關(guān)系為：

Vi=Voi(1+fi)

因此：Voi=hn/hi*(1+fn)/(1+fi)*Von

其中：fn——末機(jī)架的前滑值；fi——i機(jī)架的前滑值；Von——末機(jī)架的軋輥線速度；Voi——i機(jī)架的軋輥線速度。

秒流量方程僅使用于穩(wěn)定軋制狀態(tài)。當(dāng)對(duì)機(jī)架間活套進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，各機(jī)架流量將不再相等。精軋機(jī)組速度給定控制系統(tǒng)接收過(guò)程機(jī)的F1～F7穿帶速度設(shè)定值、末機(jī)架最大軋制速度設(shè)定值和加速度設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)速度基準(zhǔn)的設(shè)定計(jì)算、軋制過(guò)程中的加減速控制、活套高度控制的自動(dòng)速度補(bǔ)償、AGC的自動(dòng)速度校正控制、各種手動(dòng)速度微調(diào)控制、點(diǎn)動(dòng)操作控制、速度設(shè)定系統(tǒng)的順控聯(lián)鎖及故障報(bào)警顯示控制，最終向主傳動(dòng)系統(tǒng)輸出正確的速度基準(zhǔn)值。末機(jī)架為基準(zhǔn)機(jī)架。

系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定MRH和穿帶速度Vithr來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的設(shè)定。關(guān)系表達(dá)式如下：

Vi=MRH%×Vithr

基準(zhǔn)信號(hào)輸出時(shí)，轉(zhuǎn)換成相對(duì)值并加上了速度補(bǔ)償信號(hào) 。

SPREFi=Vi/Vimax×(1＋ADJREFi)

=(MRH%×Vithr/Vimax)×(1＋ADJREFi)

式中：V i t h r——來(lái)自過(guò)程機(jī)的第i機(jī)架穿帶速度設(shè)定值(m/min)；MRH%——6個(gè)機(jī)架共同速度基準(zhǔn)調(diào)節(jié)系數(shù)(%)。

當(dāng)自動(dòng)操作時(shí)，速度設(shè)定值由過(guò)程機(jī)給出。當(dāng)半自動(dòng)操作時(shí)，首先進(jìn)入HMI的半自動(dòng)畫(huà)面，按下半自動(dòng)功能按鈕，給出F1—F7機(jī)架的回路號(hào)，并給出各機(jī)架的速度設(shè)定值，每次按下確認(rèn)鍵，當(dāng)半自動(dòng)設(shè)定值速度確認(rèn)完畢，按下總確認(rèn)后，精軋機(jī)組立即執(zhí)行設(shè)定速度。在正常軋制過(guò)程中，可以進(jìn)行速度給定修正，操作畫(huà)面在精軋主速度及活套控制畫(huà)面中。當(dāng)手動(dòng)操作時(shí)，操作工面對(duì)操作臺(tái)的速度臺(tái)。F1—F7每個(gè)機(jī)架有速度扳把開(kāi)關(guān)。在軋制啟車(chē)后，無(wú)鋼時(shí)用作速度修正，咬鋼后用于各機(jī)架速度逐移。在非軋制時(shí)，此扳把開(kāi)關(guān)可用于F1—F7機(jī)架的點(diǎn)動(dòng)。

當(dāng)軋機(jī)處于壓靠時(shí)，速度控制到低速運(yùn)行，由壓靠程序完成。熱軋精軋機(jī)組主速度系統(tǒng)由速度整定和速度調(diào)節(jié)兩大部分組成。速度整定用于帶鋼咬入前將各機(jī)架速度整定到設(shè)定值，而速度調(diào)節(jié)則是穿帶后的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，各機(jī)架間的級(jí)聯(lián)是速度調(diào)節(jié)部分的一個(gè)重要功能。

主速度整定在不同情況下將用不同的變動(dòng)斜率(RAMP)：

從停車(chē)起動(dòng)到某一速度時(shí)；換規(guī)格時(shí)，從某一速度設(shè)定值改到另一設(shè)定值時(shí)；正常停車(chē)時(shí)；緊急停車(chē)時(shí)。

速度調(diào)節(jié)包括手動(dòng)微調(diào)，活套高度閉環(huán)，AGC的活套量補(bǔ)償，以及下游機(jī)架送來(lái)的逐移補(bǔ)償。為此，第i機(jī)架的速度調(diào)節(jié)量用下式來(lái)表達(dá)：

其中：

ΔviR——人工聯(lián)動(dòng)速度微調(diào)節(jié)量；Δvir——人工單動(dòng)速度微調(diào)節(jié)量；ΔviAGC一AGC速度補(bǔ)償量；ΔviLC——活套高度閉環(huán)調(diào)節(jié)量；Δvis——下游機(jī)架來(lái)的逐移量。

實(shí)際計(jì)算時(shí)，上述各量都應(yīng)為相對(duì)于本機(jī)架速度設(shè)定值的百分?jǐn)?shù)。

i表示第i機(jī)架［i=1～(n-1)］，n為未機(jī)架，未機(jī)架的速度是作為基準(zhǔn)值而不調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)時(shí)的逐移方向是由下游向上游機(jī)架進(jìn)行，通常稱(chēng)之為逆調(diào)。穩(wěn)定精軋出口速度對(duì)軋機(jī)與卷取機(jī)的匹配和終軋溫度控制都是有利的。在上式中，i機(jī)架的活套調(diào)節(jié)量是來(lái)源于i、i+1機(jī)架間活套的活套高度閉環(huán)控制，而AGC補(bǔ)償為后機(jī)架AGC對(duì)本機(jī)架速度的補(bǔ)償量。

機(jī)架間速度逐移量的計(jì)算為：

其中vi——第i機(jī)架速度的設(shè)定值。

在實(shí)際控制過(guò)程中，所有上述量都采用百分?jǐn)?shù)形式，以便于逐移。每個(gè)控制周期都計(jì)算逐移量，應(yīng)按軋線的逆流方向逐機(jī)架計(jì)算，這樣才能保證各機(jī)架逐移信號(hào)無(wú)滯后地進(jìn)入各機(jī)架速度輸出中。在升速軋制的機(jī)組中，各機(jī)架設(shè)定值應(yīng)按比例升降，以此保持升降過(guò)程中的同步性。

3 結(jié)語(yǔ)

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司熱軋1580帶鋼生產(chǎn)線是首鋼京唐公司的第二條熱連軋板材生產(chǎn)線，也是國(guó)內(nèi)第一套完全自主建設(shè)、自主集成的熱連軋生產(chǎn)線。精軋區(qū)域基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)由北科麥思科公司設(shè)計(jì)，該線于2010年3月31日熱試成功，經(jīng)過(guò)不斷的磨合優(yōu)化，目前設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其中精軋機(jī)組的主速度級(jí)聯(lián)控制、活套控制、張力控制各項(xiàng)功能完全滿足生產(chǎn)需求，在四年來(lái)的應(yīng)用中得到了充分的驗(yàn)證。

[1]王冰賀.攀鋼1450mm熱連軋機(jī)精軋區(qū)速度主令控制系統(tǒng)[J].冶金自動(dòng)化,2005(1).

[2]楊杰.萊鋼1500mm熱軋帶鋼精軋自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2010(1):6-7.

趙坤鵬(1987—),男,山西侯馬人,本科,學(xué)士,助理工程師,研究方向:熱連軋自動(dòng)控制技術(shù)及儀器儀表。