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10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.029
1R1电动压下位置控制
1.1功能概述
1500粗轧R1压下为电动压下+液压AGC方式。
电动压下控制系统负责轧钢前的辊缝设定。
当压下传动系统就绪、辅助系统就绪、工作辊平衡介入,可完成这些功能。
压下控制方式有两种:
自动方式和手动方式。
压下/抬起的速度共有两档:
高速和低速。
无论选择自动方式还是手动方式,压下/抬起的速度均以越接近目标值速度越低为原则。
传动侧、操作侧各配有一位移传感器,测量电动压下辊缝值。
1.2功能描述
轧辊预压靠调零后,且在HMI上选择正常轧制,可进行辊缝设定。
不同轧制道次的辊缝值在过程机或HMI上设定。
R1压下辊缝设定可选择自动方式或手动方式。
在手动方式下,操作工在粗轧主操作台上操作“压下/抬起”主令开关,压下电机可根据压下或抬起的高档或低档速度进行运行。
当各种连锁条件都满足后,选择自动,系统自动完成辊缝设定。
具体过程如下:
系统根据位辊缝仪读出的实际辊缝值,计算辊缝偏差ΔS(目标值-实际值),对应压下电机速度V与辊缝偏差ΔS的关系为:
1.3R1液压AGC
1.3.1功能概述。
每一个AGC缸配一个位移传感器,检测每个缸的位移值。
在AGC方式选择ON,并轧机有钢时,根据DAGC模型计算出AGC给定值,与液压手动干预值、液压微调值叠加后作为液压控制的设定值,与辊缝实际值比较之偏差进行调节,给出伺服阀驱动电流,控制液压缸升降运动,对轧制辊缝进行动态调节,以获得精确的定位值。
1.3.2功能描述。
第一,AGC功能。
R1平辊轧机的AGC控制的目的是保证中间坯的厚度均匀。
控制方法和步骤如下:
粗轧区域由于没有测厚仪,所以采用相对AGC的控制方法,在平辊咬钢500ms之后,锁定带钢头部第一个点的轧制力和此时刻平辊的辊缝;
100ms后再锁定第二个点的轧制力和辊缝;
再过100ms后再锁定第三个点的轧制力和辊缝,根据弹跳方程可以计算出这三个点的实际出口厚度分别为:
H1=a1+(P1-P0)/M
H2=a2+(P2-P0)/M
H3=a3+(P3-P0)/M
然后取其平均值H'
=(H1+H2+H3)/3,将H'
作为整条带钢的目标值,因为N时刻的轧制力为Pn,由此可得,N时刻的实际出口厚度为Hn=an+(Pn-P0)/M,因以头部锁定值为目标值,所以Hn=H'
,那么N时刻的辊缝应
该为:
an=H'
-(Pn-P0)/M
那么通过AGC液压缸去快速调整,来达到此时应该达到的开口度,以确保厚度指标。
关于连锁条件:
在轧制力大于3600T的时候,AGC缸将打开卸荷阀,自动卸荷,确保设备安全;
在AGC投入的情况下,投入时刻AGC的调整量是有限幅的,限幅为
-0.25~0.25mm,即±
25道。
第二,轧棍调平。
操作台上选择“手动/自动”选择开关中的“手动”、HMI选择手动清零后,HMI上点击“清零伸出”AGC缸伸出到清零高度(25mm),手动操作电动压下,开始高速,当接近时速度转为低速,轧制力为200吨时停止,操作员观察压差(操作侧-传动侧)。
当压差大于50t时,在操作台切换到单动断开离合器。
压差为正时,由压下电机抬或压传动侧,直至压差小于50t;
反之亦然。
调平后可进行轧辊预压靠调零及辊缝设定。
第三,辊缝清零。
轧辊调平完成后,在HMI上选择正常轧制,可进行轧辊预压靠调零。
辊缝调零在HMI上实现,分为手动方式和自动方式。
自动清零功能必须在如下条件满足后方能使用:
辊缝抬起到安全位置(大于120mm)、轧辊已调平、无负荷状态下压头轧制力偏差正常,电动和液压压下正常。
满足条件后在HMI上选择“自动清零”,点击“清零开始”,系统开始自动清零,完成后HMI显示“自动清零完成”,操作员点击确认。
自动清零过程中可以点击“取消”,取消正在进行的自动清零操作。
2E1侧压位置控制
2.1功能概述
粗轧主要通过立辊的侧压来控制中间坯的宽度,从而达到控制精轧出口带钢的宽度;
粗轧机在奇道次轧制时,中间坯宽展由立辊的侧压和水平辊的压下共同决定,立辊设定侧压量,同时水平辊要产生水平宽展;
偶道次轧制时,立辊打开,只有水平辊轧制时产生的宽展。
中间坯每道次的侧压设定值,由总设定道次数及中间坯总的宽展决定。
总的坯宽展又受到诸多因素影响,例如原始坯料宽度、厚度、轧辊直径、压下量、侧压量、温度等,致使中间坯宽度在全长方向上变化不均,尤其是头尾的变化较大。
为了更精确地控制中间坯的宽度,1500热连轧机安装伺服阀液压缸控制立辊开口度的自动宽度控制(AWC)系统,主要功能包括中间坯头尾短行程控制、形状补偿控制功能。
控制系统包括一级自动控制系统(L1)和二级过程控制系统(L2)。
L2主要负责轧制规程及AWC各项功能的模型计算,L1主要负责设备的执行,L1由全液压实现,轧制前先预定辊缝,轧制过程中,进行AWC精调。
粗轧采用AWC功能可以减少带钢的切边损耗,提高板带的成材率。
2.2功能描述
2.2.1物料跟踪。
粗轧的跟踪系统是AWC宽度控制的前提,只有正确地跟踪,AWC模型系统才能在正确的时刻被启动,宽度控制才能得以执行。
粗轧区E1前有HMD201~205,PY201~202,R1机后有HMD206~207,PY203,E1和R1轧机都装有压头(检测元件的具体位置参见仪表布置图),AWC模型通过以上检测元件,钢坯运行的方向及钢坯速度,跟踪带钢在轧线上的准确位置,启动相关的条件和相应的事件。
2.2.2短行程控制(SSC)。
由于带钢头尾宽展更难控制,容易形成鱼尾状,为减少头尾剪切废钢量,在带钢进入立辊之前,L2根据侧压调宽量和粗轧轧制规程,计算带钢头尾部收缩轮廓曲线和相应的立辊开口度,形成短行程控制的控制并下发给L1,一般控制表为头、尾各四个点的位置及对应此位置的立辊开口度,PLC将对带钢头尾进行微跟踪,按照短行程控制表去完成对立辊侧压开口度的控制。
第一,SSC的头部控制。
以立辊前的热检HMD205为控制启动条件,在HMD205检得之后,立辊开口度为Y+Y1,此时对辊道速度进行积分,当∫dV=S0时,正好带钢头部到达立辊,此时立辊已经咬钢,带钢入口速度由秒流量相等可得:
V入=V出×
AE÷
W来
因V出=VE,AE和W来已知,所以V入可得:
V入=VE×
AE/W来
式中:
W来――来料宽度
AE――立辊E1的开口度
V――E1前的辊道速度
V入――带钢在立辊入口的速度
V出――带钢在立辊出口的速度
VE――立辊的速度
第二,SSC的尾部控制。
尾部控制启动条件以热检HMD205检失为启动条件,短行程尾部控制及跟踪算法基本与头部类似,在热检检失时刻对立辊前带钢的速度V入进行积分:
当∫dV入=S'
0-S5时,立辊开口度为Y+Y5
0-S6时,立辊开口度为Y+Y6
0-S7时,立辊开口度为Y+Y7
0时,立辊开口度为Y+Y8
S0――BFZI211A到立辊E1的距离
S'
0――BFZI211B到立辊E1的距离
2.2.3自动宽度控制(AWC)。
AWC控制即为自动宽度控制,控制的目的是保证得到宽度均匀的中间坯,AWC控制方法具体如下:
由弹跳方程可知,出口的实际宽度为:
W=a+(P-P0)/M
a――立辊辊缝
P――立辊当前轧制力
P0――立辊清零轧制力
M――立辊刚度
当SSC头部控制结束延时500ms之后,每100ms锁定一个点,共锁定三个点,锁定此时刻的立辊开口度与立辊轧制力,然后可以计算出锁定时刻的出口实际宽度W1、W2和W3,取其平均值W'
,并以此作为目标值,可得:
N时刻带钢的实际出口宽度为:
Wn=an+(Pn-P0)/M
为了与锁定宽度相一致,所以Wn=W'
,那么N时刻立辊的辊缝为:
an=W’-(Pn-P0)/M
a1――锁定时刻立辊辊缝
P0――锁定时刻立辊轧制力
Pn――N时刻的轧制力
AWC投入的连锁条件:
HMI上选择主控;
HMI上选择AWC投入;
奇道次;
轧机正转;
E1咬钢;
SSC头部控制结束500ms之后;
粗轧机架位置及过载保护。
为避免钢坯侧面轧成斜面,当侧压上下两个位移传感器之差大于限值时,侧压阀将关闭,停止侧压。
为避免机架被损坏,在E1侧压的位置控制中加了过载保护,当侧压压力超过限值时,侧压自动打开到初始位。
3结语
粗轧是热轧的重要组成部分,本系统应用了西门子PLC及工业以太网、PROFIBUS现场总线等技术,实现了压下及侧压等工艺参数的精确控制,决定了粗轧后轧板的厚度和宽度,实现了对二者的精确控制,确保了热连轧的轧制质量。
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