熱連軋精軋機(jī)控制功能研究及優(yōu)化

楊明華（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪，271104）

?

熱連軋精軋機(jī)控制功能研究及優(yōu)化

楊明華
（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪，271104）

摘要：本文介紹了萊鋼1500mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線精軋機(jī)的軟硬件組成及控制功能的實(shí)現(xiàn)，最后介紹了根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對控制功能進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：熱軋帶鋼；精軋機(jī)；控制功能；優(yōu)化

的計(jì)算機(jī)堆棧存取技術(shù)、帶前饋的回路調(diào)節(jié)控制，以及AGC的油膜補(bǔ)償、軋機(jī)剛性補(bǔ)償?shù)鹊哪：壿嬁刂频燃夹g(shù)。

基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)（L1）采用高性能的TDC多CPU控制器，能及時(shí)、可靠地處理多個控制回路。過程自動化控制系統(tǒng)（L2）采用精軋模型及精軋自學(xué)習(xí)模型、板形模型及板形自學(xué)習(xí)模型等，很好地滿足了帶鋼厚度和板形的要求。

1　精軋區(qū)主要工藝設(shè)備及主要工藝過程

1.1 主要工藝設(shè)備

精軋區(qū)主要設(shè)備包括：精軋入口高溫計(jì)FET、精軋前除鱗箱、E2立輥軋機(jī)、F1～F6平輥軋機(jī)（上、下工作輥和上、下支撐輥）、L1～L5活套、精軋出口高溫計(jì)FDT等，如圖1所示：

1.2 主要工藝過程

粗軋軋出合格的中間坯由熱卷箱卷成熱卷后，熱卷箱開卷，將帶鋼頭部引出，經(jīng)飛剪切除不規(guī)則的部分后繼續(xù)運(yùn)送至E2 前精軋除鱗箱。帶鋼頭部到達(dá)E2 前精除鱗箱時(shí)，除鱗箱啟用高壓除鱗水清除中間坯表面的次生氧化鐵皮，然后繼續(xù)運(yùn)送到精軋機(jī)組。軋件依次進(jìn)入立－平－平－平－平－平－平軋機(jī)連續(xù)軋制。當(dāng)軋件依次進(jìn)入n+1 架軋機(jī)時(shí)，n 至n+1 架軋機(jī)之間的活套依次升起，通過套高調(diào)節(jié)系統(tǒng)使軋機(jī)自動調(diào)速，并通過張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)使帶鋼在微張力、恒張力狀態(tài)下軋制，軋成所需要的帶鋼尺寸?？筛鶕?jù)產(chǎn)品需要用飛剪切除帶鋼的尾部不規(guī)則部分；帶鋼尾部移出除鱗箱后關(guān)閉除鱗水；尾部依次離開各架軋機(jī)時(shí)，活套裝置便自動下降復(fù)位。

2　系統(tǒng)硬件配置

2.1 系統(tǒng)硬件選型

選用性能比較好的SIEMENS公司的高速控制系統(tǒng)TDC；監(jiān)控軟件采用SIEMENS公司的WinCC 7.0。

2.2 系統(tǒng)硬件配置

本系統(tǒng)以“集散控制、分層結(jié)構(gòu)”為主要特點(diǎn)，整個自動化系統(tǒng)可分為三層：第一層：現(xiàn)場參數(shù)檢測與終端執(zhí)行；第二層：分散的數(shù)據(jù)處理、過程控制；第三層：集中操作監(jiān)視。精軋控制系統(tǒng)使用了四套TDC控制器，每套TDC配置有ET200從站。

3　一級二級主要實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 一級主要實(shí)現(xiàn)的功能

（1）數(shù)據(jù)采集；（2）壓下一級控制系統(tǒng)執(zhí)行的功能；（3）報(bào)警功能；（4）畫面顯示操作功能；（5）報(bào)表打印功能和歷史趨勢顯示及打印功能。

圖1　精軋區(qū)域設(shè)備分布圖

3.2 二級主要實(shí)現(xiàn)的功能

（1）精軋機(jī)設(shè)定；（2）板形設(shè)定；（3）卷取溫度控制設(shè)定；（4）分類設(shè)定。

為了實(shí)現(xiàn)帶鋼熱連軋軋機(jī)設(shè)定及質(zhì)量控制，將涉及以下數(shù)學(xué)模型：

（1）溫降模型；（2）軋制力模型；（3）前滑模型；（4）軋機(jī)方面的模型。

4　控制參數(shù)的優(yōu)化實(shí)例

4.1 精軋機(jī)自動零調(diào)和調(diào)平及動態(tài)同步控制功能參數(shù)優(yōu)化

精軋機(jī)自動零調(diào)功能是指由操作工在畫面上發(fā)出自動零調(diào)請求，軋機(jī)自動轉(zhuǎn)為零調(diào)轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)切換為恒壓力控制方式，并將加載到一定壓力后，若兩側(cè)液壓缸的壓力差和行程在偏差范圍之內(nèi)，認(rèn)為此時(shí)為工藝輥縫零位，自動將輥縫清0，同時(shí)控制系統(tǒng)切換為位置控制方式。

左右壓下的同步問題是液壓壓下的特殊問題。

在液壓控制器每次掃描由位移傳感器給出的液壓缸位置信號時(shí)，都計(jì)算兩側(cè)的液壓輥縫測量值的差值△Sdif(k)及同步偏差△Ssyn(k)：

△Sdif(k)=Smhd(k)-Smhw(k)

△Ssyn(k)=△SL(k)-△Sdif

根據(jù)同步偏差△Ssyn(k)，分別計(jì)算左右液壓壓下的動態(tài)同步修正量：

△Ssynd(k)= Ksd *△Ssyn(k)

△Ssynw(k)=-Ksw *△Ssyn(k)

2014年，我縣共落實(shí)國家級玉米高產(chǎn)示范區(qū)五個，選擇了遼單565、良玉88、良玉188、明玉6等耐密玉米新品種為主栽品種。全縣五個國家級示范區(qū)平均798.5 kg/667m2，對照田平均 316.3 kg/667m2，增產(chǎn)152%。

其中，Ksd、Ksw為水平度動態(tài)調(diào)節(jié)的增益系數(shù)?！鱏synd(k)和△Ssynw(k)以相反極性作用在左、右液壓壓下位置調(diào)節(jié)器輸出端。如圖2所示：

圖2　同步控制算法圖

在自動零調(diào)過程中，有時(shí)會出現(xiàn)因兩側(cè)輥縫偏差太大無法完成故障，此時(shí)可調(diào)大程序中的允許偏差使之能完成自動零調(diào)。

4.2 板形控制性能優(yōu)化

精軋二級頭部厚度設(shè)定命中率低造成的板形問題性能優(yōu)化。

（1） 故障現(xiàn)象及原因分析

在自動軋制方式下，精軋各機(jī)架的預(yù)擺輥縫由二級給定，一級壓下APC和AGC根據(jù)二級設(shè)定作為調(diào)節(jié)的目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)節(jié)。若二級對帶鋼頭部輥縫設(shè)定與軋制規(guī)格偏差過大，就使一級AGC的調(diào)節(jié)很難快速調(diào)節(jié)到預(yù)軋規(guī)格，從而造成板形性能很差。厚度命中率很低，如圖3所示該塊鋼頭部設(shè)定偏離軋制規(guī)格180um,從而造成該塊鋼的命中率僅為：高精度62.6；考核精度67.4。

（2） 主要原因分析：通過一級畫面結(jié)合二級控制日志查找原因分析發(fā)現(xiàn)：

頭部設(shè)定不準(zhǔn)確的原因有：

② 精軋出口發(fā)送給二級的厚度偏差，軋制力有時(shí)與一級該時(shí)刻的實(shí)測值偏差過大，有時(shí)甚至極性相反。

③ 二級溫降模型系數(shù)不合適，導(dǎo)致傳送給一級的預(yù)報(bào)鋼溫、軋制力、預(yù)擺輥縫等參數(shù)不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量異議。

采取措施修正參數(shù)：

① 從FET高溫計(jì)上調(diào)節(jié)其性能參數(shù)，使其精確反映實(shí)測溫度，從軟件上修正濾波采樣次數(shù)和發(fā)送時(shí)機(jī)，將環(huán)境和設(shè)備的不定因素減少到最低

② 調(diào)節(jié)一級發(fā)送給二級的采樣時(shí)機(jī)和發(fā)送時(shí)機(jī)，從而改變采樣長度。采樣時(shí)刻的不同對不同厚度的鋼坯影響很大，因?yàn)殡S著AGC的投入和機(jī)架間活套張力的作用，距離頭部越遠(yuǎn)，精軋實(shí)測值和設(shè)定值差別越大，如果L2設(shè)定按照實(shí)測值進(jìn)行自學(xué)習(xí)的話，就會把AGC和活套的綜合影響都考慮進(jìn)去了，這樣頭部設(shè)定就很不穩(wěn)定。通過程序和參數(shù)的修改，未再出現(xiàn)修改前的現(xiàn)象，其設(shè)定在正負(fù)100um之內(nèi)，一級AGC調(diào)節(jié)正常。

③ 通過修改一級程序加大人工干預(yù)量；增加末機(jī)架調(diào)節(jié)幅度等措施。

④ 修正二級溫降模型參數(shù)，改變軋制力，輥縫等參數(shù)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

5　結(jié)論

由于設(shè)計(jì)時(shí)采用了合理的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，控制功能強(qiáng)大，控制精度高，設(shè)備故障率低。

參考文獻(xiàn)

孫一康.帶鋼熱連軋的模型與控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

Finishing mill and optimization of the hot rolling control function

Yang Minghua
(Shandong Iron & Steel Limited by Share Ltd Laiwu Branch Automation Department of Shandong,Laiwu,271104)

Abstract：This paper describes the 1500mm hot strip production line of Laiwu Steel Mill on the software and hardware configuration and control function realization,finally,the according to the actual situation of production of the control function optimization,in order to adapt to the needs of the production and improve the quality of the products is introduced.

Keywords：hot rolled strip;rolling mill;control function;optimization