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活套的参数及其调整付论文
活套的参数设定及其调整
作者
沈瑜伟
1995.12
摘要
本文以沪昌特钢三十万吨连轧生产线中的活套控制系统为研究对象,以实践经验和理论依据为论证,分析了活套参数设定及调整方法对成品尺寸的影响,并总结出一套正确的活套参数设定及调整方法。
关键词:
活套控制套高设定R因子
活套的参数设定及其调整
1.前言
随着轧钢技术的高速发展,活套控制已被广泛应用于连轧的自动控制之中,现已成为一项成熟的连轧机自动转速控制的手段。
自动活套是根据两相邻机架间形成过剩材料的测量情况对该两机架的转速进行自动调整的,相邻两机架的过剩材料被引到活套台架上形成一个活套。
在此活套台架上,现行的活套位置被测量,并在轧制过程中,通过计算机的智能控制,使其测量值始终与设定值保持一致,从而达到两相邻机架间无张力轧制的目的。
1.1.三十万吨连轧线活套控制的基本原理[1]
三十万吨连轧线的Ⅰ精轧和Ⅱ精轧8架机架间全部活套自动控制(如图1所示)。
整条轧制线采用逆向级联控制及单机架传动。
以下把两相邻机架通称为(n-1)加和n架,以便清楚论述。
当轧件头部进入n架前,n架速度有一下降值,以便安全,快速的形成活套,一旦轧件咬入n架,起套辊迅速抬起从而形成活套。
此时活套扫描器连续地对套的位置进行检测,并通过Rn因子对(n-1)架自动进行逆向速度调整控制,始终使实际套高与设定值保持一致。
在轧件尾部接近(n-1)架时,控制系统对(n-1)架进行降速,从而减轻甩尾。
以上是活套电气控制的基本原理,在概述原理的同时,我们引入了R因子这一概念,R因子是连轧机秒流量相等的忠实表现,它在操作者的计算机监视屏中显示,每个机架均有一个R因子,它是控制相邻两机架转速比的重要参数。
(式1)
为(n-1)架的轧件断面积
为n架的轧件断面积
为(n-1)架的轧机线速度
为n架的轧机线速度
上式对我们分析套对成品尺寸影响具有重要作用。
1.2.三十万吨连轧线活套的机械参数
三十万吨连轧线机架采用立、平布置,故所用活套为立式上活套和水平活套,以下对两种活套的构造及参数加以说明。
1.2.1.立式上活套
立式上活套由台架、气缸、起套辊、支承辊辊及导辊组成,具体形状及参数见图
(2)。
1.2.2.水平活套
水平活套机械构造基本与立式活套相同,但参数有所不同,具体见图(3)所示:
了解了活套控制的基本原理及活套台架的构造参数对我们分析活套和正确使用方法具有相当重要的作用。
2.活套的不正确设定及调整是造成轧件尺寸波动的头、尾耳子过长的直接因素。
2.1.实践中的证明
我们以轧制Φ19mm时V12与H13间的活套套高设定与成品哈夫尺寸为例,具体数据见下表
(1):
表
(1)实践中套高与尺寸哈夫关系表
H13套高设定值
(mm)
H13R因子
成品哈夫尺寸(红坯)
(mm)
200
1.274
18.95
210
1.268
19.05
220
1.262
19.12
230
1.256
19.21
240
1.256
19.22
250
1.256
19.21
试验中,我们有意的改变H13套高的设定值,从而发现成品哈夫尺寸变化范围达到0.26mm以上,由此可见活套的套高设定严重影响成品的公差控制。
2.2.原因、分析
根据ABB功能说明及资料显示[1]正常的活套控制曲线是一条标准的正弦曲线,如图
(2)(3)所示,活套的最高点应位于活套长度方向的中心,即是安装活套扫描器的位置,而在上述实例中套高设定为200~230时的曲线是一条变形的活套曲线,如图(4)所示的曲线
(1):
而当我们把套高继续放低,活套将变成一条三角形曲线如曲线
(2),曲线
(1)和曲线
(2)均是由于不正确的套高设定而得到的,此时计算机系统根据检测的套高与设定值进行比较,通过对H13的R因子的控制而使V12降速,从而使V12与H13之间产生了拉钢轧制,若套高的设定值愈偏低于最高点,此时的V12降速愈厉害,拉钢轧制状态愈严重,一旦形成三角形活套,则两机架间严重处于拉钢轧制状态,通过对R因子与断面积的关系,我们可以推算出成品断面积及尺寸的波动情况。
我们假设V12的截面积不发生变化,R因子变化产生的断面积变化全部在H13上表现:
已知:
(为无张力情况下)
R13分别为1.274、1.268、1.262、1.256时
据式
(1)
计算得
分别为285.2mm2、286.8mm2、288.2mm2和289.5mm2
我们知道,在轧制过程中,当轧机辊道调整正确以后,轧件的天地的变化可以忽略不计,所以成品H13断面积的变化就表现为哈夫尺寸的波动。
据
(式2)进行计算,我们得到在四种套高情况下的哈夫尺寸分别为:
18.93mm、19.02mm、19.11mm、19.20mm,据以上计算,我们可绘制一条曲线以表明套高与成品哈夫的关系,见图(5):
空心点表示理论计算结果,实心点表示实测值。
从图(5)中可以看出套高变化(设定)与成品哈夫尺寸存在一个近似于线性的比例关系,由此可见套高设定值的不正确,严重影响成品哈夫尺寸的变化。
在实际生产中,由于惧怕套高过高而产生堆钢事故,所以普遍把套高设定值取小,这样就产生拉钢轧件而使轧件哈夫偏小,为了弥补这一缺陷,操作工片面的放大前道的辊缝,以使哈夫正常,而当轧件脱尾或头部进入轧机时轧件处于无张力状态,这时由于前道断面积的增大,使该道轧件的头尾超差,若有若干架间的套高设定不正确,便会使成品出现头尾耳子,其长度可能超过5M乃至10M。
我们了解了不正确活套参数设定带给我们的威胁,知道了其危害性,所以对活套的设定一定要引起重视,下面结合自己的实践经验来阐述活套的正确设定及调整方法。
3.活套参数的设定及调整方法
3.1.套高值的设定
以上已经说明正确的无张力活套应是一根标准的正弦曲线,其数学议程可表示为:
(0<x<π)(式3)
其中H为(正弦曲线)即标准活套的最高位置,也就是套高的正确设定值,据推导,H可用下式(4)计算:
(0<x<π)(式4)
水平活套与上活套的起套辊抬起高度应调整为140mm~200mm之间,我们取150mm为例进行计算:
由式(4)可推导出:
(式6)
我们取y=150mm时
(式7)
取y=160mm时
以下以表2对由于起套辊高度不一而进行的套高正确设定加以显示:
表2:
起套辊抬起高度与套高设定值关系表
起套辊高度(mm)
水平套高设定值(mm)
立式套高设定值(mm)
140
206.6
172.5
150
222
185
160
238.6
198
170
255
209
180
272
224
190
289
237
200
306.5
250
实践证明,在测得活套的机械位置后,按表
(2)进行套高设定,能够得到完美的活套控制,并保证良好的尺寸公差。
3.2.活套架机械参数的调整
实践告诉我们,套高的最佳设定值在200~300mm之间时,活套能够最有效及安全地进行控制,如果我们把套高设定在200~300mm间,而忽视了起套辊的高度时,同样无法正常地进行活套控制,据表
(2)显示正常的起套辊抬起高度应为140mm~200mm之间,若起套辊抬起过高,则会使轧件在起套辊上形成突弯,从而对支承辊形成一个直坡,该直坡会在活套中产生过量的张力,其原理与套高设定不正确相同。
其次我们也不能忽视对支承辊的调节,调节支承辊来限定形成活套的边界,从而使轧件在活套进口、出口处近似笔直,用此来减小轧件在活套中的蠕动现象,蠕动现象是造成活套控制不稳定的重要因素。
4.结论
要保证成品的尺寸公差稳定性,必须正确地使用活套,必须对套高设定值、起套辊摆臂高度及支承辊进行正确设定及调整。
参考资料:
[1]《ABB活套控制电气功能说明》
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