許文強(qiáng)

（山鋼股份濟(jì)南分公司檢修工程公司，山東濟(jì)南　250101）

熱卷箱控制在濟(jì)鋼熱軋產(chǎn)線的應(yīng)用

許文強(qiáng)

（山鋼股份濟(jì)南分公司檢修工程公司，山東濟(jì)南250101）

針對(duì)濟(jì)鋼1700熱軋產(chǎn)線熱卷箱控制鋼卷卷形較差、移送功能控制不穩(wěn)定、卷徑控制計(jì)算不精準(zhǔn)等問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化彎曲輥的模型計(jì)算參數(shù)、增加移送冗余控制、實(shí)施卷徑分層計(jì)算等措施，實(shí)現(xiàn)了熱卷箱控制的穩(wěn)定運(yùn)行，熱卷箱作業(yè)率提高了30%。

熱軋產(chǎn)線；熱卷箱；輥縫控制；數(shù)學(xué)模型；卷徑計(jì)算

1　前言

針對(duì)濟(jì)鋼1700熱軋產(chǎn)線較短、除鱗效果不好、頭尾溫差較大、控溫效果差、質(zhì)量提升出現(xiàn)瓶頸等問(wèn)題，2012年對(duì)熱軋產(chǎn)線進(jìn)行了重點(diǎn)改造，主要增加了熱卷箱設(shè)備。通過(guò)近幾年熱卷箱的運(yùn)行及系統(tǒng)優(yōu)化控制，使得熱卷箱的控制穩(wěn)定性大大提高，熱軋產(chǎn)品質(zhì)量快速提升。

2　熱卷箱控制功能

濟(jì)鋼1700產(chǎn)線應(yīng)用的是第二代熱卷箱控制，采用雙液壓缸分別控制入、出口彎曲輥，通過(guò)非線性的數(shù)學(xué)模型控制來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲輥輥縫的調(diào)節(jié)。根據(jù)模型的復(fù)雜計(jì)算，可以間接計(jì)算出彎曲輥在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡，此種控制方式可滿足輥縫更精確而靈活的控制需求，可精確地?cái)[出所需輥縫，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)芯鋼卷卷眼的形成。熱卷箱的自動(dòng)化控制主要分兩大部分，直通控制和熱卷箱方式控制。直通方式下，熱卷箱各工位高度設(shè)置為軋線水平位置，入口偏轉(zhuǎn)輥和成型輥都下降到下位，開(kāi)卷臂抬起到原始位置，熱卷箱的各個(gè)輸出輥道可看作是粗軋輸出輥道的延長(zhǎng)，直接與飛剪的入口輥道相連，由熱卷箱發(fā)出控制命令，實(shí)現(xiàn)熱卷箱的輥道速度控制。在使用熱卷箱的控制過(guò)程中，熱卷箱按時(shí)序工藝流程分為兩段:卷取控制和開(kāi)卷控制。

卷取控制過(guò)程中包含的主要功能有:帶鋼頭跟蹤、尾部跟蹤，彎曲輥輥縫控制，各輥卷取的速度控制，鋼卷直徑計(jì)算，1#托卷輥的接觸控制和尾部自動(dòng)定位ATC等。開(kāi)卷控制過(guò)程主要有鋼卷移送控制、夾送輥輥縫控制、開(kāi)卷速度控制、開(kāi)卷卷徑計(jì)算、開(kāi)尾銷(xiāo)的插入控制等。

3　熱卷箱出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題

熱卷箱在濟(jì)鋼熱軋投入之初，由于設(shè)備控制穩(wěn)定性差，再加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所處環(huán)境較惡劣，造成設(shè)備問(wèn)題不斷，嚴(yán)重影響了濟(jì)鋼1 700產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏，也影響了熱軋薄規(guī)格產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及軋制。

3.1卷形質(zhì)量差

熱卷箱在投入后，由于彎曲輥的輥縫控制不穩(wěn)定，輥縫不能精確擺動(dòng)正常位置，熱卷箱1A、1B控制輥的階梯控制不好，造成鋼卷磕碰控制輥的情況時(shí)有發(fā)生，熱卷箱大臂壓力環(huán)控制不穩(wěn)定。這些問(wèn)題直接導(dǎo)致了熱卷箱的鋼卷卷形質(zhì)量較差，出現(xiàn)橢圓形鋼卷，鋼卷卷形較松，鋼卷錯(cuò)卷，出現(xiàn)塔形、鋼卷起套等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了后續(xù)軋制工序的進(jìn)行，成材率不高。

3.2卷徑計(jì)算不精準(zhǔn)

熱卷箱在高速卷取過(guò)程中，主要依靠彎曲輥和1A輥來(lái)進(jìn)行卷徑計(jì)算。鋼卷在卷取控制的過(guò)程中，高速旋轉(zhuǎn)與控制輥產(chǎn)生摩擦?xí)斐纱蚧瑢?dǎo)致通過(guò)控制輥及速度計(jì)算的鋼卷卷徑時(shí)大時(shí)小，很不穩(wěn)定。同時(shí)控制輥的磨損也會(huì)影響卷徑的計(jì)算。卷徑計(jì)算不準(zhǔn)確，影響后續(xù)熱卷箱開(kāi)卷控制的時(shí)序。

3.3鋼卷尾部定位不準(zhǔn)

鋼卷在卷曲完成后，需要對(duì)鋼卷的尾部進(jìn)行定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼卷的正常開(kāi)卷。熱卷在卷曲過(guò)程中，速度控制是一項(xiàng)復(fù)雜的運(yùn)算。為了保證卷曲的順利進(jìn)行，加入速度超前率等參數(shù)，尾部定位跟蹤也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，再加上產(chǎn)品規(guī)格、板型控制的影響，使得鋼卷的自動(dòng)尾部定位很難精確控制。尾部定位不準(zhǔn)，會(huì)造成開(kāi)卷刀不能正常的插入鋼卷，影響開(kāi)卷的正常進(jìn)行，對(duì)鋼卷的溫度控制造成較大的影響。

3.4鋼卷移送功能不穩(wěn)定

熱卷箱在卷取完成后，開(kāi)卷刀開(kāi)卷，通過(guò)控制移送輥道對(duì)鋼卷進(jìn)行順次移送。在移送過(guò)程中需要推卷輥和托卷輥2A、2B、3A、3B等移送輥道聯(lián)動(dòng)控制。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，檢測(cè)元件不穩(wěn)定等原因，造成鋼卷移送功能不穩(wěn)定，鋼卷不能準(zhǔn)確移送，經(jīng)常自動(dòng)停在輥道上，影響軋鋼控制。

4　解決方案

針對(duì)熱卷箱在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，提出了針對(duì)性的解決方案并對(duì)熱卷箱的控制進(jìn)行了技術(shù)改造及系統(tǒng)優(yōu)化。

1）熱卷箱鋼卷卷形主要通過(guò)彎曲輥的輥縫來(lái)控制。在鋼卷卷取進(jìn)缸初期，通過(guò)彎曲輥的預(yù)擺輥縫使帶鋼的內(nèi)卷成形，其初始卷徑一般控制為600 mm，隨著帶卷的卷取，卷徑慢慢增大，彎曲輥輥縫也實(shí)時(shí)地進(jìn)行慢慢調(diào)節(jié)。各種帶坯厚度對(duì)應(yīng)的彎曲輥初始輥縫設(shè)定都是由二級(jí)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，由彎曲輥液壓缸及位移傳感器進(jìn)行精確調(diào)節(jié)控制。彎曲輥輥縫控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況，重點(diǎn)對(duì)數(shù)學(xué)控制模型的參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，優(yōu)化帶鋼的模型控制結(jié)構(gòu)。同時(shí)針對(duì)開(kāi)卷臂的壓力控制進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)節(jié)控制閥的應(yīng)用參數(shù)，保證鋼卷卷緊，卷形穩(wěn)定。

圖1　彎曲輥輥縫控制結(jié)構(gòu)

2）卷徑計(jì)算的問(wèn)題涉及許多方面，如熱卷箱速度控制、控制輥的輥徑測(cè)量、帶鋼的厚度、寬度等。從程序原理控制方面進(jìn)行優(yōu)化修改較為復(fù)雜。重點(diǎn)對(duì)卷徑計(jì)算完后的分層控制進(jìn)行了研究，提出了針對(duì)不同規(guī)格的卷徑優(yōu)化方案。通過(guò)規(guī)格細(xì)化對(duì)真實(shí)卷徑進(jìn)行補(bǔ)償，基本實(shí)現(xiàn)了鋼卷卷徑準(zhǔn)確計(jì)算。

3）鋼卷尾部定位受到卷徑控制、速度控制、板形控制等影響，自動(dòng)定位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差。針對(duì)應(yīng)用的特殊性，參考了卷徑計(jì)算的分層控制，對(duì)不同規(guī)格分別實(shí)行了各自定位，并開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了鋼卷定位的手動(dòng)補(bǔ)償功能。

4）鋼卷移送功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其各輥控制都是獨(dú)立控制，出現(xiàn)問(wèn)題的概率較大。一旦有一個(gè)輥的控制出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)移送功能就失敗了。針對(duì)這個(gè)情況，在正常使用的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)完善了對(duì)熱卷箱移送輥控制的參數(shù)調(diào)整，并編寫(xiě)了異常情況下的應(yīng)急操作步驟。當(dāng)移送輥道出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不會(huì)影響熱卷箱的正常使用。主要對(duì)熱卷箱的2A、2B、3A、3B的控制參數(shù)進(jìn)行了修改完善，并增加了冗余控制功能，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠快速切換備用的控制參數(shù)，完成鋼卷的順利移送。

5　熱卷箱應(yīng)用效果

濟(jì)鋼1700熱軋線設(shè)計(jì)緊湊，整條產(chǎn)線設(shè)備比國(guó)內(nèi)同類(lèi)型生產(chǎn)線短，根據(jù)產(chǎn)線的實(shí)際情況，優(yōu)先采用了上述控制的第二代無(wú)芯卷取的熱卷箱。通過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中的進(jìn)一步技術(shù)改造，大大提高了熱卷箱控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使熱卷箱的有效作業(yè)率提高了30%。熱卷箱的穩(wěn)定運(yùn)行使得帶鋼的頭尾均溫，保證了軋機(jī)勻速軋制，從而改善軋制質(zhì)量、提高產(chǎn)品成材率。同時(shí)由于熱卷箱的應(yīng)用，拓寬了1700熱軋產(chǎn)線薄板產(chǎn)品的規(guī)格，并使得穩(wěn)定軋制1.5 mm厚的超極限規(guī)格產(chǎn)品成為可能。對(duì)某些表面質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品，熱卷箱還具有良好的除鱗優(yōu)勢(shì)。濟(jì)鋼熱軋廠在增加熱卷箱后，產(chǎn)品質(zhì)量迅速提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

TG334.9

B

1004-4620（2016）05-0078-02

2016-08-05

許文強(qiáng)，男，1982年生，2005年畢業(yè)于青島理工大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)鋼檢修工程公司工程師，從事熱軋電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用及維護(hù)工作。