許文強

（山鋼股份濟南分公司檢修工程公司，山東濟南　250101）

熱卷箱控制在濟鋼熱軋產(chǎn)線的應用

許文強

（山鋼股份濟南分公司檢修工程公司，山東濟南250101）

針對濟鋼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、卷徑控制計算不精準等問題，通過優(yōu)化彎曲輥的模型計算參數(shù)、增加移送冗余控制、實施卷徑分層計算等措施，實現(xiàn)了熱卷箱控制的穩(wěn)定運行，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)學模型；卷徑計算

1　前言

針對濟鋼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)瓶頸等問題，2012年對熱軋產(chǎn)線進行了重點改造，主要增加了熱卷箱設(shè)備。通過近幾年熱卷箱的運行及系統(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

濟鋼1700產(chǎn)線應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，通過非線性的數(shù)學模型控制來實現(xiàn)彎曲輥輥縫的調(diào)節(jié)。根據(jù)模型的復雜計算，可以間接計算出彎曲輥在空間的運動軌跡，此種控制方式可滿足輥縫更精確而靈活的控制需求，可精確地擺出所需輥縫，從而實現(xiàn)無芯鋼卷卷眼的形成。熱卷箱的自動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，開卷臂抬起到原始位置，熱卷箱的各個輸出輥道可看作是粗軋輸出輥道的延長，直接與飛剪的入口輥道相連，由熱卷箱發(fā)出控制命令，實現(xiàn)熱卷箱的輥道速度控制。在使用熱卷箱的控制過程中，熱卷箱按時序工藝流程分為兩段:卷取控制和開卷控制。

卷取控制過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，鋼卷直徑計算，1#托卷輥的接觸控制和尾部自動定位ATC等。開卷控制過程主要有鋼卷移送控制、夾送輥輥縫控制、開卷速度控制、開卷卷徑計算、開尾銷的插入控制等。

3　熱卷箱出現(xiàn)的幾個問題

熱卷箱在濟鋼熱軋投入之初，由于設(shè)備控制穩(wěn)定性差，再加上現(xiàn)場設(shè)備所處環(huán)境較惡劣，造成設(shè)備問題不斷，嚴重影響了濟鋼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有發(fā)生，熱卷箱大臂壓力環(huán)控制不穩(wěn)定。這些問題直接導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，鋼卷錯卷，出現(xiàn)塔形、鋼卷起套等問題，嚴重制約了后續(xù)軋制工序的進行，成材率不高。

3.2卷徑計算不精準

熱卷箱在高速卷取過程中，主要依靠彎曲輥和1A輥來進行卷徑計算。鋼卷在卷取控制的過程中，高速旋轉(zhuǎn)與控制輥產(chǎn)生摩擦會造成打滑，導致通過控制輥及速度計算的鋼卷卷徑時大時小，很不穩(wěn)定。同時控制輥的磨損也會影響卷徑的計算。卷徑計算不準確，影響后續(xù)熱卷箱開卷控制的時序。

3.3鋼卷尾部定位不準

鋼卷在卷曲完成后，需要對鋼卷的尾部進行定位，從而實現(xiàn)對鋼卷的正常開卷。熱卷在卷曲過程中，速度控制是一項復雜的運算。為了保證卷曲的順利進行，加入速度超前率等參數(shù)，尾部定位跟蹤也會出現(xiàn)相應的變化，再加上產(chǎn)品規(guī)格、板型控制的影響，使得鋼卷的自動尾部定位很難精確控制。尾部定位不準，會造成開卷刀不能正常的插入鋼卷，影響開卷的正常進行，對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，開卷刀開卷，通過控制移送輥道對鋼卷進行順次移送。在移送過程中需要推卷輥和托卷輥2A、2B、3A、3B等移送輥道聯(lián)動控制。由于現(xiàn)場環(huán)境差，檢測元件不穩(wěn)定等原因，造成鋼卷移送功能不穩(wěn)定，鋼卷不能準確移送，經(jīng)常自動停在輥道上，影響軋鋼控制。

4　解決方案

針對熱卷箱在應用過程中出現(xiàn)的各種問題，提出了針對性的解決方案并對熱卷箱的控制進行了技術(shù)改造及系統(tǒng)優(yōu)化。

1）熱卷箱鋼卷卷形主要通過彎曲輥的輥縫來控制。在鋼卷卷取進缸初期，通過彎曲輥的預擺輥縫使帶鋼的內(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，彎曲輥輥縫也實時地進行慢慢調(diào)節(jié)。各種帶坯厚度對應的彎曲輥初始輥縫設(shè)定都是由二級計算模型進行計算，由彎曲輥液壓缸及位移傳感器進行精確調(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)場的應用情況，重點對數(shù)學控制模型的參數(shù)進行微調(diào)，優(yōu)化帶鋼的模型控制結(jié)構(gòu)。同時針對開卷臂的壓力控制進行優(yōu)化，調(diào)節(jié)控制閥的應用參數(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）卷徑計算的問題涉及許多方面，如熱卷箱速度控制、控制輥的輥徑測量、帶鋼的厚度、寬度等。從程序原理控制方面進行優(yōu)化修改較為復雜。重點對卷徑計算完后的分層控制進行了研究，提出了針對不同規(guī)格的卷徑優(yōu)化方案。通過規(guī)格細化對真實卷徑進行補償，基本實現(xiàn)了鋼卷卷徑準確計算。

3）鋼卷尾部定位受到卷徑控制、速度控制、板形控制等影響，自動定位有時會出現(xiàn)偏差。針對應用的特殊性，參考了卷徑計算的分層控制，對不同規(guī)格分別實行了各自定位，并開發(fā)實現(xiàn)了鋼卷定位的手動補償功能。

4）鋼卷移送功能的機械結(jié)構(gòu)較為復雜，其各輥控制都是獨立控制，出現(xiàn)問題的概率較大。一旦有一個輥的控制出現(xiàn)問題，整個移送功能就失敗了。針對這個情況，在正常使用的基礎(chǔ)上開發(fā)完善了對熱卷箱移送輥控制的參數(shù)調(diào)整，并編寫了異常情況下的應急操作步驟。當移送輥道出現(xiàn)問題時，不會影響熱卷箱的正常使用。主要對熱卷箱的2A、2B、3A、3B的控制參數(shù)進行了修改完善，并增加了冗余控制功能，當出現(xiàn)問題時能夠快速切換備用的控制參數(shù)，完成鋼卷的順利移送。

5　熱卷箱應用效果

濟鋼1700熱軋線設(shè)計緊湊，整條產(chǎn)線設(shè)備比國內(nèi)同類型生產(chǎn)線短，根據(jù)產(chǎn)線的實際情況，優(yōu)先采用了上述控制的第二代無芯卷取的熱卷箱。通過在實際應用中的進一步技術(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)定運行使得帶鋼的頭尾均溫，保證了軋機勻速軋制，從而改善軋制質(zhì)量、提高產(chǎn)品成材率。同時由于熱卷箱的應用，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。濟鋼熱軋廠在增加熱卷箱后，產(chǎn)品質(zhì)量迅速提升，經(jīng)濟效益顯著。

TG334.9

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1004-4620（2016）05-0078-02

2016-08-05

許文強，男，1982年生，2005年畢業(yè)于青島理工大學自動化專業(yè)?，F(xiàn)為濟鋼檢修工程公司工程師，從事熱軋電氣自動化技術(shù)應用及維護工作。