趙坤鵬 王義 韓明

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司,河北唐山 063200)

首鋼京唐1580熱連軋精軋機主速度級聯(lián)控制的實現(xiàn)

趙坤鵬 王義 韓明

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司,河北唐山 063200)

在帶鋼熱連軋生產(chǎn)過程中,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)置連軋機主速度級聯(lián)系統(tǒng),保證精軋機組的穩(wěn)順運行,為提高產(chǎn)品質(zhì)量打下堅實的設(shè)備基礎(chǔ)。

熱連軋 精軋機組 速度控制 主速度級聯(lián)

1 首鋼京唐1580精軋機組配置(如圖1)及現(xiàn)狀

精軋機組主要包括飛剪、除鱗裝置、立輥、精軋機、活套、導板、換輥裝置等，精軋機是成品軋機，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組的技術(shù)裝備水平和控制水平。精軋機組是決定產(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)量取決于該軋機板型模型控制能力、各機架負荷分配以及輥型配置；帶鋼的寬度保持必須通過精軋機前立輥的AWC和精軋機間低慣量活套裝置實現(xiàn)；帶鋼的力學性能主要取決于精軋機終軋溫度。

帶坯除去氧化鐵皮后，經(jīng)側(cè)導板導入精軋機前立輥軋機(F1E)，后依次通過精軋機各機架，通過對精軋機組的控制，最終獲得所要求的帶鋼厚度，精軋末機架拋鋼后，帶鋼沿層冷輥道送至卷取機成鋼卷。精軋機的一級控制功能主要包括：飛剪前后輥道控制、飛剪前導尺控制、飛剪優(yōu)化剪切控制、精軋除鱗控制、精軋機順序控制、主速度控制、活套高度和活套張力控制、精軋機彎輥、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、精軋機架間冷卻水閥控制、精軋甩機架控制等，本文重點介紹精軋機主速度級聯(lián)控制算法實現(xiàn)。

圖1 首鋼京唐熱軋1580精軋機組示意圖

圖2 精軋主速度系統(tǒng)的功能框圖

2 精軋機架主速度級聯(lián)控制(如圖2)的算法實現(xiàn)

速度級聯(lián)控制，即在高速軋制過程中，為保持機架間的速度關(guān)系完全匹配、機架間軋件秒流量相等，對軋制過程中來自活套閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)量、手動干預調(diào)節(jié)量，按逆軋制方向依次對前面的各機架速度進行增減，實現(xiàn)軋機速度的級聯(lián)控制。速度級聯(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)置連軋機主速度級聯(lián)系統(tǒng)，并采用恒張力活套支持器動態(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，也只有在機架之間的設(shè)定速度得到很好的匹配時張力控制才能較好地實現(xiàn)。連軋機組各機架軋輥的轉(zhuǎn)速要相對嚴格同步，因此要求各機架主傳動的速度，不僅在靜態(tài)下，而且在過度過程中均要精確分配，以協(xié)調(diào)各機架間的速度。

保證正常連軋的基本條件是：

即各機架應嚴格遵循秒流量相等的關(guān)系進行設(shè)定。

在實際生產(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機架的出口厚度；vi——第i機架帶鋼出口線速度；Bi——帶鋼的寬度；i=1，2，．．．，n。

速度設(shè)定是由過程計算機，根據(jù)軋制工藝狀況，以及設(shè)備能力情況，按照合負荷分配得到各機架出口厚度，并根據(jù)終軋溫度確定未機架出口速度后，用秒流量方程反推出各機架速度設(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——末機架的前滑值；fi——i機架的前滑值；Von——末機架的軋輥線速度；Voi——i機架的軋輥線速度。

秒流量方程僅使用于穩(wěn)定軋制狀態(tài)。當對機架間活套進行調(diào)節(jié)時，各機架流量將不再相等。精軋機組速度給定控制系統(tǒng)接收過程機的F1～F7穿帶速度設(shè)定值、末機架最大軋制速度設(shè)定值和加速度設(shè)定值，實現(xiàn)速度基準的設(shè)定計算、軋制過程中的加減速控制、活套高度控制的自動速度補償、AGC的自動速度校正控制、各種手動速度微調(diào)控制、點動操作控制、速度設(shè)定系統(tǒng)的順控聯(lián)鎖及故障報警顯示控制，最終向主傳動系統(tǒng)輸出正確的速度基準值。末機架為基準機架。

系統(tǒng)通過設(shè)定MRH和穿帶速度Vithr來實現(xiàn)速度的設(shè)定。關(guān)系表達式如下：

Vi=MRH%×Vithr

基準信號輸出時，轉(zhuǎn)換成相對值并加上了速度補償信號 。

SPREFi=Vi/Vimax×(1＋ADJREFi)

=(MRH%×Vithr/Vimax)×(1＋ADJREFi)

式中：V i t h r——來自過程機的第i機架穿帶速度設(shè)定值(m/min)；MRH%——6個機架共同速度基準調(diào)節(jié)系數(shù)(%)。

當自動操作時，速度設(shè)定值由過程機給出。當半自動操作時，首先進入HMI的半自動畫面，按下半自動功能按鈕，給出F1—F7機架的回路號，并給出各機架的速度設(shè)定值，每次按下確認鍵，當半自動設(shè)定值速度確認完畢，按下總確認后，精軋機組立即執(zhí)行設(shè)定速度。在正常軋制過程中，可以進行速度給定修正，操作畫面在精軋主速度及活套控制畫面中。當手動操作時，操作工面對操作臺的速度臺。F1—F7每個機架有速度扳把開關(guān)。在軋制啟車后，無鋼時用作速度修正，咬鋼后用于各機架速度逐移。在非軋制時，此扳把開關(guān)可用于F1—F7機架的點動。

當軋機處于壓靠時，速度控制到低速運行，由壓靠程序完成。熱軋精軋機組主速度系統(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架速度整定到設(shè)定值，而速度調(diào)節(jié)則是穿帶后的動態(tài)調(diào)節(jié)，各機架間的級聯(lián)是速度調(diào)節(jié)部分的一個重要功能。

主速度整定在不同情況下將用不同的變動斜率(RAMP)：

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

速度調(diào)節(jié)包括手動微調(diào)，活套高度閉環(huán)，AGC的活套量補償，以及下游機架送來的逐移補償。為此，第i機架的速度調(diào)節(jié)量用下式來表達：

其中：

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

實際計算時，上述各量都應為相對于本機架速度設(shè)定值的百分數(shù)。

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

機架間速度逐移量的計算為：

其中vi——第i機架速度的設(shè)定值。

在實際控制過程中，所有上述量都采用百分數(shù)形式，以便于逐移。每個控制周期都計算逐移量，應按軋線的逆流方向逐機架計算，這樣才能保證各機架逐移信號無滯后地進入各機架速度輸出中。在升速軋制的機組中，各機架設(shè)定值應按比例升降，以此保持升降過程中的同步性。

3 結(jié)語

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司熱軋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)自動化、過程自動化系統(tǒng)由北科麥思科公司設(shè)計，該線于2010年3月31日熱試成功，經(jīng)過不斷的磨合優(yōu)化，目前設(shè)備系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項產(chǎn)品指標達已達到了國際先進水平。其中精軋機組的主速度級聯(lián)控制、活套控制、張力控制各項功能完全滿足生產(chǎn)需求，在四年來的應用中得到了充分的驗證。

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

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

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