何 威
(河鋼集團(tuán)承鋼公司自動(dòng)化中心,河北 承德 067000)
由于我公司帶鋼線采用連鑄熱送供料,節(jié)約加熱成本的同時(shí)也帶來(lái)一些問(wèn)題,如熱坯長(zhǎng)距離輥道運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致熱坯形變,出現(xiàn)鐮刀彎,扣頭,翹頭等現(xiàn)象。連鑄切割也偶爾造成頭尾超寬問(wèn)題。由于無(wú)法預(yù)知這些問(wèn)題,給崗位造成了較大的困擾,粗軋寬度控制不準(zhǔn)確且容易跑偏。本研究項(xiàng)目就是針對(duì)這些問(wèn)題,通過(guò)自動(dòng)化手段進(jìn)行優(yōu)化控制,提高了系統(tǒng)對(duì)上述各種問(wèn)題的應(yīng)對(duì)能力,從而提高了控制精度和成品質(zhì)量。
(1)頭部短行程。在粗軋區(qū)無(wú)鋼的情況下,投用頭部短行程,立輥輥縫直接預(yù)擺到短行程要求的設(shè)定值,此時(shí)的立輥輥縫為:立輥輥縫一級(jí)設(shè)定值E1gap+短行程設(shè)定值A(chǔ)0*2(A0一般設(shè)定為負(fù)值);判斷立輥咬鋼信號(hào),當(dāng)立輥軋制力>150kn時(shí),并持續(xù)50MS(用以濾除干擾信號(hào)),視為立輥咬鋼;立輥咬鋼后,根據(jù)計(jì)算公式,將立輥輥縫設(shè)定值變?yōu)榍€1控制:
E1gap+2(A0+A1*X+A2*X2+A3X3)
其中:A0:?jiǎn)蝹?cè)預(yù)壓值(畫(huà)面可修改);A1:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);A2:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);A3:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);X:立輥速度積分長(zhǎng)度
立輥速度積分長(zhǎng)度達(dá)到一次設(shè)定長(zhǎng)度S(畫(huà)面可修改)時(shí),第一階段完成,當(dāng)X>S時(shí):
立輥輥縫設(shè)定值變?yōu)榍€2控制:
E1gap+2(K+K1*X+K2*X2+K3X3)
其中:K:?jiǎn)蝹?cè)預(yù)壓值(畫(huà)面可修改);K1:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);K2:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);K3:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);X:立輥速度積分長(zhǎng)度
立輥速度積分長(zhǎng)度達(dá)到二次設(shè)定長(zhǎng)度L(畫(huà)面可修改)時(shí),第二階段完成,即:X=L時(shí),頭部短行程控制結(jié)束,立輥輥縫恢復(fù)一級(jí)設(shè)定值E1gap。
圖1 控制功能系統(tǒng)
(2)尾部短行程。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值,輸入粗軋機(jī)前HMD203至立輥軋輥中心線距離L0:
如果粗軋機(jī)前HMD203沒(méi)有進(jìn)行過(guò)移位或其他角度變動(dòng),正常生產(chǎn)時(shí)不需要改動(dòng)。
采用粗軋機(jī)前HMD203檢測(cè)到“無(wú)鋼”為尾部短行程投用觸發(fā)信號(hào),此時(shí)開(kāi)始記錄立輥速度積分長(zhǎng)度X;
當(dāng)立輥速度積分長(zhǎng)度X達(dá)到L0-L時(shí)(L為總壓尾距離),開(kāi)始一次下壓,立輥輥縫為設(shè)定值為曲線1控制:
E1gap+2(A0+A1*X+A2*X2+A3X3)
其中:A0:?jiǎn)蝹?cè)預(yù)壓值(畫(huà)面可修改);A1:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);A2:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);A3:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);X:立輥速度積分長(zhǎng)度
當(dāng)立輥速度積分長(zhǎng)度X達(dá)到L0-S時(shí)(S為二次下壓距離),開(kāi)始二次下壓,立輥輥縫為設(shè)定值為曲線2控制:
E1gap+2(K+K1*X+K2*X2+K3X3)
其中:K:?jiǎn)蝹?cè)預(yù)壓值(畫(huà)面可修改);K1:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);K2:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);K3:預(yù)設(shè)常數(shù)(程序可修改);X:立輥速度積分長(zhǎng)度
立輥立輥軋制力<80kn時(shí),延時(shí)500ms(濾除干擾信號(hào)),視為立輥拋鋼,尾部短行程控制結(jié)束,立輥輥縫恢復(fù)一級(jí)設(shè)定值E1gap。
為防止尾部短行程觸發(fā)信號(hào)錯(cuò)誤,造成立輥提前動(dòng)作,產(chǎn)生整塊鋼坯寬度異常的事故,引入板坯長(zhǎng)度跟蹤作為參考信號(hào),只有參考信號(hào)觸發(fā)后,尾部短行程觸發(fā)信號(hào)才能起作用,具體應(yīng)用為:
利用平輥速度、壓下量等記錄每道次的板坯長(zhǎng)度(第一道次采用來(lái)坯長(zhǎng)度),當(dāng)奇道次軋制立輥咬鋼后,利用立輥速度積分累積記錄立輥已軋制的長(zhǎng)度,與入口板坯長(zhǎng)度相比,得到比值1;
將HMD203到立輥之間的距離與入口板坯長(zhǎng)度相比,并取負(fù)加1,等到比值2;
只有當(dāng)比值1>比值2時(shí),參考信號(hào)才能觸發(fā),具體公式為:
立輥已軋制長(zhǎng)度/入口板坯長(zhǎng)度>1-HMD203至立輥距離/入口板坯長(zhǎng)度
原粗軋輥縫水平調(diào)節(jié)為手動(dòng)操作手柄,調(diào)節(jié)時(shí)需要各道次停軋后進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整,但人工調(diào)節(jié)除了費(fèi)事、費(fèi)力外,最主要的缺點(diǎn)是因個(gè)人手法不同,造成調(diào)節(jié)量不準(zhǔn)確,耽誤鋼溫,且影響軋鋼節(jié)奏。
平輥壓下自動(dòng)傾斜功能是在純手工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的自己調(diào)節(jié)功能,為了消除各道次誤差,新系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分道次調(diào)整。在人機(jī)畫(huà)面上功能投用為鼠標(biāo)左鍵,取消為鼠標(biāo)右鍵,投用按鈕有顏色及字體的顯示,用于指示當(dāng)前的投用狀態(tài)情況。為了防止誤操作的發(fā)生,特對(duì)每一道次都設(shè)置了“自動(dòng)預(yù)設(shè)值”的窗口,崗位人員可以預(yù)先輸入數(shù)據(jù),確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“確認(rèn)”鍵,系統(tǒng)將“自動(dòng)預(yù)設(shè)值”寫(xiě)入“自動(dòng)設(shè)定值”,“自動(dòng)設(shè)定值”是自動(dòng)調(diào)節(jié)所使用的數(shù)值。
“手動(dòng)設(shè)定值”受主操作臺(tái)操作手柄控制,其轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為自復(fù)位式,用于崗位人員手動(dòng)調(diào)節(jié)平輥壓下輥縫偏差,若將開(kāi)關(guān)撥向“操作側(cè)”檔位,減小操作側(cè)輥縫,同時(shí)抬起傳動(dòng)側(cè)輥縫,效果即為操作側(cè)比傳動(dòng)側(cè)壓下量增大;將開(kāi)關(guān)撥向“傳動(dòng)側(cè)”檔位,減小傳動(dòng)側(cè)輥縫,同時(shí)抬起操作側(cè)輥縫,效果即為傳動(dòng)側(cè)比操作側(cè)壓下量增大。
“自動(dòng)設(shè)定值”與“手動(dòng)設(shè)定值”調(diào)整速度均為1mm/s。
新開(kāi)發(fā)的平輥壓下自動(dòng)傾斜功能屬于自動(dòng)調(diào)節(jié),且能夠根據(jù)實(shí)際情況,依據(jù)軋制規(guī)格的不同,按各道次自動(dòng)調(diào)節(jié),崗位人員只需要在人機(jī)接口畫(huà)面窗口中輸入各道次的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)值,在各道次軋制完之后,系統(tǒng)自動(dòng)依據(jù)窗口數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,最終達(dá)到減小調(diào)整偏差,保證順利軋制。
圖2 粗軋平輥壓下自動(dòng)傾斜功能
因粗軋機(jī)前、機(jī)后推床開(kāi)口度精度不高,且道次切換后推床需調(diào)節(jié)到位才能順控軋制,但往往等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響軋鋼節(jié)奏;而粗軋機(jī)前延伸輥道控制受到粗軋自動(dòng)軋鋼跟蹤的限制,只有當(dāng)粗軋區(qū)無(wú)鋼時(shí)入口輥道方可提速,即第五道次粗軋區(qū)拋鋼,中間坯尾部離開(kāi)粗軋機(jī)后HMD302才允許機(jī)前輥道提速上鋼,這樣會(huì)造成粗軋兩塊坯之間連續(xù)性不強(qiáng),進(jìn)而影響軋制節(jié)奏。
在針對(duì)粗軋推床、立輥提速模式中,根據(jù)自動(dòng)軋鋼的順序功能可知,只有設(shè)備調(diào)節(jié)到位時(shí)才能進(jìn)行下一步,而偶道次軋制時(shí),鋼坯在機(jī)后推床,順序軋制卻受到機(jī)前推床及立輥動(dòng)作的影響,特別是立輥,需要完全打開(kāi),其輥縫遠(yuǎn)大于板坯寬度,所以完全不需要等到立輥及推床完全調(diào)整好后再進(jìn)行軋制,為此,設(shè)定為當(dāng)偶道次時(shí)立輥打開(kāi)到設(shè)定值的90%時(shí)(此時(shí)立輥開(kāi)度遠(yuǎn)大于板坯寬度),可以進(jìn)行下一步軋制,一般在軋制過(guò)程中,鋼坯達(dá)到立輥前立輥能夠調(diào)整到設(shè)定值,這樣,明顯節(jié)約了等待時(shí)間。
在粗軋輥道提速模式中,增加了幾種工況,在避免了出現(xiàn)追尾事故的前提下提前對(duì)加熱出鋼輥道及粗軋延伸一段輥道進(jìn)行提速,有效地提高了軋制節(jié)奏。粗軋推床及輥道提速模式切入點(diǎn)為各道次之間的等待時(shí)間及前后坯間隔等待時(shí)間,節(jié)約零散時(shí)間,積少成多,該提速模式優(yōu)點(diǎn)為不增大設(shè)備負(fù)荷、不改變工藝參數(shù)。
粗軋至熱卷箱防追尾功能主要作用是保護(hù)功能,只有特定的情況,當(dāng)熱卷箱出現(xiàn)異常情況沒(méi)有正常轉(zhuǎn)車(chē)接鋼時(shí),若此時(shí)粗軋已經(jīng)拋鋼,且鋼頭已經(jīng)到達(dá)粗軋機(jī)后HMD303,此時(shí)防追尾功能投入,立即對(duì)粗軋拋鋼速度進(jìn)行限制,這樣能夠有效地防止設(shè)備事故的發(fā)生。
通過(guò)增加這些控制功能,有效的提高了控制系統(tǒng)對(duì)鋼坯各種形變的應(yīng)對(duì)能力,提高了成品規(guī)格精度,同時(shí)降低了崗位操作人員應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題的操作難度,取得了良好的效果,得到了崗位操作人員及相關(guān)們的認(rèn)可。