热连轧的位置控制探讨Word格式文档下载.docx

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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。