自動分卷模型在冷軋的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋玉倩

河鋼集團(tuán)唐鋼信息自動化部 河北唐山 063000

鋼鐵是支撐國家發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的工業(yè)脊梁,也是反映一個國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志[1]，自動化在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用也逐漸擴(kuò)大。唐鋼高強(qiáng)汽車板鍍鋅線主要以高強(qiáng)度汽車板及家電用鋼為主產(chǎn)品，用戶對鋼卷重量范圍要求及其嚴(yán)格，使用操作工手動分卷容易造成分卷不均，在生產(chǎn)節(jié)奏緊湊、生產(chǎn)計(jì)劃改變時容易發(fā)生分錯卷、忘分卷等事故，若將該批次的產(chǎn)品發(fā)給用戶，將會給唐鋼帶來極大的負(fù)面影響。為保證分卷后的重量符合用戶要求，我們研究設(shè)計(jì)了以信息化、自動化相結(jié)合為手段實(shí)現(xiàn)鋼卷自動分卷功能，從根本上解決分卷不均的問題，減輕操作工負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)效率。

1 過程控制自動化系統(tǒng)簡介

唐鋼高強(qiáng)汽車板鍍鋅產(chǎn)線過程控制自動化系統(tǒng)介于一級系統(tǒng)和MES系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)的傳輸過程中起著承上啟下的作用，其系統(tǒng)配置如下：

服務(wù)器型號：Hp ProliantDL388G8

CPU型號：Intel? Xeon? E5-2609 v2

網(wǎng)卡個數(shù)：2個

使用系統(tǒng)：win7 SERVER2008R2 Service pack1

2 自動分卷模型設(shè)計(jì)

2.1 自動分卷功能構(gòu)成

根據(jù)生產(chǎn)條件，由過程控制自動化系統(tǒng)接收到MES系統(tǒng)發(fā)的PDI信息后，通過分卷模型計(jì)算得到每個子卷的剪切模式和剪切長度，以報(bào)文的形式發(fā)給一級供生產(chǎn)使用。其構(gòu)成如圖1所示：

圖1 自動分卷功能構(gòu)成圖

PDI信息（Personal Data Interchange），即個人數(shù)據(jù)交換。一般表示為兩個或多個個體之間的通信交換。在高強(qiáng)汽車板鍍鋅線主要是用來傳遞鋼卷的原始數(shù)據(jù)，包括寬度、厚度、長度、重量、出口寬度、出口厚度、延展率、上下鋅層厚度、涂油代碼、屈服強(qiáng)度等鋼卷的基本數(shù)據(jù)信息[2]。

2.2 分卷模型觸發(fā)

分卷模型設(shè)計(jì)在過程控制自動化系統(tǒng)中，當(dāng)鋼卷通過無人天車自動上卷到入口步進(jìn)梁后，會觸發(fā)分卷模型第一次計(jì)算；鋼卷上線后在出口飛剪處剪完帶頭，一級會給過程控制自動化系統(tǒng)發(fā)送5180報(bào)文，過程控制自動化系統(tǒng)接收到報(bào)文中鋼卷剩余長度后計(jì)算接下來的剪切模式（按長度剪切）和剪切長度，并通過5020報(bào)文發(fā)給一級；每切完一卷后，一級會再次給過程控制自動化系統(tǒng)發(fā)送新的5180報(bào)文，過程控制自動化系統(tǒng)接收到新的報(bào)文中鋼卷剩余長度后再次計(jì)算接下來的剪切模式（按長度剪切）和剪切長度，并通過5020報(bào)文發(fā)給一級，直到母卷的長度不能供再次分卷，過程控制自動化系統(tǒng)會自動把剪切模式改成按焊縫剪切并發(fā)給一級。

2.3 分卷模型計(jì)算

用戶的用卷要求是以重量為范圍，因現(xiàn)場是根據(jù)長度跟蹤剪切，所以過程控制自動化系統(tǒng)分卷模型會根據(jù)延伸率公式把重量換算成對應(yīng)的長度值進(jìn)行計(jì)算。模型計(jì)算需要PDI信息中的鋼卷長度、入口寬度、重量、光整機(jī)延展率、上表面鋅層厚度、下表面鋅層厚度以及用戶要求重量范圍等數(shù)據(jù)，其計(jì)算公式如圖2所示：

圖2 分卷模型計(jì)算公式

得到最大、最小剪切長度后，根據(jù)一級發(fā)的5180報(bào)文中的剩余長度優(yōu)選計(jì)算分兩卷是否符合用戶要求范圍，如超出最大剪切長度再計(jì)算分三卷是否符合用戶要求范圍，以此類推，直到母卷生產(chǎn)完成。如遇到特殊情況，即：去完帶頭后的剩余長度不夠分兩卷，系統(tǒng)會判斷該卷不分卷，剪切模式按焊縫剪切并發(fā)給一級；另外一種情況是分完一卷后，剩下的長度不足以再分兩卷，但是分一卷還超出范圍，根據(jù)系統(tǒng)分卷規(guī)則第二卷將不再分卷，因此這種情況會分一個小卷和一個大卷。

3 分卷實(shí)例

例如：某卷規(guī)格為3.05＊1259，長度773m，重量23.14t，上下鋅層厚度均為40g，延展率為2%，用戶要求重量6-9t。代入公式計(jì)算得出生產(chǎn)需要的最大、最小剪切長度，如圖3所示：

圖3 代入數(shù)據(jù)后計(jì)算公式

由圖3可以看出該卷生產(chǎn)時最大剪切長度為312m，最小剪切長度為208m。生產(chǎn)中經(jīng)過現(xiàn)場軋制延伸、切掉帶頭后，剩余長度為801m，按此分兩卷，每卷長度為400.5m，不符合要求范圍（208m-312m）。因此，按照分卷的規(guī)則，將此卷再計(jì)算分三卷，每卷剪切長度為267m，符合要求范圍（208m-312m）。切完第一卷后剩余長度為512m，因此第二卷剪切長度為256m，符合要求范圍（208m-312m），剩下長度為第三卷。

后期驗(yàn)證：生產(chǎn)完成后在出口步進(jìn)梁5號鞍座設(shè)有稱重裝置，此母卷第一子卷重量為7.74t，第二子卷重量為7.41t，第三子卷重量為7.2t，均符合用戶要求范圍（6-9t）。經(jīng)過此功能的應(yīng)用，鋼卷重量得到了均勻剪切，符合了用戶要求，從根本上解決了分卷不均的問題，保證了鋼卷高質(zhì)量交貨。

4 結(jié)語

自動分卷模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，解決了卷重不均問題，更精準(zhǔn)地滿足了客戶需求，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線分卷自動控制，減輕了操作工勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。為更好的服務(wù)客戶打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。