秦大偉，張巖，曹忠華，宋君，侯永剛

（鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

鞍鋼1450 mm酸洗冷連軋機(jī)帶鋼跟蹤技術(shù)

秦大偉，張巖，曹忠華，宋君，侯永剛

（鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

簡要介紹了酸洗冷連軋機(jī)帶鋼跟蹤系統(tǒng)的功能及工作原理。以鞍鋼莆田1450冷連軋機(jī)帶鋼跟蹤系統(tǒng)為例，對帶鋼跟蹤區(qū)域劃分、焊縫跟蹤以及軋制設(shè)定值數(shù)據(jù)切換等技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了深入分析。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，帶鋼跟蹤精度較高，滿足了連續(xù)軋制的工藝要求。

帶鋼跟蹤；焊縫跟蹤；設(shè)定值管理

1　帶鋼跟蹤原理

冷連軋機(jī)生產(chǎn)線布置如圖1所示，主要設(shè)備包括開卷機(jī)、焊機(jī)、入口活套、拉矯機(jī)、酸洗工藝段設(shè)備、1號出口活套、2號出口活套、連軋機(jī)、飛剪、卷取機(jī)等。生產(chǎn)過程中首先將原料鋼卷裝入到開卷機(jī)進(jìn)行開卷操作，利用焊機(jī)將當(dāng)前帶鋼帶頭與前一條帶鋼的帶尾焊接在一起，然后進(jìn)入生產(chǎn)線進(jìn)行連續(xù)軋制。

帶鋼跟蹤功能從焊機(jī)位置開始啟動，一直到軋機(jī)出口飛剪結(jié)束，貫穿整個生產(chǎn)過程。帶鋼跟蹤系統(tǒng)根據(jù)帶鋼原料長度、焊縫檢測以及生產(chǎn)線運(yùn)行速度等信息，計算帶鋼所處位置，并在人機(jī)界面上實(shí)時顯示。帶鋼連續(xù)分布在整個生產(chǎn)線上，通過焊縫來區(qū)分，帶鋼跟蹤系統(tǒng)同時對生產(chǎn)線上多條帶鋼進(jìn)行跟蹤。結(jié)合工藝和控制要求，將生產(chǎn)線劃分若干個跟蹤區(qū)域，并為每個跟蹤區(qū)域分配兩個數(shù)據(jù)存儲區(qū)，分別存儲該區(qū)域內(nèi)當(dāng)前帶鋼和下一條帶鋼的信息。帶鋼跟蹤過程實(shí)際上就是帶鋼信息在不同存儲區(qū)內(nèi)傳遞的過程，隨著生產(chǎn)線的運(yùn)行，帶鋼依次經(jīng)過各個跟蹤區(qū)域，相應(yīng)地帶鋼信息在各個存儲區(qū)內(nèi)進(jìn)行存儲和刪除。生產(chǎn)過程中帶鋼數(shù)據(jù)傳遞過程如圖2所示。

當(dāng)焊縫進(jìn)入跟蹤區(qū)域1時，系統(tǒng)將帶鋼1和帶鋼2信息分別存放到存儲區(qū)11和存儲區(qū)12中，當(dāng)焊縫進(jìn)入?yún)^(qū)域2時，系統(tǒng)將帶鋼1和帶鋼2信息分別存放到存儲區(qū)21和存儲區(qū)22中，此時跟蹤區(qū)域1中當(dāng)前只有帶鋼2，將帶鋼2信息存入到存儲區(qū)11中，并刪除存儲區(qū)12中的帶鋼信息。

2　帶鋼跟蹤關(guān)鍵技術(shù)

2.1跟蹤區(qū)域劃分

生產(chǎn)過程中生產(chǎn)線上同時分布著多條帶鋼，為了能夠準(zhǔn)確區(qū)分和跟蹤每一條帶鋼，需要將生產(chǎn)線劃分成多個跟蹤區(qū)域，分別對各個跟蹤區(qū)域內(nèi)的帶鋼進(jìn)行跟蹤［2］。在一個跟蹤區(qū)域內(nèi)，帶鋼必須具有同一個的運(yùn)行速度，同時要求任意一個跟蹤區(qū)域的長度都不能大于最小的帶鋼長度。同一個跟蹤區(qū)域帶鋼速度不同或者在一個跟蹤區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)一個以上的焊縫，都會引起帶鋼跟蹤系統(tǒng)混亂。根據(jù)生產(chǎn)線上不同區(qū)域的帶鋼運(yùn)行速度以及工藝和控制的要求，結(jié)合以上跟蹤區(qū)域劃分原則，將酸洗冷連軋生產(chǎn)線依次劃分成14個跟蹤區(qū)域，如表1所示。

通過生產(chǎn)線布置圖和實(shí)際測量，確定各個區(qū)域長度及起點(diǎn)和終點(diǎn)的實(shí)際位置，因此各個跟蹤區(qū)域總長度可以表示生產(chǎn)線上帶鋼的實(shí)際長度。有些跟蹤區(qū)域長度是固定的，有些跟蹤區(qū)域長度動態(tài)變化，例如活套段跟蹤區(qū)域長度隨著活套車位置不同而動態(tài)變化。

2.2焊縫跟蹤

在跟蹤區(qū)域劃分基礎(chǔ)上，根據(jù)跟蹤區(qū)域內(nèi)帶鋼運(yùn)行速度可以實(shí)時計算焊縫在跟蹤區(qū)域中的具體位置，實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)線的焊縫跟蹤［3］。每個跟蹤區(qū)域都配置一個焊縫跟蹤程序，焊縫進(jìn)入當(dāng)前跟蹤區(qū)域后，程序計算焊縫在當(dāng)前跟蹤區(qū)域內(nèi)走行距離，焊縫離開當(dāng)前跟蹤區(qū)域時，當(dāng)前程序計算值清零，等待下一次焊縫位置計算。因此可以計算焊縫在第i個跟蹤區(qū)域位置值Pi，計算式為：

式中，P0i為第i個跟蹤區(qū)域起始位置；vi為第i個跟蹤區(qū)域帶鋼運(yùn)行速度；t0為帶鋼進(jìn)入第i個跟蹤區(qū)域時刻；ti為帶鋼離開第i個跟蹤區(qū)域時刻。

帶鋼運(yùn)行速度除了在機(jī)架區(qū)域采用激光測速儀直接檢測外，其它區(qū)域都是采用傳動輥轉(zhuǎn)速和直徑計算生產(chǎn)線運(yùn)行速度來替代帶鋼運(yùn)行速度。這種間接測量方式存在一定誤差，S輥和帶鋼之間存在微小滑動，其滑動量一般在0.1％～1.0％之間。為提高焊縫跟蹤精度，消除帶鋼運(yùn)行速度間接測量造成的累積誤差，需要對計算的焊縫位置進(jìn)行校正。在活套出口和軋機(jī)入口指定位置安裝焊縫檢測儀，系統(tǒng)接收到焊縫信號后將計算的焊縫位置值校正為檢測儀安裝位置值。帶鋼跟蹤位置校正原理如圖3所示。

通過在生產(chǎn)線上指定位置對焊縫跟蹤位置進(jìn)行校正，可以有效消除焊縫跟蹤計算的累積誤差，大大提高焊縫跟蹤精度。焊縫檢測儀應(yīng)用過程中，檢測信號的可靠性是不容忽視的，一旦焊縫跟蹤進(jìn)行了錯誤位置校正，將會造成整個自動化系統(tǒng)的控制混亂，因此焊縫跟蹤系統(tǒng)必須對焊縫檢測信號進(jìn)行有效性判斷。在焊縫檢測儀安裝位置的前后一定的距離范圍定義為焊縫有效區(qū)域，只有當(dāng)計算焊縫在這個區(qū)域時焊縫檢測信號才有效。有效區(qū)域?qū)挾纫话阍O(shè)置為跟蹤區(qū)域長度的2％，在這個區(qū)域內(nèi)焊縫檢測儀出現(xiàn)假信號的概率是微乎其微的，即便出現(xiàn)了假信號，位置校正誤差也很小，對整個自動化系統(tǒng)影響不大。

2.3帶鋼分段顯示

帶鋼跟蹤的另一個重要任務(wù)就是將生產(chǎn)線上的帶鋼在人機(jī)界面上實(shí)時顯示，為操作人員提供操作指導(dǎo)。帶鋼上線前過程控制系統(tǒng)為帶鋼分配一個顏色代碼，作為帶鋼原始數(shù)據(jù)下發(fā)到帶鋼跟蹤系統(tǒng)中，相鄰帶鋼通過不同的顏色加以區(qū)分。帶鋼分段顯示原理圖見圖4。如圖4所示，在跟蹤區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)線劃分成若干個跟蹤段，系統(tǒng)實(shí)時讀取各跟蹤段內(nèi)帶鋼顏色代碼并在人機(jī)界面顯示。焊縫依次經(jīng)過不同的跟蹤段時，跟蹤段內(nèi)的顏色代碼也相應(yīng)改變。

2.4軋制設(shè)定值切換

軋制設(shè)定值切換是帶鋼跟蹤系統(tǒng)的一個重要功能，軋制設(shè)定值切換過程又叫楔形軋制控制。在焊縫前后一段距離定義為楔形區(qū)，在楔形區(qū)內(nèi)軋制設(shè)定值從當(dāng)前帶鋼過渡到下一條帶鋼。首先過程控制系統(tǒng)根據(jù)工藝模型計算楔形長度、焊縫到楔形頭部距離等設(shè)定值數(shù)據(jù)并發(fā)送到帶鋼跟蹤系統(tǒng)，帶鋼跟蹤根據(jù)楔形設(shè)定值和已軋制的楔形長度，按照一定幅度進(jìn)行軋制設(shè)定值切換控制。楔形軋制過程軋制設(shè)定值計算如下：

式中，Vwed為楔形軋制過程軋制設(shè)定值；Vold為原帶鋼軋制設(shè)定值；Vnew為下一條帶鋼軋制設(shè)定值；Lwed為楔形長度設(shè)定值；v為機(jī)架出口帶鋼速度；n為軋制設(shè)定值切換幅度。

3　應(yīng)用效果

帶鋼跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了酸洗冷連軋生產(chǎn)線帶鋼的準(zhǔn)確跟蹤，滿足了連續(xù)軋制的工藝要求。系統(tǒng)應(yīng)用效果見圖5。

圖5（a）顯示，在焊縫進(jìn)入軋機(jī)前，對焊縫位置進(jìn)行校正，以防止帶鋼在軋機(jī)內(nèi)發(fā)生焊縫斷帶。帶鋼的計算位置與實(shí)際位置之間偏差小于0.1 m，帶鋼位置的跟蹤精度較高。圖5（b）顯示，當(dāng)帶鋼楔形頭部到達(dá)機(jī)架時，楔形軋制啟動，根據(jù)已軋制的楔形長度計算楔形軋制完成率，進(jìn)行軋制設(shè)定值切換控制，楔形軋制完成后，軋制設(shè)定值由前一條帶鋼過渡到當(dāng)前帶鋼。

4　結(jié)論

（1）結(jié)合酸洗冷連軋生產(chǎn)工藝和控制的特點(diǎn)，將整條生產(chǎn)線劃分成多個跟蹤區(qū)域，進(jìn)行多區(qū)域帶鋼跟蹤。將跟蹤區(qū)域細(xì)分成多個跟蹤段，為帶鋼分配顏色代碼，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線上不同帶鋼的區(qū)分和位置的動態(tài)顯示。

（2）在生產(chǎn)線上指定位置安裝多個焊縫檢測儀，利用焊縫檢測信號及焊縫檢測儀實(shí)際安裝位置值，對焊縫跟蹤程序計算的焊縫位置值進(jìn)行校正，提高了帶鋼跟蹤精度。

（3）利用帶鋼跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行楔形軋制控制，實(shí)現(xiàn)了軋制設(shè)定值平穩(wěn)切換，避免了焊縫軋制過程出現(xiàn)斷帶及設(shè)定值故障。

［1］鄭申白，曾慶亮，李子林.軋制過程自動化基礎(chǔ)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

［2］張鵬，李路.1450 mm酸軋聯(lián)機(jī)過程自動化系統(tǒng)物料跟蹤［J］.冶金自動化，2010，（S2）：612-615.

［3］祃麗婷.焊縫跟蹤和物料跟蹤［J］.上海金屬，2004，26（6）: 29-33.

（編輯袁曉青）

Technology for Tracking Steel Strip Produced by 1450 mm Pickling Cold Tandem Mill in Ansteel

Qin Dawei，Zhang Yan，Cao Zhonghua，Song Jun，Hou Yonggang
（Iron＆amp;Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation，Anshan 114009，Liaoning，China）

The function and operating principle of the steel strip tracking system for the pickling cold tandem mill were introduced briefly.Taking the strip tracking system for 1450 mm cold tandem mill in Putian Company of Ansteel as example，such technologies as the process for dividing the regions for tracking the steel strip，technology for tracking the weld seam and the process for switching the set points on rolling procedures were analyzed deeply.The production practice shows that the steel strip tracking system operates smoothly and reliably and has a higher tracking accuracy，which can meet the technological requirements of the continuous rolling.

strip tracking；weld seam tracking；management of set points .帶鋼跟蹤任務(wù)是將生產(chǎn)線上帶鋼運(yùn)行狀態(tài)在計算機(jī)中映像，使計算機(jī)隨時了解物料在生產(chǎn)線上的準(zhǔn)確位置及狀態(tài)，以便計算機(jī)在規(guī)定時間內(nèi)啟動各有關(guān)功能程序，對指定軋件進(jìn)行各種控制，從而保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行［1］。帶鋼跟蹤主要功能包括設(shè)定值請求、控制設(shè)定值的切換、實(shí)際值的收集和畫面上帶鋼移動的模擬顯示等。帶鋼跟蹤是一項(xiàng)基礎(chǔ)功能，是實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制的前提保證。本文以鞍鋼莆田1450 mm冷連軋機(jī)為例，對帶鋼跟蹤工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行介紹。

TG333

A

1006-4613（2015）06-0027-04

2015-05-27

秦大偉，高級工程師，2004年畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)自動化專業(yè)。E-mail：qindaweiemail@163.com。