热轧轧机

热轧轧机（精选7篇）

热轧轧机 篇1

热轧机温度控制系统由可逆轧机温度控制系统和连轧机温度控制系统组成。它们之间采用高速工业以太网通讯方式进行数据传输, 高温测量传感器的信号通过现场总线传送到温度控制单元, 计算机通过数学模型的信息处理, 输出控制信号, 控制轧机电机传动系统的速度和喷射系统流量, 实现带材的温度控制在允许的范围内。

下图为热轧机计算机控制系统:

热轧机轧制过程中, 可逆轧机和连轧机的带材温度变化, 直接影响带材的质量和板形, 所以, 为了保证连轧机能轧制出优质的产品, 精确控制可逆轧机出口转移坯料的温度是非常必要的。但是, 需要考虑与温度控制相关的主要问题:带材宽度、不同的合金和用途。它们对温度控制的要求是不同的。特别是不同的合金, 轧制过程中, 带材的温度变化是不同的。考虑到上述问题, 首先在可逆轧机出口安装了带材温度控制系统, 其包括:控制计算机系统、喷射系统、温度检测系统。

可逆轧机温度控制过程:

可逆轧机出口安装了冷却带材的喷射装置, 喷射设备分区控制, 每个区域的喷嘴控制阀可以独立控制。另外, 一个高温检测传感器T1安装在喷射区的入口侧, 另外一个高温检测传感器T2安装在喷射区的出口侧。带材温度控制过程中, 预先设定冷却液的流量、温度和喷射区域, 当带材通过喷射区时, 又控制计算机控制带材的移动速度、冷却液的流量和喷射时间, 带材通过喷射区的速度是根据喷射区入口高温传感器T1的测量温度偏差进行修正的, 带材通过喷射区时, 将导致带材温度下降, 并且, 温度下降的多少是由带材通过喷射区域的速度和时间长短决定的.速度控制由过程控制器完成, 因此, 带材的温度能精确控制。

带材向前控制:喷射区入口的高温传感器T1测量带材进入喷射区时刻的温度, 并且, 将温度信号通过现场总线传输到过程控制计算机, 计算出该时刻带材的速度和进入喷射区的温度测量点的间隔。

带材向后控制:带材温度由喷射区出口的高温传感器T2测量, 根据带材出口的目标温度与设定温度比较偏差, 通过比例、积分控制对轧制速度进行修正, 调节温度测量点的间隔。

可逆轧机温度控制的结果, 带材在整个长度方向的温度偏差在正负5℃的稳定状态。

下图为可逆轧机带材温度控制图:

连轧机的带材温度控制过程:

连轧机温度控制系统中, 连轧机的速度控制是预设定控制。连轧机F1#机架的入口安装了一个高温测量传感器T3, 用来检测连轧机入口带材的温度, 根据温度的测量值, 过程控制计算机通过计算机内部的数学模型预设轧制速度控制基准。F3#机架的出口安装了一个高温测量传感器T4, 用于测量最终带材出口的温度, 两个高温传感器的测量值通过现场总线传送到计算机控制系统与目标温度值比较, 对轧制速度基准进行反馈修正。连轧机轧制时, F1#机架入口带材的温度和F3#机架出口的带材温是不同的, 温度变化范围在正负150℃左右, 校正轧制速度和反馈温度控制是为了更有效地控制带材长度方向的温度更接近目标温度, 带材的温度直接影响带材表面的光洁度和深度冲压性能。

由于带材与冷却液、轧辊之间的热传递, 造成热量的变化, 影响出口带材温度的控制, 所以, 连轧机入口带材的温度衰减和波动用于温度负反馈控制, 校正每个机架的轧制速度基准。更好地控制带材的温度更接近目标温度。

下图为连轧机温度控制系统块图:

热轧机带材温度控制系统的应用, 有效地改善了产品的质量, 特别是不同的合金材料, 保证了带材沿长度方向上温度偏差控制在允许的范围, 提高了合金材料的性能。

热轧精轧机交叉辊控制 篇2

关键词：热轧,PC轧机,交叉辊控制

0 引言

随着社会的发展和生活质量的提高, 用户对各种带钢产品的需求量显著增加, 对钢铁产品质量、品种、性能方面的要求也越来越高。板形精度是热轧带钢的一项主要的质量指标和决定产品市场竞争力的重要因素。由此板型控制对于热轧线来说是至关重要的, 本文主要介绍PC轧机在基础自动化方面的板型控制——交叉辊的控制方案。包括正常轧制时, 交叉角根据L1/L2设定值自动定位功能;换辊时, 结合换辊步骤打开/关闭3mm功能;维护时, 单动或联合点动交叉头功能;换辊前或轧制零调时, 自动归0功能;以及测量交叉头间隙功能;并结合现场实际情况实现单侧打开/关闭3mm。

1 概述

某热轧精轧机组F2~F7采用PC轧机, 成对轧辊交叉, 即上支撑辊与上工作辊作为一对, 下支撑辊和下工作辊作为一对, 交叉角控制范围0~1.5°。上下交叉头各由一个电机控制, 入口或出口交叉头可单独动作, 依靠对应离合器和抱闸的开闭实现。上下两对辊组轴线的垂直面相交成一个很小的角度, 从而得到很大的辊凸度。偶数机架交叉辊始终往带钢轧制正方向交叉, 奇数机架的交叉辊始终往带钢轧制反方向交叉。

方向定义:RM方向=入口方向=PLG读数为负值DC方向=出口方向=PLG读数为正值

轧辊交叉系统的主要目的是改变辊缝形状, 使距轧辊中心越远的地方辊缝越大。这种设计的板凸度控制功能与采用带凸度的工作辊相同, 通过调整轧辊交叉角度即可对凸度进行控制。凸度与交叉角关系式:

式中, b为带钢宽度, mm;θ为交叉角度。Dw为工作辊直径, mm。

交叉辊的主要控制设备有2个电机 (上交叉辊电机、下交叉辊电机) ;4个离合器 (上入口离合器、上出口离合器、下入口离合器、下出口离合器) ;4个抱闸 (上入口抱闸、上出口抱闸、下入口抱闸、下出口抱闸) 。位置反馈有4个PLG;紧急限位8个, 每个交叉头设置入口和出口紧急限位。交叉头动作时随动设备有入口回拉缸、出口回拉缸, 交叉追随, 出口上切水板、出口下切水板。

1.1 PC轧机控制方案

1.1.1 模式说明

交叉头工作模式共分四种: (1) A模式: (自动状态) 处于轧制或轧机运转状态下, 且PC未处于运转状态; (2) B模式: (运转状态) 出侧交叉动作; (3) C模式: (运转状态) 入侧交叉动作; (4) D模式: (手动状态) 换辊状态或手动状态。

交叉头模式模式切换后, 对应回拉缸、交叉追随、出口上切水板和出口下切水板状态也发生变化;

1) 回拉缸控制。方案如图2所示。2) 交叉追随、出口切水板控制。方案如图3所示。

1.1.2 位置与角度转换

目标凸度与交叉角角度存在一定关系, 因此L1/L2对交叉辊的设定值为角度;而L1控制对象及位置检测都是位置;角度与位置的转换关系如下:

式中:

θ为交叉角角度;a为轧机中心线与交叉头中心的距离, mm;S为交叉角平均位置,

1.1.3 交叉角设定

交叉角设定主要用于正常轧制时, 根据L1/L2设定值通过APC进行交叉角动作, 完成角度自动定位, 见图4。

主要有以下几个步骤:

1) A/B/C/D模式切换指令:切至B模式 (TO DEL) 或C (TO ENT) 模式;

2) 所有离合器高力矩;

3) 所有抱闸打开;

4) 上下交叉头动作;

5) A/B/C/D模式切换指令:切至A模式;

6) 所有抱闸关闭。

1.2 交叉头打开/关闭3mm

交叉头的开闭在换辊时使用, 结合换辊步骤打开/关闭3mm, 在辊座与交叉头之间留出足够的间隙, 见图5。

打开3mm步骤:

1) A/B/C/D模式切换指令:切至D模式;

2) 离合器指令:上出口离合器高力矩, 下出口离合器高力矩;

3) 抱闸:上出口抱闸打开, 下出口抱闸打开;

4) 交叉头动作:上出口和下出口交叉头向设定3mm位置动作;

5) 抱闸:上出口抱闸关闭, 下出口抱闸关闭;

6) 离合器指令:上入口离合器高力矩, 下出口离合器高力矩;

7) 抱闸:上入口抱闸打开, 下入口抱闸打开;

8) 交叉头动作:上入口和下入口交叉头向设定-3mm位置动作;

9) 所有抱闸关闭。

关闭3mm步骤, 见图6:

1) A/B/C/D模式切换指令:切至D模式;

2) 离合器指令:上入口离合器低力矩, 下入口离合器低力矩;

3) 抱闸:上入口抱闸打开, 下入口抱闸打开;

4) 交叉头动作:上入口和下入口交叉头向设定0mm位置动作;

5) 抱闸:上入口抱闸关闭, 下入口抱闸关闭;

6) 离合器指令:上出口离合器低力矩, 下出口离合器低力矩;

7) 抱闸:上出口抱闸打开, 下出口抱闸打开;

8) 交叉头动作:上出口和下出口交叉头向设定0mm位置动作;

9) 所有抱闸关闭。

1.3 单动和联合点动

交叉头单独动作用于入出侧交叉头位置存在偏差的校正。

以下几种点动组合方式:

单独点动:入口上交叉头, 出口上交叉头, 入口下交叉头、出口下交叉头。

联合点动:上部交叉头、下部交叉头、上下交叉头。

1.4 自动归0

换辊和轧机零调开始时都需要交叉角在0位, 在预换辊和零调开始时都会发让交叉辊自动归0的指令。交叉控制方法同2.1交叉角设定, 只是设定值为0, 由换辊或零调触发。

1.5 间隙检测

间隙检测利用电机堵转原理简单确认轧辊轴承座与交叉头之间的间隙, 如图7所示。

偶数机架

1) A/B/C/D模式切换指令:切至B (TO DEL) ;

2) 所有离合器高力矩;

3) 所有抱闸打开;

4) 上下交叉头动作+0.08;

5) A/B/C/D模式切换指令:切至C (TO ENT) ;

6) 所有离合器高力矩;

7) 所有抱闸打开;

8) 上下交叉头动作-0.08;

9) A/B/C/D模式切换指令:切至D;

10) 离合器指令:上入口离合器低力矩, 下入口离合器低力矩;

11) 抱闸:入口抱闸打开;

12) 延时1s;记录此时入口交叉头位置;

13) 入口交叉头向出口以10%速度动作;至少1s, 且上入口交叉头位置两周期内无变化后, 延时500ms, 速度=0并记录此时上入口交叉头位置;下入口交叉头位置两周期内无变化后, 延时500ms, 速度=0, 并记录此时下入口交叉头位置;

14) 离合器指令:上入口离合器高力矩, 下入口离合器高力矩;

15) 抱闸:入口抱闸打开;

16) 入口交叉头恢复锁紧前位置APC速度;

17) 所有抱闸关闭。

奇数机架:

1) A/B/C/D模式切换指令:切至C (TO ENT) ;

2) 所有离合器高力矩;

3) 所有抱闸打开;

4) 上下交叉头动作-0.08�;

5) A/B/C/D模式切换指令:切至D;

6) 离合器指令:上入口离合器低力矩, 下入口离合器低力矩;

7) 抱闸:入口抱闸打开;

8) 延时1s;记录此时入口交叉头位置;

9) 入口交叉头向出口以10%速度动作;至少1s, 且上入口交叉头位置两周期内无变化后, 延时500ms, 速度=0并记录此时上入口交叉头位置;下入口交叉头位置两周期内无变化后, 延时500ms, 速度=0, 并记录此时下入口交叉头位置;

10) 离合器指令:上入口离合器高力矩, 下入口离合器高力矩;

11) 抱闸:入口抱闸打开;

12) 入口交叉头恢复锁紧前位置APC速度;

13) 所有抱闸关闭;

结果:上部间隙为入口向出口动作前上入口交出辊位置-动作后位置;下部间隙为入口向出口动作前下入口交出辊位置-动作后位置。

2 功能改进

根据现场实际使用情况, 结合本钢厂交叉角的机械结构, 完善打开/关闭3mm功能。

现场情况:某钢厂4个交叉头由2个电机控制, 通过切换4个交叉头上的离合器实现4个交叉头的单独动作。轧钢时, 4个交叉头离合器都在H力矩状态, 4个交叉头一起动作;而换辊时打开/关闭3mm, 却是入口侧2个交叉头一起动作, 出口2个交叉头一起动作, 入口和出口离合器不能同时吸合, 但如果离合器出故障, 有一个或一侧的离合器故障, 无法脱开, 交叉头无法打开3mm, 换辊无法顺利进行, 但此情况下不正常影响轧钢;

解决方案:考虑换辊时间、生产节奏, 在HMI的交叉角画面上添加“ENT”和“DEL”两个按钮, 选中后, 执行打开/关闭3mm时, 不执行相应侧的交叉头动作, 并完善接口, 使换辊能够顺利进行。

3 结束语

本文详细介绍了交叉角在基础自动化的控制方案。某钢厂使用上述PC轧机控制方案已稳定运行使用数年, 板型良好, 实践证明本文中介绍的交叉角控制方案效果良好。

参考文献

[1]何一明.PC轧机的工作原理和特性简析[J].武钢大学学报, 1997 (-1) .

铝板热轧机的液压AGC控制 篇3

1 液压AGC的特点

液压AGC即液压压下厚度自动控制系统, 是利用电液伺服阀直接控制压下缸的位置, 使轧辊保持恒定的辊缝。它具有以下特点: (1) 安全可靠, 操作灵敏。由于AGC液压缸行程5～20mm, 可调范围大, 因而具有过载保护功能, 伺服阀控制灵敏可靠。 (2) 液压系统采用标准液压元件, 通用性好, 简化了机械结构, 同时较机械传动效率高。 (3) 惯性小, 响应快, 控制精度高。由于AGC缸等运动部件的惯性比电机的小, 它的加速度大, 可达120mm/s2, 压下速度可达5mm/s, 系统频率可达15Hz以上。与电动压下相比较其优越性见表1。 (4) 采用液压压下可以根据需要改变轧机的当量刚度, 实行对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制。

但是液压AGC系统比较复杂, 设备制造精度高, 一旦出现故障, 查找排除比较困难。尤其对油的污染特别敏感, 因此, 在维护中需非常注意。

2 液压AGC设备的组成

2.1 油箱。

全部采用不锈钢焊接而成, 容积1500L, 采用46#抗磨液压油, 为保证油的洁净度和温度, 系统设有自循环过滤 (过滤精度5μm) 和冷却装置。采用一台双联叶片泵, 利用大流量泵进行自循环。在油箱上配有高、低液面控制器及电接点式温度表, 以保证正常油面高度和温度。同时在操纵台上的工控机界面上设有报警显示。

油管采用不锈钢管和高压软管。

2.2 主泵站由两台高性能恒压柱塞泵组成, 一台工作, 一台备用。

电机地脚固定采用弹性缓冲垫, 可有效降低振动。高压泵的吸口装有限位开闭器, 可保证当吸口开闭器没打开时无法起动主泵。泵的出口有精密的双筒过滤器 (可手动切换, 过滤精度10μm) 。出口并联两个63L蓄能器, 保证泵站的压力恒定和油缸快速动作时补油。

2.3 阀前过滤块等部件。

为进一步保证伺服阀不被污染, 在阀前各装有一个高压过滤器 (过滤精度3μm) 。为保证伺服阀的压力恒定, 在阀的入口并联一个6.3L的蓄能器。在这个过滤块上还装有一个高压油瓶, 高压油瓶主要是在实现恒压力轧制时, 为更好地保证板材的板形而增设的。

2.4 伺服阀与压下缸部件。

伺服阀通过阀块安装在压下缸上, 据资料介绍, 当伺服阀与压下缸之间的配管从6m缩短到3m时, 系统的频率可以从10Hz提高到15Hz。因此, 采用将伺服阀直接装在压下缸上, 经过验证效果很好。伺服阀采用MOOG72系列, 流量96L/min (7MPa) , 压力可达31.5MPa。该阀精度高, 动作快, 性能稳定、可靠, 寿命长, 国内有与其相近似的阀可替代进口产品。在此阀块上还有压力传感器、安全阀及控制高压油瓶与压下缸相连通的电磁球阀。

压下缸装在牌坊窗口顶部, 在压下缸的活塞中间安装位移传感器, 活塞缸体材质都是S30Cr2Ni2Mo锻钢, 表面镀铬, 镀层厚度0.05～0.07mm。油缸密封选用进口材质的同轴密封圈, 其特点是摩擦阻力小, 低速起动性好, 寿命长 (可达3～4年) 。

3 液压AGC系统的控制原理。

如图1所示, 液压AGC系统的工作过程如下:

首先由给定电位器 (即位置信号给定装置) 预给定初始辊缝调整信号5, 此信号经放大器输入电液伺服阀4, 伺服阀将控制液压缸1的动作, 同时位置传感器将液压缸运动的位移量转变为电信号反馈到位置比较器5, 与给定的值相比较, 直到液压缸的行程达到给定值So时才停止动作, 此时即达到原始辊缝的设定值。

然后根据轧件的给定厚度, 预先输入与给定厚度相应的轧制力P0, 在轧制过程中, 轧制力发生变化, 输入压力比较器9与给定的轧制力P。比较后, 即可输出轧制力波动值dp, 给压力和位置转换器6转换成机座的弹性变形波动量dp/C, 调节系统装置7将调节系数CP与dp/C相乘后, 即可输出根据规定的机座定效刚度, 应该补偿的轧辊辊缝调整量CP×dp/C。

1-液压缸;2-位置传感器;3-压力传感器;4-电液伺服阀;5-位置比较器;6-压力和位置转换器;7-调节系统装置;8-综合比较调节器;9-压力差运算器

上述的压力反馈回路和位置反馈回路的信号均输入综合比较调节器8中, 只要调节器8有信号输出, 电液伺服阀就根据这一输出信号是液压缸动作, 直到偏差信号为0, 液压缸才停止动作, 此时, 轧机按规定的机座等效刚度进行了一次轧辊辊缝的调整。

在压力反馈回路中, 给出不同的辊缝调节系统Cp就能使轧机突现出“恒辊缝”控制到各种软特性控制的厚度控制。如果将位置反馈回路断开, 仅使轧制力P与给定的轧制力Po相比较, 使系统保持P=Po, 这就是恒压力控制。

4 2000热轧机AGC电控系统的组成

图2是2000热轧机的压下控制原理图, 在2000轧机中有自动和手动两种控制方式, 操纵工可以按工艺要求选择自动或手动方式。在自动和手动控制中, 液压AGC都可实现定压和定位两种功能。选择自动控制和手动控制的区别在于:自动控制是每道次的压下量、轧制力是按一张预先排好的轧制表来执行的;手动控制是由操纵工按照经验设定每道次的压下量和轧制力。这两种控制方式都可实现机架的弹跳补偿。

4.1 定压控制。

当操作者通过选择开关K选到定压控制方式时, 此时, 压力反馈回路接通位置反馈为开路。是压力闭环, 属恒压控制。此时轧机并不调整由于坯料厚差所形成的轧件厚差, 此时轧件的板形最好。在2000热轧机上, 轧制力的给定是通过操纵台上的调节器输入给定的。如在轧制中产生压差将通过控制器、放大器、伺服阀来保证油缸压力恒定。在实际生产中, 轧制力不宜太大, 此时板形较好。一般自动控制很少使用。

4.2 定位控制。

当选择开关K选到定位控制时, 压力反馈回路开路, 位置反馈回路接通, 此时实现位置闭环。此时的厚控原理按照h=s0+Δp/c+Δs0

式中:h——轧后轧件厚度;

s0——原始辊缝;

ΔP/c——轧机经人工零位预压靠后的弹跳补偿;

Δs0——轧件在轧制中产生的厚差。

按照工艺特性, 对不同的合金板材, 可选择两种偏差补偿。

(1) 选取调节系数C0=0, 此时轧件厚差完全不补偿, 辊缝不调整, 保持恒定辊峰; (2) 选取调节系数C0在0～1之间, 此时轧件厚差按照C0的选取值不同, 对厚差进行部分或全部补偿。在2000热轧机经现场调试选取C0值在0.5～0.85之间, 轧出的板材偏差较小, 另一方面系统也较稳定。

由于2000热轧机是可逆轧机, 在坯料轧制中, 仅在轧制成品板材最后两道次时投入AGC进行厚差控制补偿。

结语

2000热轧机改造中增设液压AGC控制系统后, 功能进一步增加, 轧机的控制精度进一步提高, 产品的精度和质量明显提高。与原系统相比, 有许多新增功能, 例如可实现手动和自动程序控制, 并具有自动测定轧机刚度程序和自动靠零程序功能。系统软件采用施耐德Machbus plus操作系统, 功能强大, 操作方便。工控机选用质量可靠性能稳定的研华工控机。经过此次改造该轧机的装机水平及自动化程度都大为提高。

摘要：介绍了铝板热轧机液压AGC系统的控制原理以及AGC的几种控制方式。

宽厚板热轧机电流环的改进 篇4

单机架宽厚板热轧机为可逆式轧钢设备, 因为需要抢温、控温, 所以电机起动、制动频繁[1], 就必须强调调速系统有快速的跟随性, 这样才能在充分利用设备能力的前提下提高生产效率。这对电气系统的要求是在起制动时电流要大, 但过渡过程结束后电流要迅速降为稳定值。根据反馈规律, 在系统中引入电流反馈, 形成电流环后, 可实现这一目的[2]。

1调速系统中电流环的组成

电流环是由电流采样、电流变换器、电流调节器等部件组成的一个回路。其中电流采样通过电流互感器测量交流电流转换为直流电流来实现[3], 电流变换器采用全国联合设计的LB-1, 整流后将电流信号转换为电压信号。电流调节器为PI调节器[4], 将反馈信号与给定信号比较后放大, 其框图如图1所示。

2双闭环系统中电流环的作用

2.1 起动过程中的作用

直流电机的过载能力为额定值的1.5～2倍[5], 这样就可充分利用电机的过载能力, 在起动过程中, 把电流限制在最大值, 能使过渡过程时间最短。按电流的变化过程及特点, 起动过程分为3个阶段[6]。如图2所示, 在0～t1阶段, 电流调节器给定值最大, 电枢电流迅速上升至最大值Iam, 称之为电流上升阶段。在t1～t2阶段, 电流维持在最大值附近, 转速线性上升。在t2～t3阶段, 系统已经达到稳态转速, 电流讯速下降, 但转速在动态力矩作用下继续上升, 形成一个惯性上升超越而后又调节的过程, 于是出现了衰减振荡, 然后趋于平稳。

2.2 抗干扰的调节作用

调速系统最主要的扰动信号有两种:电网电压变化的扰动和负载变化的扰动。当负载力矩变化时, 相当于电动机负载电流Id的变化, 由图1可以看出其作用点位于电流环外, 所以主要靠转速环来调节。但是电流环对电网电压波动有很好的抗干扰性, 电网电压的波动首先引起Ud0的变化, 由于位于电流环内, 电流调节器立即起调节作用维持电流。由于电流环的惯性远小于转速环, 其调节响应速度较快。此时转速由于机械惯性没有多少变化, 因此转速波动不明显。例如电网电压降低, 其调节过程为:

Ud0↓→Ia↓→Iif↓→Uif↓→ΔUi>0→Uc↑→Ud0↑→Ia↑

3电流的采样原理

在电气系统中, 其整流为两组可控硅组成三相桥式, 采用直流侧反并联的接线方式, 电枢回路串有电抗器, 但没有续流二极管。测量交流侧电流可以很好地反映直流侧的电流, 因为交流侧有效值Ia与直流侧整流电流Id之间有一定的比例关系, 在三相桥式中Ia=0.816Id。其电路图如图3所示[7]。

比例关系为:Uif∝If∝Ia′∝Ia∝Id。电流互感器变比固定, 反馈电阻固定, 可推算出电流反馈系数αi。

3.1 电流互感器

由于标准电流互感器[8]的二次侧额定电流为5 A, 不能直接接整流元件, 以免烧毁整流元件和负载电阻, 可经过第二级5 A/0.5 A的专用互感器, 或直接用二次侧为0.5 A的非标准互感器。在实际使用中, 因型号或实际参数不一致会引起反馈电流在整流后的波头大小不一样, 如图4所示, 影响了测量精度。

3.2 电流互感器的选用方法

在选用时要注意三个电流互感器尽可能是同一厂家同期产品、型号一致、准确度等级一样、负载阻抗相同。在使用一段时期后, 要注重检查电流互感器的接线是否松动, 阻抗值及其线性度是否一致。

3.3 反馈电阻

因为选用电流互感器的二次侧电流为0.5 A, 所以电阻要选用功率较大的金属膜电阻或线绕电阻, 有利于散热, 不易烧断。如果电阻烧短, 则电流环将开环运行。原电路板设计的反馈电阻, 随着温度的不同, 阻值有较大的变化, 这会引起电流反馈系数的变化。反馈系数增大使系统的起动电流减小, 快速性降低, 反馈系数减小容易引起系统的过电流, 严重时因超调量过大引起系统振荡。我单位地处西北, 冬夏温差大, 室内夏季最高温度达到40 ℃, 而冬季最低温度达到5 ℃, 电流反馈系数的变化相当大, 必须经常性精调反馈电阻。

3.4 反馈电阻的改进

经过后期的实践摸索, 反馈电阻改用绕线式电阻, 具有较低的温度系数, 阻值精度高, 稳定性好, 耐热耐腐蚀。在实际中改用RX27-1-5W水泥绕线电阻, 环境温度变化后, 电阻的阻值变化不大, 有利于电流反馈系数的稳定, 有利于系统的稳定。

4零电流检测的作用

在电气系统中采用逻辑无环流, 这就要求正反两组变流器切换时必须保证电枢电流降为零。当系统从正转运行开始制动时, Ug为零, ΔUi为限幅值, 由于电枢电感的存在, 仍需保持正组开放, 以便进行本组逆变。只有在实际电流降到零时, 才可以封锁正组, 开放反组, 然后电流得以反向, 进行反组发电制动, 否则会造成逆变失败。为了解决这一问题需要引入零电流电平检测器[9]。电气系统采用的电流变换器, 将模拟信号转换为数字信号, 其组成如图5所示。该电路为一电压比较器, 反馈电流信号由R1, R2输入与W3的负偏置电压进行比较。当输入信号超过的负偏置时, 输出为高电平, 判定电枢回路有电流, 否则判定电枢回路没有电流 (或忽略不计) , 输出为低电平。

在实际应用中, 当电动机电枢电流断续宽度为1～2 ms, 才认为电流确已断续, 可以认为没有电流。根据我们的经验, 当电流小于5 A时, 也可以近似认为没有电流。通过电流反馈系数及各电阻值可以推算出W3的负偏置电压, 此偏置电压对零电流检测具有非常重要的意义。引起负偏置电压漂移的因素主要有两个:温度变化和直流稳压源波动。

根据轧机运行的经验, 因零电流检测引起的故障率很高, 总结的规律如下:

负偏置电压太大 在制动过程中首先是本组逆变, 当电流很大时比较器已翻转, 封锁本组脉冲, 势必会造成逆变失败。

负偏置电压太小 当本桥逆变已结束, 电流已断续, 而比较器因负偏置电压小翻转很慢, 会引起电动机无制动。如果负偏置电压太小在干扰信号严重时, 会导致比较器一直输出为高电平, 造成换向逻辑无法换向, 只能单方向运行。

改进措施 经过实际使用中, 原电路采用的调整电位器W3为圆形有机实心电位器WS23VR, 现场振动大, 工作很不稳定。现改为W502系列, 其为方形多圈线绕电位器[10], 由于调整行程长, 分辨率高, 稳定性好, 可以很精确地稳定零电流检测负偏置电压。

5结语

通过以上的分析, 电流环在双闭环调速系统中具有相当重要的作用, 因此, 电流环的稳定工作直接影响系统的可靠性。通过以上的改进, 从实际使用来看, 故障率大为降低, 很好地提高了系统的稳定性。

参考文献

[1]王建华.电气工程师手册[M].3版.北京:机械工业出版社, 2007.

[2]黄家英.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社, 2003.

[3]赵明.直流调速系统[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[4]齐志才.自动化仪表[M].北京:中国林业出版社, 2006.

[5]顾绳谷.电机及拖动基础[M].3版.北京:机械工业出版社, 2006.

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[9]邱阿瑞.现代电力传动与控制[M].北京:电子工业出版社, 2004.

热轧轧机 篇5

1 轧制宽展原理:立辊压下和水平宽展

1) 仅有平辊压下:前后端四角部分的金属沿宽度方向流动的约小, 宽前后端四角部分的金属沿宽度方向流动的约小, 宽展变大;前后端沿宽度方向的中间部位易沿轧制方向流动。

粗轧机的短行程控制 (SSC) 和宽度自动控制 (AWC)

2) 仅有宽度压下:仅有宽度压下:辊径与宽度比小。板坯边部两端比中部更大的前滑辊径与宽度比小。板坯边部两端比中部更大的前滑和后滑, 前后两端宽度变窄。

3) 立辊和平辊压下:由于立辊轧制产生的“狗骨”高度在前后两端部位高度在前后两端部位较低, 前后端的欠宽更加明显。

2 热轧带钢宽度变化的规律

1) 板坯头尾收缩由边部侧压引起, 由于缺乏“刚端”没有一个力矩能回牵轧件, 在轧制带坯头部及尾部时将出现两个非稳定段, 经水平轧制后, 带坯头部和尾部的失宽现象加剧。此系统中的“短行程 (SSC, Short StrokeControl) ”技术可以解决这种问题。

2) 斜梢由温度头高尾低引起, 温度高宽展大。

3) 宽度波动, 由板坯上的黑印、水印等引起, 原因是板坯长度方向上加热炉炉轨黑印处温度低, 造成“水印”, 黑印处变形抗力大及板宽方向温差大, 轧制过程宽度产生波动, 自动宽度控制系统中的前馈控制 (FFAWC) 可以较好的解决这个问题。

4) 还有一种宽度波动, 是自由变形所产生, 因受现场设备工况不稳定影响, 从而引起工艺参数波动, 造成板坯延长度方向上的宽度不均匀, 这种偏差变化较缓, 轧制力反馈控制 (RFAWC) 可以解决。

3 热轧设备自动宽度控制系统的组成

带钢立辊设备的设计是电动和液压的系统, 电机采用变频调速, 在每个道次轧制前进接收二级参数, 立辊进行开口度设定, 液压系统用于立辊压力控制, 在每道次轧制时进行动态宽度控制。在电机的传动出轴侧装有编码器用于测量位置反馈, 每个液压缸内装有位置传感器用于动态控制时位置反馈。

自动宽度控制 (AWC) 包括以下几部分:

1) 轧制力控制 (RFAWC) 。当板坯咬入立辊后延迟一短时间 (以获得正确的头部信息) 后, 启动轧制力控制系统, 通过对轧制力的精确测量并保持轧制力在一个固定值 (参考值由L2计算机下发) 来实现对板坯宽度的反馈控制。

2) 头部和尾部短行程控制 (SSC) 。其原理是在板坯到立辊前热金属检测器还没有检测到时, 立辊开口度加大, 待板坯咬入后按照PLC内的函数曲线, 将开口度收小, 并在尾部到来时, 逐步加大开口度。短行程法可减少带钢切头损失率20~25%, 而且还可以显著提高头尾部的宽度精度。

3) 前馈控制 (FFAWC) 。对于某些变化较明显的宽度偏差 (例如板坯低温区) , 采用前馈控制来补偿 (反馈控制效果较差) 。立辊前设置测宽仪, 这是为了FFAWC系统的实现。在某些偶道次轧制完后, 通过测宽仪获得实际宽度偏差分布, 求出立辊辊缝的校准值, 而轧制奇道次时, 再对立辊的开口度进行前馈调节以便使板坯长度方向上的宽度均匀, 不受板坯温差的影响。

4) 动态设定。确定粗轧带坯的目标宽度, 通过自动宽度控制系统构成宽度控制大闭环自适应系统, 是带钢到带钢的不断自适应的过程。为了提高设定精度, 利用水平可逆轧机后的测宽仪, 对倒数第二个奇道次轧制的板坯进行宽度实测, 利用此实测信息, 根据自学习模型, 通过各道次轧制后的自学习功能, 利用上一道次实测值修正下一道次的模型系数, 将上一道次产生的误差分配到下一道次或以后各道次, 从而保证粗轧带钢目标宽精度。是在粗轧可逆轧制内部实现的宽度闭环, 是道次之间的。

4 结语

某热轧厂2250热轧生产线采用了自动宽度控制系统 (AWC) , 本文就其轧制过程中带钢宽度控制策略进行了简要探讨, 通过生产表明, AWC系统宽度控制精度高, 运行稳定。

摘要：对带钢热连轧生产工艺过程中, 带钢宽度控制的起因以及影响最终产品宽度的要素进行了介绍, 并对自动宽度控制系统原理进行了总结。应用结果表明, 该方法能有效地控制产品宽度。

关键词：自动宽度控制,短行程控制,轧制力控制,前馈控制

参考文献

[1]刘玠, 杨卫东, 刘文仲.热轧生产自动化技术.冶金工业出版社, 2004.

[2]刘相华, 胡贤磊, 杜林秀.轧制参数计算模型及其应用.化学工业出版社, 2007.

热轧轧机 篇6

对于热轧带钢产品而言, 一个极为关键的指标就是成品宽度尺寸的精准度。随着现代化生产水平的日益提升, 用户以及后续工序对热轧带钢宽度控制精准度的要求也相应提升。然而由于各种原因, 板宽常出现波动, 为补偿板宽的这种波动, 要求自动化控制系统能对各种扰动进行动态调节, 由此产生了自动宽度控制技术。

1 粗轧自动宽度控制概述

所谓粗轧自动宽度控制, 指的是针对导致粗轧宽度出现波动的相关因素, 利用相应的控制模型及自适应技术, 将成品卷沿全长宽度公差控制在一定的限度之内。实践当中, 粗轧自动宽度控制方法有很多种, 应用较多的主要有自动宽度控制、短行程控制以及前馈宽度控制。

2 热轧板带粗轧机自动宽度控制分析

2.1 基础自动化控制

基础自动化控制主要涉及热轧带钢的头尾短行程控制、前馈宽度控制以及轧制力反馈宽度自动控制这3方面内容。

(1) 带钢头尾短行程控制。

在大侧轧情况下, 板坯的头部及尾部会出现失宽现象, 利用短行程控制技术, 不但可以有效避免该问题, 同时还能进一步提升板带的成材率。短行程控制的基本思路为:在大侧轧宽度调节过程中, 带钢头部及尾部会出现收缩现象, 并生成轮廓曲线;在轧制过程中以该曲线为依据, 同时对辊轧机辊缝进行实时调整, 以确保变化曲线和辊缝变动之间呈反对称关系, 从而使得侧轧失宽量得到补偿;在此基础上, 通过水平轧制处理, 实现对带钢头部及尾部宽度失宽量的有效控制。

当前柳钢1 450 mm热轧带钢粗轧系统控制头尾形状主要采用多项式方式, 多项式控制模型为:

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式中, y为短行程辊缝设定;a (i) 为调节率;l为短行程控制长度;x为控制点距离。

在实践中, 可以用2段或多段直线近似值取代立辊短行程控制曲线。对于短行程曲线而言, 头部断点开口度最大, 该开口度会随着轧制过程的推进而逐渐减小, 最终降至静态开口度, 而尾部的变动情况与此相反。在水平辊不断的轧制过程中, 带钢头部及尾部的形状不规则现象将会得到一定程度的改善。一般情况下, 头尾短行程的头部及尾部之间的距离应控制在1～1.5 m之间;立辊开口度与轧入长度之间具有反相关关系。此外, 为确保SCC (带钢头部和尾部短行程控制) 的切实实现, 要跟踪板坯头尾以及轧入长度, 并对其进行计算, 从而以要求曲线为依据来控制开口度。

(2) 前馈宽度控制。

影响粗轧带钢宽度的因素主要是立辊轧制以及与之紧密联系的水平辊轧制。实施前馈控制主要是对因带钢温度不均衡而导致的宽展差异进行补偿。在实践中, 热金属检测器周边的除磷水蒸气及氧化铁皮等因素会严重影响实测效果的准确性, 为了将环境因素产生的干扰尽可能降到最低限度, 可以对水平辊逆向道次轧制力进行测量, 从而通过该测量结果来间接反映板坯长度方向的温度变动情况。另外, 还可根据该测量结果对水印点位置进行确认, 并对轧下调节量进行计算。以对逆向道次轧制速度的积分为依据, 程序可以获取板坯位置、长度等相关信息资料, 再根据内存地址和测量点位置之间的比例关系, 由内存地址对相应位置的轧制力进行保存。在进行正向轧制的过程中, 以轧制长度为主要依据, 从相应的位置存储器中读取轧制力数值, 先用所读取的数值和平均轧制力数值做减法运算, 再用所得结果与KPWC补偿系数做乘法运算, 此时所得结果即立辊侧轧系统的位置设定点。

(3) 轧制力反馈宽度自动控制。

由于带钢全长的硬度以及温度等相关因素的影响, 在进行立辊轧制的过程中, 立辊轧制力并不是恒定不变的, 而是会发生一定的变化, 从而引发立辊辊缝变动。针对这种情况, 实施轧制力反馈宽度自动控制可以确保负载辊缝保持恒定, 该过程需要利用液压系统对立辊侧轧量进行调节。轧制力反馈控制功能如图1所示, 在结束头部短行程之后, 轧制力已被同时进行了平均处理, 处理完毕的轧制力作为轧制力参考值被保存。在反馈控制过程中, 先对实际轧制力补偿值和参考轧制力补偿值进行求差计算, 将所得的结果与来自过程计算机的KAWC补偿系数进行乘法运算, 最终结果即AWC闭环控制输入。

(4) 动态补偿。

通常情况下, 动态设定功能的适用范围只有一个, 即粗轧区的最末端道次。因此, 为进一步提升设定的粗轧出口宽度精准度, 要重新设置末道次立辊开口度, 所使用的动态设定控制模型为:

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ΔE= (E*-E) ×GDSU

式中, E*为立辊开口度动态设定计算值;B为水平宽展量;W*OUT为最末道次出口侧目标宽度值;WIN为实际测量的立辊入口侧板宽数值;εW为入口宽度偏差的影响系数;εE为立辊辊缝偏差的影响系数;ΔE为立辊开口度的修正值;E为立辊开口度设定值;Bias和GDSU分别为动态设定Bias和动态设定增益。

2.2 过程控制计算机宽度控制

设定计算就是以道次数量、每个道次出入口宽度以及轧制速度等参数为依据, 对侧轧量、轧制力、立辊辊缝以及开口度进行求解。过程控制计算机宽度控制主要完成以下工作: (1) 确定当前所设定的粗轧带钢有关数值。以粗轧带钢的宽度计算模型为依据, 过程控制计算机对所设定的粗轧带钢宽度值进行计算, 然后将板坯送入粗轧机, 待带钢与精轧机分离后, 根据测得的精轧出口宽度, 对模型有关参数进行调整, 进而在下一个板坯被送入粗轧机之前, 由过程控制计算机根据调整的模型参数对下一个粗轧带钢宽度设定值进行计算。 (2) 粗轧道次计划计算。在未将板坯送入粗轧机之前需要先进行道次计划预计算, 即以板坯有关参数、工艺以及粗轧带钢目标值等为主要依据, 确定各道次的轧下量, 并随即向基础自动化控制进行传输。在各个道次带钢轧制结束、获取实际数据之后, 以实际测得的数值为依据来计算相关工艺参数以及自适应系数, 此为道次计划后计算;在预计算及后计算之差无法通过下一道次克服的情况下需要开展道次计划再计算, 即以现有材料数据以及经后计算所获取的适应系数等为主要依据来重新进行厚度设定及宽度设定, 设定完后同样需要向基础自动化控制传输计算结果;最后, 设定短行程, 并对其和前馈宽度控制放大系数进行计算, 同时向基础自动化控制进行传输。另外, 以板坯轧下量、板坯宽度以及材料硬度等参数为依据, 对板坯头部及尾部的变形长度及宽度侧轧量附加值进行计算, 同时向基础自动化控制进行传输;基础自动化控制会对板坯位置进行实时追踪, 调节辊缝。

3 结语

综上所述, 带钢成品宽度尺寸的精准度是评价热轧带钢产品质量的一个极为关键的指标。随着现代化生产水平的不断进步, 用户以及后续工序对热轧带钢的宽度控制精准度提出了更高要求。提高成品宽度控制精度, 对于有效控制切头、切尾以及剪边所导致的耗损, 提升成材率, 控制成本等具有重要意义。实践表明, 粗轧机自动宽度控制的应用在很大程度上提高了宽度控制精度, 同时改善了因板坯头尾宽度变动而导致的宽度偏差现象。

参考文献

[1]田野, 高晓华, 汤建民, 等.基于粒子群遗传优化的热轧带钢头尾宽度控制[J].钢铁, 2011 (1)

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[4]尚剑洪, 丁敬国.短行程控制优化在热轧带钢中的应用[A].第七届 (2009) 中国钢铁年会论文集 (下) [C], 2009

热轧轧机 篇7

最近十年, 中国的钢铁制造行业得到了突飞猛进的发展, 不知不觉中已经成为了世界钢铁产量最多的国家之一。但我们更应该看到, 我国的轧钢技术与其它发达国家的先进水平还有较大差距, 所以, 国内的大型钢铁制造企业不约而同地引进国外的先进轧钢技术和精确的生产设备, 从而大大降低了生产成本, 提高了经济效益, 就这样, 我国慢慢地从生产大国向生产强国迈进。正因如此, 现代的带钢热连轧机越来越趋于自动化、精确化和高速化的方向飞速发展, 久而久之, 企业对带钢热连轧机使用技术的要求不断提高。

热轧带钢的生产过程中, 板坯受到挤压会在各方向上发生一定的延伸和变形。这种变形影响了热轧板卷最终产品的精确度和成功率, 为了使产品更加精确和成功, 就需要在板坯生产过程中, 对板坯初期成型进行有效的宽度控制, 这就用到了sp定宽压力机, 电动立辊和RAWC三套控制系统。这里重点介绍RAWC的设计技术。

1 系统的配置以及工作原理

1.1 RAWC的硬件构成如下

(1) 一级计算机:用于接收二级计算机所计算出的设定值。 (2) 液压控制器:用于设定伺服阀的各个系数并进行高速扫描 (2ms) 。 (3) 伺服阀控制器:4个, 控制伺服阀。 (4) 伺服阀反馈放大器:4个, 反馈伺服阀电流及状态。 (5) 伺服阀:4个。 (6) 磁尺控制器:2个, 此控制器会将磁尺反馈的模拟信号变换为数字信号反馈给液压控制器。 (7) 磁尺预放大器:4个, 放大器是用来放大磁尺的反馈信号。 (8) 磁尺:4对, 反馈液压缸的实际行程。 (9) 压头:1对, 检测立辊轧制力。 (10) 电磁阀:用于快开卸荷。 (11) 一个切断阀:用于切断油路。 (12) 宽度仪:用于测量带钢的实际宽度。 (13) 高温计:用于测量带钢温度, 并对数学模型进行自学习。

1.2 RAWC自动宽度控制技术

1.2.1 头尾短行程控制 (SS-AWC)

在板坯未到达立辊探测器, 液压的伺服机构将开口度加大以便板坯咬入后按事前统计好的曲线, 缩小开口度, 并随着尾部的到来扩大开口度。

1.2.2 轧制力宽度控制 (RF-AWC)

在板坯咬入立辊后对其进行延迟以便获得准确的头部信息, 启动RFAWC, 实现对板坯宽度实时的反馈控制。

1.2.3 前馈宽度控制 (FF-AWC)

是对反馈控制效果较差工序的一种补偿, 在立辊前设置测宽仪以便实现FFAWC。

1.2.4 动态设定 (DSU)

在四辊轧机最后减一道次时通过宽度检测仪检测出带钢纵向上的板宽波动和误差, 并将其传送到基础计算机计算并根据计算结果对SCC2计算机辊缝值重新设置立辊的电动辊缝, 之后液压APC也会按照新的设定进行相应的重新动作, 从而使带钢除了头尾部分, 其余部分的全长按照需要的特定的同一宽度进行轧制。在宽度控制过程中, 整个系统各项参数的确定要对由于立辊压缩所造成的“狗骨头”进行充分和全面的考虑;接着, 在下面进行的水平辊轧制时, 还会产生“再展宽”现象, 也就是说水平辊的宽度将会比一般宽度公式计算出来的结果要大, 这就需要在制造过程中对现场的大批数据进行收集并加以全面的统计, 以便求得“再展宽”之后的实用公式。

1.3 RAWC系统的运作过程

主要由过程计算机、基础自动化机和仪表测量系统组成。各部分的功能各不相同, 主要内容如下: (1) 过程计算机系统。此系统主要的工作是提供立辊辊缝的数学模型, 并对相应的数据进行初步的计算。之后轧机各道次辊缝将被给定。 (2) 基础自动化控制系统。此系统将接受和学习过程计算机系统所计算出的道次给定, 与此同时设定设备的详细运行参数, 并进行简单的计算, 还有就是对电动和液压设备的实时计算。 (3) 仪表测量系统。此系统主要的工作是对板坯的温度和宽度进行实时监测, 将板带边部信息交由上级计算机处理, 并对轧制模型和系统参数进行时刻的动态修正, 与基础自动化控制系统共同完成对辊缝的动态修整。

2 板宽变动的原因及处理办法

2.1 头尾端失宽

在生产过程中随着立辊轧机压下量的不断增强, 在几十米长的带钢上, 头部部分和尾部部分可能会产生五至几十毫米的失宽, 造成这种现象的原因是头部部分、尾部部分和稳定轧制部分的金属在压下时各自的流动方向不同而导致的。因此, 在生产过程中, 为了尽最大可能的消除这种偏差, 所以在AWC系统中采用了“短行程控制 (SSC) ”。

2.2 头部缩颈现象

这种偏差的出现是由于活套的起套过程中所带来的冲击而对带钢所造成的影响。为了消除这一偏差, 在生产过程中, 将“软接触”技术全面应用到了活套控制中。

2.3 水印现象

由于在板坯长度方向上的炉轨黑印处的温度相对较低, 一致造成生产过程中出现所谓的“水印”, 这样的“水印”将在接下来的轧制过程中对带钢的宽度产生陡变的影响。这一偏差就需要用到AWC系统中的前馈控制 (FF-AWC) 来进行消除和克服。

2.4 参数波动

在生产环境中的各种制作工艺条件下, 由于对产品的参数控制, 产生波动, 这种波动将造成带钢全长方向上的宽度不均匀, 而这种变化所造成的偏差较为缓慢, 所以, 可采用AWC系统中的轧制力反馈控制来进行相应的克服。

3 结束语

本文就带钢轧制过程中带钢宽度控制策略进行了详细和全面的讨论, 提出了带钢轧制过程中带钢宽度控制的一系列问题, 并结合研究和实践给出了相对应的宽度控制实现的方法。

实践表明:板宽自动控制系统的成熟运用, 将提高板带宽度的精确性、准确度和均匀性, 从而大大降低带钢头尾的废料切割量, 降低带钢切边所带来的损耗, 降低企业的生产成本, 提高企业的经济生产效益, 为企业带来更多的利润。

板带控制系统结合了各专业各领域的多种技术, 这种系统的采用将使电气、液压、工艺和计算机专业更加紧密地配合, 发挥某个单一专业不能发挥的巨大作用, 削弱了各专业间代沟对于生产制造过程中所造成的不便与不利因素, 淡化了各个专业领域间的界限, 同时又使得控制系统能够应用的领域更加专业、更加广泛。板带控制系统的研究与开发, 对于中国的制造业发展有着举足轻重的影响。

参考文献

[1]梁勤.柳钢1450mm热轧板带粗轧机自动宽度控制分析[J].机电信息, 2013.