冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)探討

張宏偉

摘要：本文主要針對(duì)冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)展開(kāi)分析，思考了冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要概念和要點(diǎn)，探討了冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)，希望能夠?yàn)榻窈蟮膽?yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：冷軋酸洗機(jī)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)

1 前言

要想用好冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)就必須要了解其系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)的應(yīng)用方法，對(duì)此，一定要熟悉冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的具體的運(yùn)作規(guī)律，從而提出更好的應(yīng)用方法。

2 冷軋酸洗概述

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用驅(qū)動(dòng)動(dòng)力是都會(huì)留有一定的余量。這樣使得電機(jī)在不能滿(mǎn)負(fù)荷情況下運(yùn)行時(shí)，超出驅(qū)動(dòng)動(dòng)力需求外的多余力矩增加了有功功率的消耗，造成了電能的浪費(fèi)。

冷軋產(chǎn)品以其優(yōu)良的材料性能、尺寸精度和表面質(zhì)量，得到了廣泛的應(yīng)用。冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)一般要經(jīng)過(guò)酸洗、軋制、退火、涂鍍、平整等工序。

酸洗通過(guò)將熱軋來(lái)料浸泡在酸液中，去除熱軋過(guò)程產(chǎn)生的表面氧化鐵皮。軋制通過(guò)冷軋機(jī)多機(jī)架連軋或者單機(jī)架往復(fù)軋制，達(dá)到高精度的尺寸精度和優(yōu)良的表面質(zhì)量。酸洗與冷軋軋制可以設(shè)置在一條機(jī)組中成為酸洗冷連軋聯(lián)合機(jī)組，具有生產(chǎn)效率高、成材率高的特點(diǎn)，被大型鋼鐵企業(yè)廣泛采用。

平整通過(guò)平整機(jī)的小壓下量軋制，消除退火后帶鋼的屈服平臺(tái)、提高板形質(zhì)量、獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量。平整工藝與軋制工藝非常接近，在連軋機(jī)毛輥軋制時(shí)最后一個(gè)機(jī)架基本就可以看作是平整過(guò)程，所以很多軋制技術(shù)可以應(yīng)用于平整工藝。

冷軋酸洗和軋制是生產(chǎn)冷軋產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝，直接影響冷軋產(chǎn)品的品種、質(zhì)量、成本、產(chǎn)能，決定了冷軋產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量。另一方面，隨著冷軋產(chǎn)品的不斷發(fā)展、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈、用戶(hù)要求的不斷提高以及環(huán)保要求的逐步嚴(yán)格，對(duì)冷軋酸洗和軋制技術(shù)提出了新的要求。

所以，國(guó)內(nèi)外的鋼鐵企業(yè)、設(shè)備供應(yīng)商、研究機(jī)構(gòu)一直在酸洗和軋制工藝上進(jìn)行探索，不斷優(yōu)化現(xiàn)有工藝，并開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。

3 控制系統(tǒng)硬件組成

采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的全線PLC系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)作為改造后的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的主要硬件為十二套西門(mén)子T400和s7-400PLC，不改變以前用于機(jī)組控制的十套PLC的數(shù)目，另外添加了兩套PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)定值分配和物料跟蹤的作用。利用PLC代替以前的分立控制方式來(lái)完成工藝段儀表控制的PID調(diào)節(jié)，從而使精度和控制穩(wěn)定性得到改善。傳動(dòng)系統(tǒng)改造后的組成成分是四十一套西門(mén)子6RA70系列全數(shù)字直流傳動(dòng)裝置，監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值的器件由脈沖編碼器代替原來(lái)的測(cè)速發(fā)電機(jī)，改造后傳動(dòng)系統(tǒng)的精度和控制功能也比改造前提高了很多，其中高達(dá)0.1%的單機(jī)控制精度，而單臺(tái)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成主是：主回路開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器、輸入輸出電抗器、6RA70系列直流數(shù)字調(diào)速裝置等。

4 自動(dòng)化系統(tǒng)控制方法

4.1 入口段控制

（1）運(yùn)輸鋼卷：控制由NO.1及NO.2鋼卷小車(chē)至入口活套的順序。

（2）順序控制酸洗入口：包括鋼卷自預(yù)開(kāi)卷位至開(kāi)卷機(jī)、帶頭自動(dòng)穿帶至等待位和導(dǎo)板、帶頭自動(dòng)剪切、帶尾自動(dòng)剪切、帶尾自動(dòng)甩尾到焊機(jī)、帶鋼焊接。

（3）控制入口活套：依照入口出口速度和加速度給空套位置和最大套量位置設(shè)定預(yù)估計(jì)值。由于焊接造成酸洗入口段停車(chē)，則帶鋼由入口活套運(yùn)輸?shù)焦に嚩?。若設(shè)定位置大于入口活套套量，開(kāi)啟入口段爬行速度并按動(dòng)運(yùn)行按鈕而非保持按鈕，入口段便開(kāi)始加快速度而且運(yùn)行速度等于工藝段速度與加速度的和。如果入口活套到達(dá)了設(shè)定套量位置，便會(huì)與工藝段有相同的速度。

4.2 帶鋼張力控制

（1）控制額定或操作張力：為確保帶鋼繃緊和運(yùn)送順利，需要在入口段設(shè)定足夠的帶鋼張力來(lái)，并通過(guò)HMI將張力預(yù)設(shè)定值傳輸?shù)介_(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。為確保帶鋼的正常運(yùn)行，工藝段帶鋼張力的控制應(yīng)該在過(guò)程計(jì)算機(jī)中依照帶鋼材質(zhì)、板型和橫斷面由操作工利用HMI或者獨(dú)立數(shù)據(jù)表格來(lái)設(shè)置拉矯機(jī)張力和彎曲輥、矯直輥的壓入深度值，而由過(guò)程計(jì)算機(jī)來(lái)設(shè)置其他的僅取決于帶鋼材質(zhì)和橫斷面的張力值，張力輥和活套傳動(dòng)系統(tǒng)的控制則由帶鋼跟蹤系統(tǒng)與設(shè)定輸出結(jié)合起來(lái)完成。

（2）控制穿帶張力：通常在帶鋼進(jìn)入和穿出時(shí)以額定張力30%的小張力操作，從而帶鋼基本繃緊，可以手動(dòng)或自動(dòng)輸入帶鋼進(jìn)入張力值。

（3）控制臨時(shí)停車(chē)張力：控制系統(tǒng)在機(jī)組臨時(shí)停車(chē)延時(shí)后自動(dòng)給出臨時(shí)停車(chē)張力，其張力值大約為額定張力的30%（與帶鋼進(jìn)入張力值相似），務(wù)必依照帶鋼張力自動(dòng)功能投入臨時(shí)停車(chē)張力且在傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定的時(shí)候執(zhí)行。

4.3 控制帶鋼速度

（1）設(shè)定酸洗入口段速度：聯(lián)動(dòng)啟車(chē)機(jī)組和帶鋼焊接完成之前，開(kāi)卷機(jī)和處理器的穿帶速度（最大60m/min）選擇，以及NO.1糾偏輥壓輥、NO.1張力輥和壓輥速度選擇，這兩種速度選擇被設(shè)定控制且能夠同時(shí)以不同的帶鋼速度運(yùn)行。完成帶鋼焊接且聯(lián)機(jī)啟動(dòng)機(jī)組后，只可以運(yùn)行相同的帶鋼速度，并以NO.1張力輥速度作為入口段正常運(yùn)行的基準(zhǔn)速度。

（2）設(shè)定酸洗工藝段速度：傳動(dòng)轉(zhuǎn)向輥、拉矯機(jī)及NO.4糾偏輥壓輥為同一速度基準(zhǔn)，而整個(gè)酸洗機(jī)組和工藝段在正常運(yùn)行的速度基準(zhǔn)是拉矯機(jī)的NO.3張力輥速度。

（3）設(shè)置酸洗出口段速度：機(jī)組中具有相同速度基準(zhǔn)的是圓盤(pán)剪段NO.4張力輥和碎邊剪，同時(shí)出口段正常運(yùn)行的速度基準(zhǔn)是NO.4張力輥速度。

4.4 帶鋼跟蹤控制

（1）控制活套：監(jiān)視和控制活套位置，依照出入口帶鋼速度及加速度算出活套位置的預(yù)定值，然后除以帶鋼股數(shù)得到實(shí)際位置值，從而實(shí)現(xiàn)帶鋼定位功能。

（2）跟蹤焊縫：焊縫跟蹤依次到月牙剪位置、圓盤(pán)剪位置、軋機(jī)入口。

（3）跟蹤鋼卷：處理帶鋼鋼卷號(hào)、寬度、厚度、延伸率等數(shù)據(jù)。

4.5 控制工藝段和出口段

（1）控制拉矯機(jī)：一般由拉矯機(jī)NO.3與NO.2張力輥的速度差值計(jì)算得到拉矯機(jī)張力，而NO.3張力輥與主傳動(dòng)電機(jī)的主令速度有關(guān)。通常操作拉矯機(jī)的方式包括張力方式（以張力傳動(dòng)方式控制負(fù)荷平衡來(lái)保持延伸率傳動(dòng)實(shí)際力矩的恒定值）、延伸率功能不投入方式（預(yù)設(shè)定延伸率傳動(dòng)的速度與變形程度初值為0）、延伸率功能投入方式（根據(jù)延伸率來(lái)預(yù)設(shè)定延伸率傳動(dòng)速度）這三種，而延伸率的實(shí)際測(cè)量和顯示與操作方式無(wú)關(guān)。

（2）控制圓盤(pán)剪段：為了讓碎邊剪有微量的牽引速度，機(jī)組速度要比預(yù)設(shè)的碎邊剪速度略小一點(diǎn)，也就是基本設(shè)定值與偏移量的和。

（3）控制NO.1和NO.2出口活套：①NO.1出口活套的控制可以積累在圓盤(pán)剪段由于插入更換刀刃或月牙剪沖月牙停車(chē)時(shí)由工藝段帶進(jìn)來(lái)的帶鋼。如果圓盤(pán)剪段速度小于工藝段速度，工藝段速度會(huì)在NO.1出口活套達(dá)到設(shè)定套量位置后降低至爬行速度值，操作工此刻能夠令工藝段與圓盤(pán)剪段的速度相同或者停止工藝段。②NO.2出口活套的控制可以在圓盤(pán)剪段因插入更換刀刃或月牙剪沖月牙停車(chē)時(shí)將足夠的帶鋼輸送給軋機(jī)，從而將積累的帶鋼保存下來(lái)。NO.2出口活套的套量少于設(shè)定位置時(shí)，開(kāi)啟爬行速度按動(dòng)運(yùn)行按鈕而非保持按鈕，圓盤(pán)剪段便開(kāi)始加速且運(yùn)行速度等于工藝段速度與加速度的和，NO.2出口活套到達(dá)設(shè)定套量位置時(shí)速度降低且與軋機(jī)入口一同運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)一定要掌握，才能夠確保其使用合理。本文總結(jié)了冷軋酸洗機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法和應(yīng)用要求，可供今后參考。

參考文獻(xiàn)

[1]邢楓.熱鍍鋅機(jī)組速度控制系統(tǒng)的研究[J].冶金設(shè)備.2018（02）.78

[2]杜艷玲，于光遠(yuǎn)，徐斌，萬(wàn)永健.熱鍍鋅表面鋅凸起的成因及其形成機(jī)制[J].中國(guó)冶金.2018（05）.35

（作者單位：河鋼樂(lè)亭鋼鐵有限公司）