濟鋼1 700熱軋卷取模型的應(yīng)用與完善

蔡立

（濟南鋼鐵集團總公司，山東濟南250101）

濟鋼1 700熱軋卷取模型的應(yīng)用與完善

蔡立

（濟南鋼鐵集團總公司，山東濟南250101）

詳細(xì)介紹了濟鋼1 700ASP的卷取模型的系統(tǒng)組成和控制原理；結(jié)合濟鋼1 700 ASP現(xiàn)場實際情況，闡述了卷取模型的應(yīng)用調(diào)試方法；并針對實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的涉及到卷取模型的各種問題，給出了相應(yīng)的解決思路和完善方案。

CSU卷取二級模型卷形控制熱連軋

濟鋼1 700ASP（中薄板坯連鑄連軋熱扎生產(chǎn)線）是濟鋼“十五”發(fā)展規(guī)劃的重點項目之一，是濟鋼建設(shè)國際先進、國內(nèi)一流的板材精品基地的重要技術(shù)支撐。生產(chǎn)線年設(shè)計能力250萬t，是由鞍鋼總承包設(shè)計、安裝、調(diào)試的，是國內(nèi)第一條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ASP生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線于2006年1月16日熱負(fù)荷試車成功軋制第一卷帶鋼，同年8月份產(chǎn)量完成21.1萬t，順利達到設(shè)計生產(chǎn)能力。

大部分熱軋生產(chǎn)線卷取部分的自動化控制完全集合在電氣一級，卷取自動化控制部分相對于精軋控制部分來說比較直觀、簡化，沒有自學(xué)習(xí)和迭代反復(fù)計算等大量數(shù)據(jù)的交互，在PLC環(huán)境下，可以實現(xiàn)編程控制。加之現(xiàn)有PAC控制器的數(shù)據(jù)庫和過程控制等優(yōu)點，使得卷取主令控制和液壓控制可以在電氣一級實現(xiàn)。

濟鋼1 700ASP的模型控制是由鞍鋼技術(shù)人員在原三菱模型的基礎(chǔ)上，消化吸收，最終自主研發(fā)的。卷取的自動化控制分二級和一級兩部分。卷取模型（CSU）是根據(jù)板坯的鋼種以及帶鋼的鋼種、厚度、寬度來計算卷取區(qū)的各物理量，并且為卷取機、輸出輥道和其他卷取區(qū)設(shè)備設(shè)定適當(dāng)?shù)闹担员ＷC帶鋼的高效卷取和良好的卷取形狀?？刂茀?shù)由二級模型CSU計算后下發(fā)給一級，一級接受二級數(shù)據(jù)后實現(xiàn)其主令控制和液壓AJC控制。

1 系統(tǒng)組成和時序

1.1 系統(tǒng)組成

濟鋼1 700ASP CSU計算與輸出輥道和卷取機相關(guān)的速度超前率和滯后率、助卷輥和夾送輥的輥縫設(shè)定、卷筒的設(shè)定單位張力和最小設(shè)定單位張力、側(cè)導(dǎo)板開口度、卸卷小車的等待位置，并確定AJC以及其他設(shè)定數(shù)據(jù)。圖1表示卷取二級模型功能關(guān)聯(lián)。

圖1 功能關(guān)聯(lián)圖示

1.2 時序

（1）第一次卷取設(shè)定。當(dāng)帶鋼頭部在粗軋最后一道次到達粗軋機出口測溫儀時，開始進行第一次卷取設(shè)定計算。

（2）第二次卷取設(shè)定。當(dāng)帶鋼頭部到達精軋機入口測溫儀時，開始進行第二次卷取設(shè)定計算。

2 CSU模型計算

2.1 輸入處理

從層別文件和常數(shù)文件中讀取原始數(shù)據(jù)和操作工輸入的數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)為接下來的設(shè)定計算準(zhǔn)備了輸入數(shù)據(jù)。

原始數(shù)據(jù)是指鋼卷號、鋼種、目標(biāo)帶鋼尺寸等；計算數(shù)據(jù)是指LOT NO.各機架出口厚度（來源于精軋計算結(jié)果）；常數(shù)一般指設(shè)備常數(shù)等；層別數(shù)據(jù)（在讀層別數(shù)據(jù)前，按鋼種、厚度、寬度確定層別號）是指超前率、滯后率、極限數(shù)據(jù)、材料屬性數(shù)據(jù)等；實際數(shù)據(jù)是指實際反饋的寬度輥縫等。

2.2 輥縫設(shè)定計算（見表1）

表1 CSU輥縫計算的設(shè)定項及目標(biāo)部件

2.2.1 助卷輥輥縫

助卷輥可以準(zhǔn)確地將帶鋼頭部送到卷筒周圍，并以適當(dāng)壓緊力將帶鋼壓在卷筒周圍，對帶鋼施加彎曲加工，使其變成容易卷取的形狀，并以壓尾部來防止帶鋼尾部上翹和松卷。助卷輥輥縫設(shè)定公式是：

式中：WrgSet（i）為第i號助卷輥輥縫設(shè)定值，mm；HcPri為鋼卷目標(biāo)厚度，mm；AwrLay（i）為第i號助卷輥輥縫系數(shù)，%，助卷輥輥縫系數(shù)是按鋼種、厚度、寬度分類的層別數(shù)據(jù)。

2.2.2 夾送輥輥縫

夾送輥設(shè)置在卷取機入口側(cè)，將帶鋼頭部引入卷取機，同時當(dāng)帶鋼尾部拋出精軋機后，在夾送輥與卷筒間形成一定的張力，并通過對夾送輥輥縫的調(diào)整，獲得良好的卷形。夾送輥輥縫的設(shè)定公式為：

式中：PrgSet為夾送輥輥縫設(shè)定值，mm；HcPri為鋼卷目標(biāo)厚度，mm；AprLay為夾送輥輥縫補償值，mm（夾送輥輥縫系數(shù)是按鋼種、厚度、寬度分類的層別數(shù)據(jù)）。

2.3 卷筒力矩設(shè)定計算

當(dāng)帶鋼頭部纏繞到卷筒上之后，帶鋼以一個恒定的張力纏繞。卷取機張力控制時，主要考慮張力力矩、彎曲力矩、摩擦力矩、隨卷徑變化的轉(zhuǎn)動慣量補償和加減速時的動態(tài)補償力矩。CSU張力計算的設(shè)定項和目標(biāo)部件見表2。

表2 CSU張力計算的設(shè)定項和目標(biāo)部件

2.3.1 卷筒最小設(shè)定單位張力

卷筒最小設(shè)定單位張力計算公式為：

式中：m_tens為卷取最小設(shè)定單位張力，kg/mm2；tskcon為張力基本增益（存儲于常數(shù)文件）；tcp［i］con為張力計算參數(shù)（常數(shù)文件）；hsh為熱尺目標(biāo)厚度，mm；hsw為熱尺目標(biāo)寬度，mm；sgglay為張力鋼種增益（存儲于層別文件）。

2.3.2 卷取設(shè)定單位張力

卷取設(shè)定單位張力計算公式為：

式中：mdts為卷取設(shè)定單位張力，kg/mm2，tbiaslay為最小設(shè)定張力與設(shè)定張力的差值（層別文件），kg。

2.3.3 錐度補償系數(shù)

錐度補償系數(shù)計算公式為：

式中：ccl為各機架間帶鋼換算成出口厚度之后的長度，m；dist_stdcon為機架間距離（常數(shù)文件），mm；stand_countcon為機架數(shù)（常數(shù)文件）。

2.4 壓力設(shè)定計算（見表3）

表3 CSU壓力計算的設(shè)定項和目標(biāo)部件

夾送輥壓力計算公式為：

式中：prp為夾送輥壓力，kN；csh為精軋實際冷態(tài)厚度，mm；wcpri為目標(biāo)寬度（層別數(shù)據(jù)），mm；prprth[i]con為厚度計算閾值（常數(shù)數(shù)據(jù)），mm；prcplay為計算參數(shù)（層別數(shù)據(jù)）；prsplay為鋼種參數(shù)（層別數(shù)據(jù)）；prwef[i]con為寬度有效系數(shù)；PR_Press_Gain為公式中的中間量。

3 卷取模型的不足和完善

此套模型在開產(chǎn)3年的使用過程中，運行情況良好，計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。但是隨著公司產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整和市場對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品外形的要求日趨嚴(yán)格，就需要卷取模型的數(shù)據(jù)計算更加精確、更加適合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝，所以我們對卷取模型進行了一些修正完善，并且增加了一些新的計算程序，重新進行了編譯。

3.1 側(cè)導(dǎo)板壓力控制程序開發(fā)

在原有自動化控制系統(tǒng)中，側(cè)導(dǎo)板在執(zhí)行完兩次短行程壓靠到帶鋼邊緣之后，操作側(cè)側(cè)導(dǎo)板固定位置，傳動側(cè)側(cè)導(dǎo)板由操作員手動夾持。

如此控制規(guī)程的優(yōu)點是在實際生產(chǎn)過程中，操作員可以根據(jù)現(xiàn)場的卷形情況適當(dāng)調(diào)整側(cè)導(dǎo)板壓力，以改善卷形；缺點也非常明顯：卷形會因為不同班組的操作員的操作水平優(yōu)劣而變化較大，尤其在生產(chǎn)管線鋼等高級別產(chǎn)品時，側(cè)導(dǎo)板不但要保持帶鋼對中中心線，還要承擔(dān)一部分張力，生產(chǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)側(cè)導(dǎo)板整體向一側(cè)偏離，側(cè)導(dǎo)板開口度的波動也較大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。我們查閱資料，分析現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)側(cè)導(dǎo)板承擔(dān)總張力的比例確定側(cè)導(dǎo)板壓力，在二級模型中加入了側(cè)導(dǎo)板恒壓力計算，根據(jù)鋼種、厚度、寬度分層別對側(cè)導(dǎo)板壓力進行計算、設(shè)定。

壓力計算公式如下：

式中：sgp為側(cè)導(dǎo)板壓力計算值，10-1t；mdts為設(shè)定單位張力，kg/mm2；fric_coeffcon為側(cè)導(dǎo)板與帶鋼之間的摩擦系數(shù)（常數(shù)文件）；sgpctlay為側(cè)導(dǎo)板承擔(dān)總張力的比例。

恒壓力控制首先在中厚規(guī)格產(chǎn)品上投用，投用之后側(cè)導(dǎo)板的位置較穩(wěn)定，有效地控制了帶鋼的運行軌跡。圖2，圖3分別展示壓力控制功能投用前、后的兩側(cè)側(cè)導(dǎo)板的水平位移量。

3.2 夾送輥輥縫程序完善

生產(chǎn)初期，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的逐次推進，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，尺寸變化較大，又出現(xiàn)以下問題：夾送輥輥縫是通過減去一個設(shè)定的層別數(shù)apr來計算，而在同一個厚度層別內(nèi)，產(chǎn)品目標(biāo)厚度可以不同，那么被減去的參數(shù)apr所占帶鋼目標(biāo)厚度的比例是不同的，尤其在接近同層別上下極限閾值時，當(dāng)apr占帶鋼目標(biāo)厚度較小時，輥縫設(shè)定過大，導(dǎo)致夾送輥夾持帶鋼不充分，彌補不了兩側(cè)輥縫偏差，而且夾送輥無法形成足夠大的壓力使帶鋼充分屈服彎曲，從而進一步導(dǎo)致帶鋼錯層、跑偏。

圖2 壓力控制投用前的側(cè)導(dǎo)板位移PDA

圖3 壓力控制投用后側(cè)導(dǎo)板位移PDA

我們結(jié)合現(xiàn)場實際需要，將輥縫程序完善如下：

式中：prgset為夾送輥輥縫設(shè)定值，mm；hsh為帶鋼目標(biāo)厚度熱尺寸，mm；prgpercentlay為輥縫所占目標(biāo)厚度的比例。

程序修改之后，輥縫值能更好地貼近現(xiàn)場要求，彌補夾送輥雙側(cè)輥縫偏差，落實夾送輥壓力，使帶鋼充分屈服。實施半年多以來，與夾送輥控制相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量問題明顯改善，排除產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相關(guān)因素，次品率基本穩(wěn)定在0.6%。

圖4表示自2009年7月調(diào)試投用側(cè)導(dǎo)板壓力控制之后的一年之內(nèi)錯層質(zhì)量次品率的變化情況。

圖4 錯層問題次品率的變化趨勢

4 結(jié)語

在濟鋼1 700ASP卷取模型的調(diào)試和應(yīng)用過程中，遇到了很多困難，通過先學(xué)習(xí)Openvms系統(tǒng)程序調(diào)試方法，后掌握現(xiàn)場工藝要求，最后調(diào)試、完善卷取模型，使得卷取模型控制結(jié)果比較良好，降低并穩(wěn)定了相關(guān)次品率，為我們提供了豐富的程序編譯和現(xiàn)場工藝經(jīng)驗，也對其他使用這套模型的廠家的卷取模型控制提供了一定的指導(dǎo)意義。

［1］孫一康.帶鋼熱連軋的模型與控制［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002：85-122.

［2］唐荻.我國熱連軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)進步20年［J］.軋鋼，21（6）：10-14.

（編輯：胡玉香）

Abstract：The structure and controlling theory of the coiling model of Jigang 1 700 ASP were introduced in this paper.Then taking the actual into account,and talking howto use the model and how to perfect it.And in combination with actual situation,we expound the rationale of the LEVEL 2 coiling model and perfecting and application of coiling model of Jigang 1700 hot mill in the ASP mode.

Key words:CSU,LEVEL2 coiling model,coiling controling,hot milling

Perfection and Application of Coiling Model of Jigang 1 700 ASP Hot Mill

CAI Li
（Ji-nan Iron&Steel Group Co.,Ji-nan 250101,China）

TP273；TG335.11

A

2010-08-22

1672-1152（2011）01-0026-04

蔡立（1982-），男，在濟鋼熱連軋廠自動化部從事熱軋數(shù)學(xué)模型開發(fā)與維護工作，助理工程師。Tel：13964145498,E-mail:caili0714@163.com