冷軋廠新型軋機電氣控制系統及板型控制機械結構

蘇智

摘 要：太鋼冷軋廠最新森吉米爾軋機主要軋制光亮板，文章介紹了軋機電器自動化系統及自動厚度及板型系統為了使光亮板的板型更好，這臺軋機在設計階段提出除了BC輥控制凸度外，AD輥也設計了凸度軸承及齒條，同時參與板型凸度控制，這種控制方式可以擴大板型凸度控制的調節范圍來改善產品板型

關鍵詞：冷軋；板型凸度控制；不銹鋼BA板

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0099-02

太原鋼鐵公司于最新上馬一臺新型冷軋帶鋼可逆式森吉米爾軋機（光亮板）控制系統非常先進本文介紹了軋機的電器控制系統及關鍵的板型控制系統軋機的上馬是使我廠產品質量與產量轉型提升的關鍵因素之一，為了能使軋鋼產品帶材板型能夠提升，軋機設計了AD輥同BC輥同時控制板型的策略，使板型控制范圍更寬，同時功能細化AD輥用于控制彎輥BC輥用于控制傾斜和偏差，實際的控制效果達到了需求。

1 總體介紹

軋機型號：ZR21 AN65”；

最大軋制力：13 000 kN；

最快速度：1 200 m/min；

可以軋制原材料為300，400系列的熱軋鋼卷；

最大寬度1 650 mm，最小寬度1 000 mm；

最大鋼卷重量30 t；

最大入口厚度6 mm；

軋制后最小厚度0.3 mm；

最高速度可達每分鐘1 200 m。

軋機的總體PLC及傳動系統圖，如圖1所示。

分為三級控制系統：①LEVEL0：傳動控制；②LEVEL1：基礎自動化；③LEVEL2：過程控制。

2級系統：過程控制級：①初始數據的輸入；②軋制表計算；③數學模型；④數據采集和處理；⑤模型自適應

1級系統：基礎自動化：①順序控制；②張力、速度控制；③AFC板型控制；④AGC厚度控制。

0級系統： 傳動控制系統： ①主傳動SM150； ②輔助傳動S120系列。

2 厚度控制系統

自動厚度控制在森吉米爾軋機上應用于帶鋼的厚度控制，要求目標厚度的達標基于自動厚度控制，這也是帶鋼最重要的指標之一。基于秒流量的厚度控制使軋機厚度控制非常可靠。由于熱軋工藝因素帶來規律性的厚度偏差，另外冷軋加工時卷筒偏心，摩擦，及溫度因素也能帶來厚度偏差。軋制過程中應該將，冷軋熱軋導致的厚度偏差分別矯正。因此在軋機傳動單元補償了由于卷筒偏心鉗口造成的厚度波動，合并秒流量控制。以下幾點是主要的厚度偏差因素：①鋼卷偏心；②帶尾張力丟失；③軋制帶頭帶尾溫度偏差；④帶鋼冷卻不均。

帶鋼厚度的偏差矯正可以使用調整輥縫位置也可以使用張力調整，自動厚度控制由以下幾部分組成：①秒流量控制；②前饋控制；③后饋控制；④軋制效率補償；⑤矯正系數。

AGC的控制輸出信號主要由前饋，后饋控制以及其他補償功能決定，這些矯正值正反饋疊加于執行器上，執行機構一是輥縫位置，二是前張力。

3 秒流量控制概念

秒流量基于理論是無論何時帶材流入輥縫的體積同流出的體積都是一樣的。帶材的體積計算是通過帶鋼橫截面積乘以入口出口的速度，冷軋時帶鋼寬度方向不會改變公式如下：

入口出口的速度測量通過激光測速或者高分辨率的編碼器，秒流量控制和前后饋使用同一執行機構，兩者之間協調合作，秒流量控制能夠預算出輥縫和出測厚儀之間的米數的計算誤差，提高前后饋的動態響應精度。在帶鋼到達測厚儀及帶鋼零速時系統已將采集數據。因為閉系統將在出口側產生速度提升，出口卷取機要設定加速偏差以防加速時產生張力波動。以上所述是秒流量的主要特性。

帶鋼厚度偏差還是用前后饋前饋控制補償入口側短時偏差，通過輥縫和前張力卷筒執行偏差補償。后饋控制記錄軋機出口側的厚度偏差，之后反饋給輥縫執行機構，無法補償短時偏差。

4 板型控制系統

4.1 系統簡介

這臺軋機同其他軋機相比板型控制系統極為特殊，增加了BC輥凸度控制。著重描述本軋機的板型控制系統。

普通二十輥森基米爾軋機有二十輥組成其中支承輥8根，二中間輥6根，一中間輥4根（可以橫向串動調節邊部板型）工作輥2根同帶鋼表面接觸，其中帶鋼中間部位板型控制需要使用7段凸度調節下圖給出了BC輥及AD輥的結構說明。

軋機整體機械結構如圖2所示。

其中主壓下由BC輥前后兩個主壓下齒條帶動其他八段齒條帶動BC輥凸度控制另外兩側AD輥凸度齒條帶動AD輥參與控制凸度

4.2 機械結構比較

下面針對普通BC輥控制凸度的SENDZIMIR軋機和BC及AD輥控制的SENDZIMIR軋機做一個結構上的比較。如圖3所示。

以上兩圖分別從正面及剖面說明BC輥主壓下齒條及凸度齒條的位置。普通SENDZIMIRL軋機只使用AD輥作為一個整體偏心輥使用，用于預設輥系位置也就是圖一中沒有AD輥兩側齒條的普通股軋機。

冷軋廠12號軋機使用AD輥不僅作為整體偏心使用，AD輥外側每一段另加偏心軸承及齒條從而使AD輥同BC輥協同控制凸度，擴大了凸度控制的范圍。使系統能夠更有效自由地調整所需板型。

4.3 控制方式比較

普通SENDZIMIR軋機只有BC輥凸度可以調節，從板型控制理論上它得同時兼顧彎輥控制，傾斜控制，每段間的偏差控制。往往不能使每種控制都能完美，存在死區。

冷軋廠12號軋機控制方式多元靈活切換，可針對實際板型進行調整。實際的控制方案是AD輥負責彎輥控制，BC輥負責傾斜及偏差控制，這樣BC輥就能保持更平滑，生產人員可以手動干預BC，及AD控制，以調節帶尾不規則板型。實際軋制控制板型曲線，如圖4所示。

圖中顯示了一中間輥的竄動用于調節帶鋼邊部板型，AD輥凸度控制齒條，BC輥凸度控制齒條，圖形右邊是控制方式選擇， AD輥彎輥控制 BC輥傾斜控制BC輥彎輥控制一中間輥上下輥竄動。圖中右上角柱狀圖顯示了每種控制方式的控制偏差。從此板型控制界面中我們可以看到實際板型狀況，控制閉環狀態，以及一些鋼卷輔助信息

4.4 實際應用結果

本軋機已經于2012年3月熱負荷試車，生產出的產品來看板型及厚度明顯好于普通SENDZIMIR軋機的產品，實際板型指標小于2I單位，普通軋機達到8I即為合格。退火冷線試過軋機料時板型極佳。

參考文獻：

[1] 潘久純.二十輥軋機及高精度冷軋帶鋼生產[M].北京：冶金工業出版 社，2003.

[2] 王邦文.森吉米爾軋機[J].金屬世界，1988，（4）.