程文彬 湯龍波

【摘 要】本文介紹柳鋼冷軋1250mm酸連軋機(jī)組中的乳化液控制系統(tǒng)，其中包括系統(tǒng)簡(jiǎn)介、乳化液系統(tǒng)控制。乳化液系統(tǒng)在整個(gè)軋機(jī)軋制過(guò)程中起著分段冷卻、和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】酸連軋；乳化液控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TG334.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）13-0078-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.036

【Abstract】This thesis introduces the Liuzhou iron &steel; group company cold-rolled 1250 mm tandem mill coupled pickle line emulsion control system，including system introduction，the emulsion system control. Emulsion system in the whole play a segmented cooling in the process of rolling mill，and plays an important role in the quality of product.

【Key words】Tandem mill coupled pickle；Emulsion control system

0 前言

柳鋼冷軋1250mm酸軋線(xiàn)乳化液主要采用的是安川的E1000變頻傳動(dòng)系統(tǒng)、中國(guó)一重的設(shè)備以及意大利ANSALDO自動(dòng)化控制系統(tǒng)。1250mm冷軋乳化液系統(tǒng)主要是對(duì)軋輥和軋件進(jìn)行分段冷卻，控制軋后板型。乳化液對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 乳化液系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

乳化液系統(tǒng)整體框架（如圖1）

乳化液系統(tǒng)由主循環(huán)噴射系統(tǒng)、輔助過(guò)濾系統(tǒng)以及溫度濃度控制系統(tǒng)組成。

1.1.1 主循環(huán)噴射系統(tǒng)

冷連軋乳化液系統(tǒng)主循環(huán)噴射系統(tǒng)總體上分為A、B箱2個(gè)系統(tǒng)。2個(gè)系統(tǒng)分別有主油箱、主泵、噴射調(diào)節(jié)閥、回流箱和回流泵等組成。主油箱存儲(chǔ)乳化液、噴射調(diào)節(jié)閥控制乳化液流量和壓力，回流箱用于收集乳化液，主泵和回流泵控制乳化液的循環(huán)流動(dòng)的壓力和速率。在整個(gè)乳化液系統(tǒng)中主泵和提升泵是由可調(diào)速變頻器控制；循環(huán)泵是由MCC抽屜柜控制。壓力傳感器、溫度傳感器、液位計(jì)、流量計(jì)等測(cè)量?jī)x表為閉環(huán)控制提供反饋信息。

1.1.2 輔助過(guò)濾系統(tǒng)

在冷軋生產(chǎn)的過(guò)程中乳化液中會(huì)含有大量的氧化鐵皮和細(xì)小微利懸浮物，與此同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生污油和廢油。乳化液系統(tǒng)的循環(huán)利用需要有一個(gè)輔助的過(guò)濾系統(tǒng)。輔助過(guò)濾系統(tǒng)包含了真空過(guò)濾器、磁過(guò)濾器、撇油器、反沖洗過(guò)濾器等。在回流箱收集的乳化液將首先通過(guò)平床過(guò)濾器過(guò)濾大顆的雜物，然后回流到主油箱的污油側(cè)通過(guò)磁過(guò)濾器和撇油器將細(xì)微的磁鐵粒子和污油過(guò)濾出來(lái)保持乳化液清潔度。其中平床過(guò)濾器和反沖洗過(guò)濾器通過(guò)壓力反饋實(shí)現(xiàn)運(yùn)行閉環(huán)控制；磁過(guò)濾器和撇油器是通過(guò)設(shè)定時(shí)間進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。

1.1.3 溫度濃度控制系統(tǒng)

乳化液溫度不光影響到乳化液的冷卻性能，同時(shí)它還關(guān)系到軋機(jī)軋制的潤(rùn)滑性能和帶鋼表面的清潔度。在溫度濃度控制系統(tǒng)中主要包含了：主箱的循環(huán)泵、蒸汽調(diào)節(jié)閥、冷卻器調(diào)節(jié)閥、軋制油系統(tǒng)和脫鹽水系統(tǒng)。

2 乳化液系統(tǒng)的控制

乳化液的控制主要體現(xiàn)在乳化液的噴射、乳化液的清潔度、乳化液的濃度和溫度等方面。

2.1 乳化液的噴射控制

乳化液噴射控制主要分為2種方式：主管路壓力控制、流量控制。

2.1.1 主管路壓力控制

在乳化液噴射控制中，恒壓力控制是作為一種主要的控制手段。在軋制過(guò)程中乳化液流量要適應(yīng)噴射裝置控制要求，并且壓力一旦設(shè)定好，無(wú)論乳化液流量如何改變，壓力都要維持穩(wěn)定。本系統(tǒng)通過(guò)讀取管路上壓力傳感器反饋的壓力值與設(shè)定的壓力值做比較，由ANSALDO的PLC控制系統(tǒng)通過(guò)Profibus通訊協(xié)議對(duì)主泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的控制方式調(diào)節(jié)乳化液系統(tǒng)的壓力。

乳化液壓力控制如圖2所示。

PLC系統(tǒng)通過(guò)控制字對(duì)變頻器裝置進(jìn)行控制，控制字1主要包括：泵風(fēng)機(jī)運(yùn)行、泵正反轉(zhuǎn)、使能、電氣脈沖封鎖OFF2命令、快停OFF3命令、復(fù)位命令；控制字2為轉(zhuǎn)速給定。變頻器裝置將運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)狀態(tài)字反饋回PLC系統(tǒng)中形成閉環(huán)控制，其狀態(tài)字1包括：合閘準(zhǔn)備好、合閘信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、故障、電氣脈沖封鎖OFF2信號(hào)、快停OFF3信號(hào)、合閘封鎖、報(bào)警、本地控制；狀態(tài)字2為轉(zhuǎn)速反饋；狀態(tài)字3為電流反饋等。

2.1.2 乳化液流量控制

乳化液的流量控制系統(tǒng)可以設(shè)定每個(gè)機(jī)架所需的流量，是通過(guò)每個(gè)機(jī)架各自的流量傳感器反饋回來(lái)的流量值與設(shè)定的流量值做比較，由ANSALDO的PLC控制系統(tǒng)通過(guò)Profibus通訊協(xié)議進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)口度。其控制電流為4～20mA對(duì)應(yīng)0%～100%調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度。在實(shí)際軋制過(guò)程中，流量的給定是隨著軋制速度的變化而變化。當(dāng)軋制速度較快時(shí)，乳化液流量會(huì)隨之增大。

乳化液流量控制如圖3所示：

軋機(jī)5號(hào)機(jī)架由于直接影響到出口帶鋼板型所以在流量控制上比較特殊。它是由ABB板型儀采用恒壓力所控制。板型儀的板型輥橫向輥面有4組每組22個(gè)檢測(cè)鋼帶板型的壓力傳感器，板型儀根據(jù)壓力傳感器反饋的讀數(shù)所反映的板型狀況來(lái)調(diào)整5機(jī)架乳化液每段噴射的流量，實(shí)現(xiàn)調(diào)整板型的功能。

2.2 乳化液清潔度控制

乳化液的清潔度控制主要是控制乳化液的雜質(zhì)過(guò)濾。真空過(guò)濾器采用的是博南潤(rùn)滑控制系統(tǒng)?；亓鞯娜榛盒枰?jīng)過(guò)真空過(guò)濾器的濾紙，當(dāng)過(guò)濾紙兩邊壓差到達(dá)設(shè)定壓差值紙帶電機(jī)會(huì)自動(dòng)更換新濾紙，每次更新8米濾紙。壓差主要是由濾紙干凈程度決定的。反沖洗過(guò)濾器采用的是HYDAC的FR3過(guò)濾器。當(dāng)異物塞滿(mǎn)濾網(wǎng)，壓差到達(dá)設(shè)定值之后開(kāi)始自動(dòng)進(jìn)行反沖洗將濾網(wǎng)清洗干凈。而磁過(guò)濾器和撇油器則采用的是中國(guó)一重設(shè)備，采取的是時(shí)間開(kāi)環(huán)控制方式。設(shè)備運(yùn)行按照設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間和停止時(shí)間進(jìn)行啟停。

2.3 乳化液配液控制

乳化液配液是有溫度和濃度要求的。根據(jù)不同的帶鋼厚度所要求的乳化液溫度和濃度也有區(qū)別。

2.3.1 乳化液溫度控制

在乳化液溫度的控制中，蒸汽調(diào)節(jié)閥和冷卻水調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度實(shí)現(xiàn)溫度的控制，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)要求的設(shè)定濃度通過(guò)Profibus通訊協(xié)議經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程站4～20mA信號(hào)輸出分別控制蒸汽調(diào)節(jié)閥和冷卻水調(diào)節(jié)閥。而在主油箱的溫度傳感器則為系統(tǒng)的溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)提供控制依據(jù)。

乳化液流量控制如圖4所示：

2.3.2 乳化液濃度控制

乳化液控制中濃度控制直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量是控制中最重要的的一環(huán)，影響到乳化液濃度主要的因素為加油量和加水量。

在生產(chǎn)中乳化液軋制油消耗主要體現(xiàn)在板面殘留、過(guò)濾系統(tǒng)消耗、以及排霧風(fēng)機(jī)等其他油耗。在本系統(tǒng)中乳化液配液是通過(guò)全自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)的。VA為當(dāng)前理論軋制油消耗累計(jì)值。VS為加油量設(shè)定值。當(dāng)VA？叟VS，即理論累計(jì)值？叟設(shè)定值時(shí)乳化液系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)加油。而加油體積累計(jì)值VA從0累加到VS所用的累加時(shí)間為T(mén)。

帶鋼板面殘留量是帶鋼在軋制過(guò)程中經(jīng)過(guò)乳化液的冷卻附著在帶鋼表面的軋制油，板面殘留消耗的軋制油計(jì)算（見(jiàn)式1）：

其中V1為累加時(shí)間T內(nèi)帶鋼板面油耗體積的累加值；？籽為軋制油密度；L為單卷帶鋼長(zhǎng)度；d為單卷帶鋼寬度；C為單卷板面殘留量系數(shù)，殘油量系數(shù)C為可以通過(guò)HMI畫(huà)面進(jìn)行手動(dòng)修改。系統(tǒng)會(huì)在每次飛剪剪切完畢之后自動(dòng)計(jì)算并記錄上一卷帶鋼的耗油量，根據(jù)5機(jī)架出口速度準(zhǔn)確計(jì)算出帶鋼長(zhǎng)度L，在二級(jí)數(shù)據(jù)中讀取所測(cè)得的寬度d。整個(gè)計(jì)算累加過(guò)程數(shù)值精確，保證了計(jì)算板面耗油量的準(zhǔn)確性。

過(guò)濾系統(tǒng)而消耗的軋制油包括磁過(guò)濾器和撇油器等在過(guò)濾過(guò)程中帶出的油泥所含的軋制油，過(guò)濾系統(tǒng)所消耗的軋制油計(jì)算（見(jiàn)式2）：

其中V2為累加時(shí)間T內(nèi)過(guò)濾系統(tǒng)消耗體積的累加值；？琢1為每分鐘磁過(guò)濾器過(guò)濾軋制油重量的系數(shù)，t1為磁過(guò)濾系統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)間；？琢2為每分鐘撇油器過(guò)濾軋制油重量的系數(shù)，t2為撇油器開(kāi)啟的時(shí)間；？籽為軋制油密度。過(guò)濾系數(shù)？琢1和？琢2以及過(guò)濾時(shí)間t1和t1可以通過(guò)HMI畫(huà)面進(jìn)行手動(dòng)修改。通過(guò)多次嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)得出過(guò)濾系數(shù)？琢1和？琢2分別為11.11kg/h和3.16kg/h。

排霧風(fēng)機(jī)等其他油耗總和主要是排霧風(fēng)機(jī)抽走的乳化液中含有軋制油。根據(jù)大量數(shù)據(jù)分析證明排霧風(fēng)機(jī)等其他油耗總和與過(guò)濾系統(tǒng)消耗的軋制油成比例關(guān)系。（見(jiàn)式3）：

其中V3為排霧風(fēng)機(jī)等其他油耗總和，？琢3為比例系數(shù)，V2為過(guò)濾系統(tǒng)消耗的體積，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)表明？琢3的數(shù)據(jù)為50%左右。

乳化液設(shè)置AB兩個(gè)系統(tǒng)，A系統(tǒng)高濃度起到軋制潤(rùn)滑作用，B系統(tǒng)低濃度主要起到清潔板面作用，因此高速軋制時(shí)板面不可避免將A系統(tǒng)軋制油帶入B系統(tǒng)。為保證板面清潔度及板面鐵粉殘留低，對(duì)于B系統(tǒng)電導(dǎo)率、鐵含量控制要求高于A系統(tǒng)，B系統(tǒng)乳化液需要及時(shí)更新補(bǔ)充新水。在系統(tǒng)控制中采用從B系統(tǒng)自動(dòng)倒箱到A系統(tǒng)方法加快B系統(tǒng)乳化液更新速度，提高板面清潔度。每次自動(dòng)補(bǔ)油后優(yōu)先從B系統(tǒng)倒箱補(bǔ)A系統(tǒng)液位，如果倒B系統(tǒng)不夠補(bǔ)到設(shè)定控制液位則再啟動(dòng)補(bǔ)新脫鹽水。每次倒箱的乳化液體積可以通過(guò)HMI畫(huà)面控制。

乳化液系統(tǒng)濃度自動(dòng)控制流程提如圖5所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

柳鋼冷軋1250mm軋機(jī)乳化液系統(tǒng)自動(dòng)控制程度較高，工序能力指數(shù)cp值保持在1.35～1.76之間，標(biāo)準(zhǔn)差在0.14～0.2之間。整個(gè)乳化液控制系統(tǒng)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動(dòng)力成本起著至關(guān)重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張景勁.板帶冷軋生產(chǎn).冶金工業(yè)出版社，2008.