陳 旭

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

最近幾年隨著國內(nèi)外對(duì)于冷軋鋼材需求的加大，我們國家的鋼鐵生產(chǎn)廠家也開始將冷軋鋼材納入生產(chǎn)范疇。冷軋酸洗機(jī)組作為鋼鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，具有很高的技術(shù)含量，然而隨著自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷普及，與冷軋酸洗機(jī)組相匹配的自動(dòng)化控制系統(tǒng)也應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，如此一來不僅能保證冷軋酸洗機(jī)組的性能，而且也有利于提高生產(chǎn)效率，減掉有關(guān)操作人員的任務(wù)量，確保生產(chǎn)生活有序進(jìn)行。因此，對(duì)冷軋酸洗機(jī)組配套的自動(dòng)化系統(tǒng)展開深層次的研究顯得尤其重要。

1 冷軋酸洗機(jī)組概述

1.1 冷軋酸洗機(jī)組類型

就目前而言，鋼材生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)用的冷軋酸洗機(jī)組有以下3種形式：①連續(xù)臥式酸洗機(jī)組，②連軋酸洗機(jī)組，③半連續(xù)式酸洗機(jī)組[1]。從運(yùn)行投入上來看，淺槽式機(jī)組需要的投入是相對(duì)比較少的，并且維修起來也比較簡(jiǎn)單。

1.2 冷軋酸洗機(jī)組的重要作用

由于冷軋鋼帶的原材料未熱軋帶卷，而對(duì)熱軋帶卷進(jìn)行冷軋前必須要去除表面的氧化鐵成分，因此，在生產(chǎn)制作過程中還應(yīng)適當(dāng)給予酸洗處理操作。進(jìn)行此道工序不僅僅能夠?qū)т摬牧贤獗淼难趸F具有很好的除去效果，而且還能致使帶鋼表層光潔如新，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量提升具有很好的保障作用，在行業(yè)內(nèi)通常將此處理過程叫做除磷。冷軋酸洗機(jī)組是實(shí)現(xiàn)酸洗處理不可或缺的重要設(shè)備。

1.3 冷軋酸洗機(jī)組的除磷方法

常見的除磷方法有兩種，一種是利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行除磷，而另外一種是利用化學(xué)制劑實(shí)現(xiàn)除磷。在實(shí)際除磷過程中，化學(xué)除磷法是最主要的除磷方法。其中化學(xué)除磷法又分為硫酸酸洗方法與鹽酸酸洗的方法。這兩種酸洗方法本身都有各自的利弊，但是基于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段鹽酸酸洗技術(shù)更加完善，被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域。

1.4 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

冷軋酸洗機(jī)組具備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由零級(jí)系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及HIMI系統(tǒng)共同組成。其中零級(jí)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)以及儀表檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成；過程控制系統(tǒng)的組成主要包括一套相對(duì)獨(dú)立的HIMI 系統(tǒng)。HIMI系統(tǒng)包含HIMI服務(wù)器與客戶機(jī)。自動(dòng)化系統(tǒng)所應(yīng)用的控制等級(jí)為4級(jí)，其中涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)控制等級(jí)中的0級(jí)，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制等級(jí)中的1級(jí)，過程自動(dòng)化控制等級(jí)中的2級(jí)以及生產(chǎn)執(zhí)行控制等級(jí)中的3級(jí)。目前的冷軋酸洗機(jī)組很多都是借助PLC進(jìn)行控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能性與自動(dòng)化得到了顯著提升。

2 冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析

2.1 入口段點(diǎn)位技術(shù)控制

2.1.1 鋼卷運(yùn)輸

對(duì)鋼卷小車從NO.1與NO.2處至入口活套的順序進(jìn)行有效控制。

2.1.2 對(duì)酸洗入口的先后順序進(jìn)行控制

對(duì)酸洗進(jìn)口順序?qū)嵭锌刂?，主要包括帶頭主動(dòng)移動(dòng)至穿帶導(dǎo)板、鋼帶卷由預(yù)開卷點(diǎn)位至開卷機(jī)點(diǎn)位、帶鋼頭自行進(jìn)行裁剪、帶鋼頭自行穿帶至等候區(qū)、帶鋼頭由等候區(qū)自動(dòng)穿帶到焊接、帶鋼尾自行進(jìn)行裁剪、帶鋼尾自行甩尾到焊接、對(duì)帶鋼進(jìn)行焊接、焊縫沖月牙。

2.1.3 對(duì)入口活套進(jìn)行控制

在對(duì)入口活套進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)該結(jié)合入口速度、出口速度還有增加速度然后再給出相應(yīng)的預(yù)設(shè)定值，與此同時(shí)為空套位置、設(shè)定套量位置、最大套量位置提供相應(yīng)預(yù)設(shè)定值。如果是入口段是由于開展焊接作業(yè)而出現(xiàn)停車，基于此種情況進(jìn)口活套會(huì)主動(dòng)將帶鋼運(yùn)輸至工藝段，如果此時(shí)的入口活套套量小于設(shè)定位置，那么入口段會(huì)開啟的爬行速度，之后再按一下運(yùn)行按鍵，讓按鍵保持不按狀態(tài)，那么入口段就會(huì)開啟加速度操作，此時(shí)此刻進(jìn)口段的實(shí)際運(yùn)作速度應(yīng)為工藝段此時(shí)運(yùn)作速度+加速度值；如果入口活套剛好在設(shè)定套量位置，此時(shí)工藝段應(yīng)該與之維持同一速度；如果工藝段是停車狀態(tài)，此時(shí)入口活套正處于設(shè)定套量位置，這是入口段會(huì)自行降至爬行速度，相應(yīng)操作人員應(yīng)該通過手動(dòng)干預(yù)的形式終止入口段進(jìn)程，抑或是當(dāng)進(jìn)口活套套量滿足最大套量位置的時(shí)候，進(jìn)口段也會(huì)自動(dòng)中斷運(yùn)行。當(dāng)入口活套處于空套位置時(shí)，工藝段會(huì)自行停止運(yùn)行。

2.2 跟蹤控制帶鋼

2.2.1 對(duì)活套進(jìn)行有效控制

對(duì)活套位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，針對(duì)一些脫離活套控制的運(yùn)行速度也十分有必要實(shí)行活套位置控制。此種控制模式能夠?qū)т撨M(jìn)行定位，結(jié)合帶鋼在進(jìn)出口時(shí)的速度以及增加的速度值進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)際活套位置除過帶鋼股數(shù)。依據(jù)帶鋼的入出口速度還有增加的速度對(duì)預(yù)設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定。

2.2.2 跟蹤焊縫

對(duì)于已經(jīng)存在的焊縫應(yīng)該追蹤到相應(yīng)的月牙剪以及圓盤位置。

2.3 對(duì)帶鋼張力進(jìn)行有效控制

對(duì)酸洗機(jī)組中的帶鋼張力進(jìn)行控制時(shí)主要應(yīng)該從以下3方面的張力進(jìn)行控制：額定張力、穿帶張力以及臨時(shí)停車張力?？刂茙т摰念~定張力是為了保證帶鋼在實(shí)際運(yùn)輸中擁有更好的安全性與可靠性，預(yù)設(shè)定的張力值會(huì)在HIMI系統(tǒng)的幫助下傳遞給開卷機(jī)中的傳動(dòng)系統(tǒng)里。臨時(shí)停車張力從字面上理解就是當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)臨時(shí)停車情況而產(chǎn)生的張力，之所以會(huì)出現(xiàn)這一癥狀主要是因控制系統(tǒng)產(chǎn)生延遲后系統(tǒng)傳輸出來的停車信號(hào)造成的，此時(shí)張力值預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到額定張力值的30%左右。穿帶張力通常也會(huì)控制在額定張力的30%左右[3]。

2.3.1 控制額定張力或操作張力

應(yīng)該對(duì)入口端的帶鋼張力進(jìn)行充分設(shè)定以此來確保帶鋼一直處于緊繃狀態(tài)便于實(shí)現(xiàn)順利運(yùn)輸。帶鋼在工藝段的張力應(yīng)該能確保其實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，拉矯機(jī)張力與彎曲輥、矯直輥的壓入深度值應(yīng)當(dāng)結(jié)合帶鋼橫截面、材料性質(zhì)以及材料形狀，借助過程計(jì)算機(jī)單獨(dú)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)表格或者借助HIMI系統(tǒng)經(jīng)過操作人員手動(dòng)進(jìn)行設(shè)置。

2.3.2 控制穿帶張力

當(dāng)帶鋼面對(duì)穿入與穿出操作時(shí)，此時(shí)它的穿帶張力通常都不是很大，大概是額定張力的1/3左右，該張力值能夠促使帶鋼始終處于相對(duì)緊繃的狀態(tài)。帶鋼的張力值能夠通過人工手動(dòng)進(jìn)行操作或者自主進(jìn)行輸入。

2.3.3 對(duì)臨時(shí)停車時(shí)的張力進(jìn)行控制

臨時(shí)停車張力出現(xiàn)的原因在于機(jī)組因接收到控制系統(tǒng)傳輸出來的延時(shí)信號(hào)而發(fā)生臨時(shí)停車，從而出現(xiàn)了臨時(shí)停車張力。這時(shí)的張力值等同于帶鋼在酸洗入口段的張力值，大概是30%的額定張力。對(duì)臨時(shí)停車張力進(jìn)行設(shè)定時(shí)應(yīng)該依據(jù)帶鋼張力的自動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)設(shè)定，同時(shí)在傳動(dòng)系統(tǒng)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行落實(shí)，通常帶鋼此時(shí)的張力值會(huì)略高于臨時(shí)停車張力設(shè)定值[4]。

2.4 對(duì)帶鋼速度進(jìn)行良好控制

對(duì)酸洗機(jī)組中的帶鋼速度進(jìn)行控制其實(shí)質(zhì)是對(duì)入口段速度、工藝段速度及其出口速度進(jìn)行有效控制，在很大程度上控制的科學(xué)性、合理性以及有效性對(duì)于企業(yè)在每項(xiàng)作業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量與效率方面具有非常重要的影響。此外，為了保證每項(xiàng)作業(yè)任務(wù)能夠得以順利實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該在帶鋼進(jìn)行焊接前對(duì)入口速度進(jìn)行科學(xué)合理、高效設(shè)置。

2.4.1 酸洗入口段的速度設(shè)定

在帶鋼未完成焊接操作前，并且酸洗機(jī)組未開始進(jìn)行聯(lián)動(dòng)啟車的時(shí)候應(yīng)該對(duì)如下兩個(gè)速度實(shí)現(xiàn)設(shè)定控制：首先明確NO.1糾偏輥壓輥，NO.1張力輥與壓輥在速度上是一樣的，其次是確保開卷機(jī)、處理器二者的速度相一致，也叫做穿帶速度，最大速度設(shè)定為60m/min。對(duì)兩個(gè)速度進(jìn)行選擇時(shí)其帶鋼速度可以不同但是能夠?qū)崿F(xiàn)一同運(yùn)行，當(dāng)帶鋼完成焊接作業(yè)，酸洗機(jī)組也實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)啟動(dòng)后，只允許有同一個(gè)帶鋼速度實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，設(shè)定入口段的正常運(yùn)行速度時(shí)應(yīng)該將NO.1中張力輥的速度作為參考[5]。

2.4.2 酸洗工藝段的速度設(shè)定

當(dāng)運(yùn)行正常時(shí)，拉矯機(jī)NO.3張力輥速度不僅是工藝段速度設(shè)定的參考對(duì)象，還是整個(gè)機(jī)組設(shè)定運(yùn)行速度的基準(zhǔn)。

2.4.3 酸洗出口段的速度設(shè)定

碎邊剪與NO.4張力輥速度設(shè)定使用同一基準(zhǔn)。當(dāng)運(yùn)行正常時(shí)，出口段設(shè)定速度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該參考NO.4中的張力輥速度。

2.5 對(duì)工藝段速度以及出口段速度進(jìn)行控制

利用工藝段技術(shù)對(duì)圓盤剪進(jìn)行控制，為了保證碎邊剪兼?zhèn)湮⑷醯臓恳俣龋髨A盤剪速度低于碎盤剪速度。

2.5.1 對(duì)拉矯機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行控制

由于NO.2與NO.3張力輥間存在一定的速度差，故而形成了拉矯機(jī)張力[6]。對(duì)拉矯機(jī)進(jìn)行操作的具體方式有如下3種：①延伸率不加入模式。在該操作模式下，不僅要對(duì)延伸率在實(shí)際傳動(dòng)時(shí)的速度實(shí)行設(shè)定而且還應(yīng)該對(duì)變形程度給予預(yù)設(shè)定。②張力模式。在這種操作模式下，延伸率具體的力矩有可能會(huì)被恒定，簡(jiǎn)言之所具備的實(shí)際力矩是預(yù)設(shè)定力矩的恒定值，通過張力傳動(dòng)模式達(dá)到控制負(fù)荷平衡的目的進(jìn)而促使規(guī)定力矩得到保證。在焊縫合格的情況下，可以給延伸率現(xiàn)有的設(shè)定值多加一個(gè)附加值，以此來確保拉矯機(jī)帶鋼張力保持平穩(wěn)的效果。③延伸功能加入方式。處于這種操作模式下，延伸率在傳動(dòng)過程中的速度應(yīng)該結(jié)合規(guī)定好的延伸率來進(jìn)行預(yù)設(shè)定，同樣借助張力傳動(dòng)的形式對(duì)負(fù)荷平衡進(jìn)行有效控制以此來確保設(shè)定力矩不受影響。

2.5.2 對(duì)圓盤剪段進(jìn)行合理控制

為了保證碎邊剪存在一定的牽引速度，酸洗機(jī)組的運(yùn)行速度應(yīng)該小于碎邊剪的預(yù)設(shè)定速度，即偏移量與設(shè)定值相加之和。

2.5.3 對(duì)NO.1與NO.2出口活套進(jìn)行合理控制

（1）對(duì)活套位置實(shí)行監(jiān)視。對(duì)不受活套控制操作的部分機(jī)組速度執(zhí)行活套位置監(jiān)控。

（2）活套位置控制。NO.1出口活套的主要功能為面臨停車狀況時(shí)，積累由工藝段運(yùn)輸過來的帶鋼。當(dāng)工藝段速度大于圓盤剪段速度時(shí)，活套位于設(shè)定套量位置，工藝段速度則會(huì)降低到爬行速度。當(dāng)其處于最大套量位置時(shí)，工藝段會(huì)停止工作。NO.2出口活套的主要功能為保存累計(jì)的帶鋼，當(dāng)出現(xiàn)停車時(shí)，其出口活套能提供充足的帶鋼。當(dāng)此時(shí)的活套小于設(shè)定位置時(shí)，先動(dòng)用爬行速度，之后按動(dòng)一次運(yùn)行按鈕，保持按鈕不作任何操作，圓盤剪段便會(huì)執(zhí)行提速操作，這時(shí)圓盤剪段的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是軋機(jī)入口速度與加速度的總值。當(dāng)活套剛好在設(shè)定套量位置時(shí)，其速度會(huì)下降到軋機(jī)入口速度值。一旦軋機(jī)發(fā)生停車，該出口活套剛好在設(shè)定套量位置，圓盤剪段速度會(huì)低至爬行速度，這是相應(yīng)操作人員應(yīng)該通過手動(dòng)的方式進(jìn)行停車，或者該出口活套運(yùn)行至最大的套量位置時(shí)也會(huì)停車。

3 結(jié)語

總而言之，為了更好的解決近年來由于冷軋鋼鐵需求量的不斷上漲，而出現(xiàn)的一系列關(guān)于生產(chǎn)質(zhì)量與效率的問題，必須要對(duì)酸洗工作進(jìn)行高度重視。冷軋酸洗機(jī)組作為酸洗處理的關(guān)鍵設(shè)備，還需要對(duì)其內(nèi)部的自動(dòng)化控制系統(tǒng)水平進(jìn)行不斷提高。根據(jù)上述研究發(fā)現(xiàn)，只有保證酸洗機(jī)組的所有控制系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)、合理運(yùn)行，才能夠保證酸洗工藝發(fā)揮出應(yīng)有的效果，進(jìn)而為鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展保駕護(hù)航。