高速線材活套器自動控制及故障處理

郭靜棣，展寶磊，孫永濤

（山鋼股份萊蕪分公司 棒材廠，山東 萊蕪271104）

高速線材活套器自動控制及故障處理

郭靜棣，展寶磊，孫永濤

（山鋼股份萊蕪分公司 棒材廠，山東 萊蕪271104）

以高速線材軋機間活套器的自動控制為對象，介紹在活套形成過程中監測系統、級聯調系統的配合過程，對自動級聯速差修正及動態速降補償進行分析，提出控制方案。針對活套器在使用過程中存在的問題，結合生產現場提出的故障處理方法，基本解決因活套因素產生的廢鋼及質量缺陷，提高了產品質量。

高速線材；活套器；自動控制；故障

1 前言

活套是安裝在高速線材連軋機組中軋、預精軋相鄰機架之間的裝置，用來調節金屬流量平衡，保證連軋過程中作用于紅料之間張力的恒定，消除各機架之間張力波動，建立良好的堆拉鋼關系，保證產品的軋制質量。山東鋼鐵新疆公司建有1條摩根五代高速線材生產線，精軋十架次集體傳動，要保持各機架金屬秒流量相等，機架間就要采用微張力軋制技術，因此給來料外形尺寸提出較高的要求。預精軋、中軋之間要采用無張力軋制技術，以保證料型的外觀質量，因此，高線活套器的精準工作就十分重要。

2 線材活套器自動控制

活套器調節用在軋件斷面小、易于形成活套的區域，其基本控制原理是：用活套掃描傳感器，對活套位置進行測量，并與設定值進行比較，然后根據其偏差值ΔL，通過級聯調系統調節上游機架速度，使套量維持在設定范圍，保證無張力軋制。活套長度、套量、套量變化計算如下［1］：

式中H為活套高度，L為活套原始長度，H1為初始套高，H2為終止套高。

2.1 活套調節控制過程

活套的形成和調節是由監測系統和級聯調系統來完成的。監測系統包括熱金屬檢測器、脈沖發生器等，當監測系統檢測到軋件頭部進入下一機架時起套輥立即升起，同時前面的機架開始升速，活套掃描器參加速度調節。當活套高度達到設定值時，前面機架電機速度恢復到原給定值，此時進入自由活套控制過程；當軋件的尾部離開前面第二個機架時，活套前第一個機架開始降速進行收套；當軋件尾部到達活套前第一個機架時，起套輥立即收回。需要說明3點：1）活套輥在這里只是用來支托軋件活套和對活套進行導向控制；2）活套輥的動作不是瞬時的，在觸發升降動作時，必須考慮電氣或氣動的延遲時間，這可以通過定時器來完成；3）活套輥裝置為氣動［2］。

2.2 速度設定自適應

活套調節器產生的速度修正信號實際上反映了速度設定的誤差，這種誤差能經過自動級聯方式對全線軋機速度進行修正。自適應系統在每根鋼軋過之后，取其穩定部分加以保存，并應用于下一根鋼，在頭幾根鋼軋過之后，全線的速度匹配關系將逐漸趨于合理，于是產生了切合實際的或者說成熟的軋制數據。由于修正這些誤差占用了系統有限的調節范圍（調節范圍一般為±10%），使系統適應隨機因素的調節能力下降。為解決這一矛盾，設有速度設定自學習按鈕，利用成熟的軋制數據，對原設定的各機架速度給定值進行刷新，各機架的可調節范圍得以平均化。在理想情況下，各機架修正信號的平均值應為零，留有充分的調節范圍應付隨機擾動，從而使整個軋線的工作更加穩定可靠。

2.3 動態速降補償

當軋件頭部進入軋機時，傳動系統的固有特性會形成動態速降，如不及時恢復，將對連軋機生產造成嚴重干擾。如軋件頭部在進入下一機架之前，前一機架主電機的動態速降還處在恢復過程中，未恢復到穩態運行，則前后機架的動態過程將相互重疊，破壞了正常設定的相鄰機架間的速差關系，使軋件產生堆拉交替現象，引起張力大幅度波動，擾亂了正常的連軋程序。為了減少軋機的動態速降、減少軋材的活套量和拉伸程度，在控制系統軟件中設有基準值補償功能，在速度設定時，只需要在原設定值增加一個速降量Δn，并在動態速降結束時再從設定值中剔除所增加的速降量部分。從而實現動態補償功能。沖擊速度補償的量一般為軋機額定速度的3%～5%。對于需要做活套調節控制的機架，一定的沖擊速度將有助于形成機架間的初始活套，初始套量的大小可通過改變沖擊速度補償值Δn進行控制。沖擊速度補償值設定在軋制程序中，操作人員可通過計算機鍵盤或鼠標器進行在線修改。

3 故障處理

1）活套起套過快或過慢，是由于活套延時設置不對或起套條件設置的上游軋機咬鋼信號值過高導致的，應將起套延時時間縮短，降低過鋼信號上值。

2）活套落套過快或過慢，是因為延時設置不對、氣閥故障或電磁閥線圈磁化而導致的失磁慢。過快時，應檢查信號，重新設置延時時間；過慢時，可先手動分析氣閥故障還是線圈故障，最好使用單向氣閥。

3）活套抖動大，是因為每條軋線軋制規格較多，起跳輥、前后壓輥磨損位置不同，軋件運行中磨損部位阻擋，造成軋件改變運行方向，形成軋件抖動；活套器底座緊固件松動，造成活套器偏轉，使得軋件偏離軋制線，造成軋件抖動，嚴重的造成堆鋼事故。在機架之間設置定位標記，經常檢查軋制線與標記的偏差，及時糾正；及時更換或焊補磨損輥輪，防止阻擋偏離。

4）活套掃描器故障，原因是活套器工作環境較差，強光、水蒸氣、雜物阻擋、固定支架松動，造成活套掃描器信號檢測不穩。應用測試棒檢查活套信號反饋因素，判斷問題起因；活套掃描器鏡頭清潔，特別在冬季要求勤測試；制作活套掃描器通風管道，防止雜物侵入。

4 結 語

級聯調速及自適應系統時刻伴隨活套形成的全過程，控制精度高低影響軋機間微張力恒定，對產品質量提高、通條尺寸的穩定都起到關鍵性的作用。直徑6.5 mm線材卷取時頭6圈、尾8圈尺寸不圓度由應用前0.4 mm減少到應用后0.25 mm，其他通條尺寸穩定在0.15 mm以內，同時頭尾折疊、耳子等軋制缺陷基本消除。高速線材活套器自動控制及故障處理成功應用于山東鋼鐵新疆公司高速線材生產線，活套使用平穩可靠，產品質量得到客戶的好評。

［1］ 李曼云.小型型鋼連軋生產工藝與設備［M］.北京：冶金工業出版社，1999.

［2］ 趙元國.軋鋼生產機械設備操作與自動化控制技術—實用手冊［M］.北京：中國科技文化出版社，2005.

TG334.9

B

1004-4620（2017）05-0072-02

2017-09-06

郭靜棣，男，1964年生，2012年畢業于遼寧科技大學冶金工程專業。現為山鋼股份萊蕪分公司棒材廠工程師，主要從事軋鋼工藝設計、質量管理等工作。