張亮

摘 要：中小型軋線由粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組和精軋機(jī)組組成，控制系統(tǒng)主要包括主速度級(jí)連控制、測(cè)長(zhǎng)控制及中、精軋區(qū)活套控制。在超細(xì)晶粒鋼的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中需要增加對(duì)淬冷設(shè)備水泵和閥門(mén)的控制，用淬冷設(shè)備替代精軋區(qū)域的11號(hào)和12號(hào)軋機(jī)，對(duì)軋機(jī)的活套控制、速度控制和成品測(cè)長(zhǎng)等進(jìn)行重新整定。棒材線超細(xì)精粒鋼自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要就是完善增加系統(tǒng)的控制，解決由于淬冷設(shè)備的投入而可能出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)原有的控制功能。

關(guān)鍵詞：超細(xì)晶粒鋼；活套控制；速度級(jí)聯(lián)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.042

1 綜述

中小型車(chē)間自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用ABB Master系統(tǒng)，由多個(gè)AC450RMC過(guò)程站和PPA監(jiān)控系統(tǒng)組成。此軋線系統(tǒng)主要由18臺(tái)軋機(jī)組成，包括粗軋區(qū)域6臺(tái)軋機(jī)，中軋區(qū)域6臺(tái)軋機(jī)，精軋區(qū)域6臺(tái)軋機(jī)，此外還包括3臺(tái)剪子以及各軋機(jī)間的設(shè)備檢測(cè)元件。在超細(xì)晶粒鋼的控制系統(tǒng)調(diào)試中，用淬冷設(shè)備替代精軋區(qū)域的11號(hào)和12號(hào)軋機(jī)，需要增加穿水淬冷系統(tǒng)的控制部分，比如流量調(diào)節(jié)閥和各個(gè)切斷閥的控制，通過(guò)調(diào)節(jié)水流量來(lái)控制軋件在此區(qū)域的速度并調(diào)整軋件溫度。穿水淬冷設(shè)備除了出入口外是一個(gè)密封的系統(tǒng)，因此原有的活套掃描儀檢測(cè)不到軋件，只能靠模擬原有檢測(cè)信號(hào)以完成整個(gè)系統(tǒng)的速度級(jí)聯(lián)控制及軋件的測(cè)長(zhǎng)控制。

2 穿水設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)

在軋線區(qū)域增加三個(gè)水閥：開(kāi)關(guān)閥V1、溢流閥V2、開(kāi)關(guān)閥V3，操作畫(huà)面上增加超晶細(xì)粒鋼的穿水監(jiān)控等功能。增加一個(gè)流量檢測(cè)點(diǎn)和一個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)在進(jìn)水管道上，可以根據(jù)流量或者壓力來(lái)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制閥的開(kāi)口度，并以此來(lái)控制軋件的溫度及其搬運(yùn)速度。

在11號(hào)軋機(jī)前，將檢測(cè)軋件位置的檢測(cè)元件由活套掃描儀換型為熱金屬探測(cè)器（HMD），用來(lái)控制三個(gè)水閥的啟停。設(shè)定淬冷設(shè)備到HMD的距離為L(zhǎng)1， 2#剪到HMD的距離為L(zhǎng)2，軋件的搬運(yùn)速度為V。

t1=L1/V

t2=L2/V

軋制精細(xì)粒鋼時(shí)，為減少冷卻水對(duì)管道及水閥的沖擊，調(diào)節(jié)閥應(yīng)在任意時(shí)間內(nèi)應(yīng)保持一定的開(kāi)口度：不軋鋼時(shí)，開(kāi)關(guān)閥V1、V3常閉，溢流閥V2常開(kāi)；軋鋼時(shí)，在HMD檢測(cè)到軋件后，開(kāi)關(guān)閥V1、V3延時(shí)t1-0.3秒打開(kāi)，溢流閥V2延時(shí)t1秒關(guān)閉。HMD檢測(cè)不到軋件后，延時(shí)t2秒后，所有調(diào)節(jié)閥恢復(fù)初始狀態(tài)。

3 軋線速度級(jí)聯(lián)及測(cè)長(zhǎng)

在軋線區(qū)域替換11號(hào)和12號(hào)兩臺(tái)軋機(jī)，切斷了軋件控制系統(tǒng)中軋鋼的連續(xù)性，所以需要在實(shí)際的軋制過(guò)程中不斷進(jìn)行速度調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)淬冷設(shè)備和軋機(jī)速度的匹配。

3.1 上游主速度參考值級(jí)聯(lián)

在工藝計(jì)算時(shí)，首先需設(shè)定成品軋機(jī)的MCCU值，然后根據(jù)系數(shù)R向前推算各工作軋機(jī)的速度，計(jì)算公式為： MCCUn-1=MCCUn/Rn（MCCU：主速度上游級(jí)聯(lián)值，成品軋機(jī)的MCCU為定值）。

用淬冷設(shè)備替代11號(hào)和12號(hào)軋機(jī)后，需要在軋機(jī)速度級(jí)聯(lián)的控制上做相應(yīng)的調(diào)整，2#剪前由12號(hào)軋機(jī)改為10號(hào)軋機(jī)。故10號(hào)軋機(jī)的MCCU值理論上應(yīng)該由13號(hào)軋機(jī)的MCCU值及系數(shù)R來(lái)確定，但因?yàn)?0號(hào)軋機(jī)和13號(hào)軋機(jī)間經(jīng)過(guò)了淬冷設(shè)備，其速度值也會(huì)有相應(yīng)的衰減，因此還需要適當(dāng)調(diào)整10號(hào)軋機(jī)的MCCU值。根據(jù)多次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定穿水水壓與此修正值成比例關(guān)系。

3.2 上、下游比例調(diào)節(jié)速度級(jí)聯(lián)

上、下游比例調(diào)節(jié)速度級(jí)聯(lián)分別向上游軋機(jī)和下游軋機(jī)傳遞速度調(diào)節(jié)量，由自動(dòng)活套控制產(chǎn)生此調(diào)節(jié)量的值，計(jì)算公式及公式中所用縮寫(xiě)意義如下：

上游軋機(jī)： PCCUn-1=（PCCUn/Rn）+LPROPUn（正常狀態(tài)下，設(shè)定成品機(jī)架的PCCU為0）

下游軋機(jī)： PCCDn+1=（PCCDn+LPROPD n+1）*R n+1（正常狀態(tài)下，PCCDn為0）

PCCU：比例上游級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)值

LPROPU：自動(dòng)活套控制產(chǎn)生的上游比例調(diào)節(jié)值

PCCD：比例下游級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)值

LPROPD：自動(dòng)活套控制產(chǎn)生的下游比例調(diào)節(jié)值

10號(hào)軋機(jī)PCCU值與MCCU值的計(jì)算一樣，需要甩開(kāi)11號(hào)和12號(hào)軋機(jī)，由13號(hào)軋機(jī)的PCCU值、系數(shù)R及LPROPD比例調(diào)節(jié)值來(lái)確定。計(jì)算公式如下：

上游軋機(jī)： PCCUn-3=PCCUn/Rn+LPROPUn

下游軋機(jī)： PCCDn+3=（PCCDn+LPROPDn+3）*Rn+3

級(jí)聯(lián)調(diào)整完成后，計(jì)算軋機(jī)的最終速度參考值并直接發(fā)送給變頻系統(tǒng)。計(jì)算公式如下：

MATSPn=MCCUn+PCCUn+PCCDn。

3.3 測(cè)長(zhǎng)功能修正

軋件測(cè)長(zhǎng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度依賴(lài)于輥道上的檢測(cè)元件，在淬冷設(shè)備替換11號(hào)和12號(hào)軋機(jī)時(shí)，需要模擬12號(hào)軋機(jī)前的檢測(cè)信號(hào)BZ和S2剪子前的檢測(cè)信號(hào)BC，并做好后面檢測(cè)元件的誤信號(hào)切除及信號(hào)強(qiáng)化等工作。穿水淬冷設(shè)備安裝后，12號(hào)軋機(jī)前的活套掃描儀無(wú)法檢測(cè)到軋件，為更好的跟蹤定位軋件位置，在11號(hào)軋機(jī)前安裝一個(gè)HMD，設(shè)定12號(hào)軋機(jī)前活套掃描儀到HMD的距離為L(zhǎng)，軋制速度為V，則12號(hào)軋機(jī)前的檢測(cè)信號(hào)BZ可用此HMD加L/V秒延時(shí)來(lái)進(jìn)行模擬。

軋件頭部到達(dá)12號(hào)軋機(jī)前活套掃描儀（由HMD加延時(shí)模擬）后啟動(dòng)修正長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器由最后一架軋機(jī)的設(shè)定速度VSRF來(lái)進(jìn)行積分；當(dāng)S2剪子前的檢測(cè)信號(hào)BC檢測(cè)到棒材頭部時(shí)讀取計(jì)數(shù)器內(nèi)的測(cè)量值L。由測(cè)量值L和實(shí)際值L_SET（BZ與BC之間的距離）進(jìn)行比較得出設(shè)定速度與實(shí)際速度的比例系數(shù)K，同時(shí)對(duì)K進(jìn)行高/低限比較（設(shè)定區(qū)間為0.9—1.1），如果K超出設(shè)定區(qū)間，系統(tǒng)產(chǎn)生速度偏差報(bào)警。在連軋過(guò)程中取十次的比例系數(shù)K進(jìn)行加權(quán)求平均值，用以確定軋制過(guò)程中設(shè)定速度與實(shí)際速度的偏差系數(shù)Ksp，用于測(cè)長(zhǎng)積分的速度值為：Vsp=VSRF*Ksp

4 系統(tǒng)運(yùn)行效果

在棒材線超細(xì)晶粒鋼的生產(chǎn)中，通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤、信號(hào)模擬等措施，最大限度地減少了軋機(jī)速度級(jí)聯(lián)控制、軋件測(cè)長(zhǎng)計(jì)算以及剪切中所出現(xiàn)的誤差，在不影響原來(lái)的生產(chǎn)節(jié)奏的前提下，有效地提高了成材率。

參考文獻(xiàn)：

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[2]軋線控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J].機(jī)電信息.