王寶峰 謝鵬 李杰

摘 要：介紹安陽鋼鐵熱連軋板型控制系統(tǒng)的升級改造。通過系統(tǒng)分析原有的平直度儀的使用情況，確定造成板型控制不好的因素。通過硬件改進和軟件優(yōu)化，分析升級之后所取得的效果。

關鍵詞：安鋼熱連軋；平直度儀；分析升級

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.060

0 引言

安鋼熱連軋是一條全自動化的現(xiàn)代化生產線，全線由TM-GE進行自動控制一級控制系統(tǒng)、二級控制系統(tǒng)和數(shù)學模型。板型控制系統(tǒng)由平直度儀等大型儀表構成，其檢測數(shù)據(jù)用于二級模型設定、一級自動化控制，同時對實時檢測的浪形為操作工迅速調整提供參考，是實現(xiàn)板形精準控制，提高帶鋼板形質量的必備設施。

1 熱連軋原有平直度儀存在的問題

（1）檢測的平直度數(shù)值不準確，不能真實反映生產時帶鋼的浪形，只能給操作工提供調整參考，無法用于模型設定和自動平直度控制。

（2）儀控系統(tǒng)主機停電后重啟困難，設備運行存在較大隱患。

因為這些問題使得現(xiàn)場板形通常是靠操作人員的經驗進行判斷，無法進行量化，并且對軋制前后板形變化的規(guī)律無法進行分析和掌握，給板形控制的及時性、板形封鎖的準確性均造成較大的影響。造成熱連軋板形封鎖量為7000噸/月左右，該部分封鎖鋼卷只能通過平整機矯正處理，不僅增加平整過程工序成本，同時會導致交貨周期延長，庫存增加。

為了提高帶鋼板形控制質量，減少板形封鎖及平整量，對平直度儀進行改造，使平直度儀穩(wěn)定運行，實現(xiàn)平直度在線實時精確檢測，實現(xiàn)在線平直度自動控制非常必要。

2 原平直度板型儀的控制方式與原理

平直度和寬度的測量：

平直度，寬度測量裝置BPM-120用來測量熱板坯的平直度和寬度。該測量裝置可在不理想的工業(yè)環(huán)境下進行在線、實時操作。平直度儀的基本原理是對板坯表面和一條基準線之間的距離進行非接觸式光學測量。高度測量采用的是激光三角測量法。

該系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)包括四個激光器和一個照相機。激光器和照相機安裝在輥道上方約3500mm的橫梁上。每組激光器由四個激光器組成。兩個激光器之間的距離為180mm.一組激光器所對應的四個激光光斑由一個線性掃描照相機來觀察。照相機安裝在測量柵上與激光器相反的一端，每組激光器都安裝在一個機動的線性高精度滑動裝置上。為了使距離測量更加精確，在激光束和照相機軸線之間保持一個較大的角度是很重要的。當板坯表面高度發(fā)生變化時，可看到激光光斑在照相機上不同角度下的成像。在該測量幾何關系中，激光垂直入射而且激光器和照相機軸線之間的角度約為45°，在反射圖表中，三角測量的工作點應在“散射”范圍之內。

當使用紅外輻射時，由于板坯溫度變化及光學路徑上的水和蒸汽等許多外部影響導致這些轉換并不是恒定的。這個問題在測寬儀中通過自動曝光控制結合數(shù)字信號過濾來解決。

3 在保持原工藝功能的基礎上對板型儀的改造與優(yōu)化

3.1 實施過程

原平直度儀不能滿足產品質量需求，亟需升級改造。經過對比論證，在原品牌修復方案、原品牌升級方案、平直度儀完全更新方案中通過了平直度儀的完全更新方案。

3.2 改造測量房、安裝調試新系統(tǒng)

（1）根據(jù)測量房設備布置，現(xiàn)場測量，確定改造設備安裝布置圖紙。

（2）按照新設備的安裝布置及穩(wěn)定性要求，改造原儀表房底部基礎。

（3）設計測量房地面及下方隔熱板窗口。按照光柵投光區(qū)域和檢測相機光路通道的要求，設計投射和檢測光路通道的窗口。

（4）設計光源及相機的防護罩增加透光玻璃及冷卻風道，提高大型儀表運行質量。

3.3 儀表與工藝的信號接口編寫調試

針對新的平直度儀接口，首先做了接口的文檔設計，對接口中需要進行的接口內容進行了改進，制定了相應的接口內容，按照約定的接口方式，編寫了接口程序。

3.4 改進自動帶鋼平直度控制（AFC）

在精軋機F5-F7三個機架有AFC功能，檢測信號通過計算，修正彎輥力。當雙邊浪時，AFC適當增大彎輥力；當中間浪時，AFC適當減少彎輥力。在卷取機咬鋼后，拋鋼機架和卷取機建立張力，帶鋼拉平，平直度儀不能有效的檢測出浪形缺陷，修正量減半?？刂谱钣行У氖菐т撾x開平直度儀到卷取機咬鋼，同時模型修正帶鋼頭部到取機咬鋼前帶鋼的平直度數(shù)據(jù)，修正傳遞函數(shù)提高設定精度。根據(jù)平直度儀反饋數(shù)據(jù)，當對稱平直度數(shù)值為正時是邊浪，數(shù)值為負時是中浪。對原AFC程序進行修改，投用平直度自動控制。實現(xiàn)了熱連軋機組自動平直度控制。

4 取得的效果及效益

4.1 新平直度系統(tǒng)的配置

更新后的IMS光照式平直度儀，安裝在精軋F7出口。其主要有相機、LED投影機、中央控制柜、操作站、鼓風機和冷水機等輔助設備構成。

操作站HMI（人機接口）：

顯示生產數(shù)據(jù)和操作參數(shù)，設定不同的操作權限。實現(xiàn)所有的過程控制，評估、服務、參數(shù)顯示。

新增質量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（QDM）：

測量數(shù)據(jù)/生產數(shù)據(jù)/校準數(shù)據(jù)，提供1年的歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲、查詢、追溯分析。

平直度儀投用后，實際檢測效果非常明顯，通過柱狀圖顯示實時板型，以視頻的方式顯示實時板型，整個帶鋼的板型，畫面直觀明了，便于工藝人員對照板型及時操作調整浪型。

4.2 實際應用效果

自熱連軋平直度儀表改造并投用后，安鋼熱連軋一方面實現(xiàn)了平直度準確設定，自動平直度控制功能，同時大幅度提高操作工調整板形的及時有效性，提升了熱連軋機組平直度控制水平，保障了產品板型質量能力。同時結合帶鋼冷熱態(tài)板形變化情況逐步開展常規(guī)品種工藝放行試驗，有效減少平整工序加工過剩的浪費。

作者簡介：王寶峰（1983-），男，河南安陽人，本科，工程師，研究方向：熱連軋自動化控制系統(tǒng)。