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(jiān)測系統(tǒng)、級聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的配合過程，對自動級聯(lián)速差修正及動態(tài)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(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場提出的故障處理方法，基本解決因活套因素產(chǎn)生的廢鋼及質(zhì)量缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)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(yù)精軋相鄰機架之間的裝置，用來調(diào)節(jié)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(guān)系，保證產(chǎn)品的軋制質(zhì)量。山東鋼鐵新疆公司建有1條摩根五代高速線材生產(chǎn)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(shù)，因此給來料外形尺寸提出較高的要求。預(yù)精軋、中軋之間要采用無張力軋制技術(shù)，以保證料型的外觀質(zhì)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(diào)節(jié)用在軋件斷面小、易于形成活套的區(qū)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(shè)定值進行比較，然后根據(jù)其偏差值ΔL，通過級聯(lián)調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)上游機架速度，使套量維持在設(shè)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(diào)節(jié)控制過程

活套的形成和調(diào)節(jié)是由監(jiān)測系統(tǒng)和級聯(lián)調(diào)系統(tǒng)來完成的。監(jiān)測系統(tǒng)包括熱金屬檢測器、脈沖發(fā)生器等，當監(jiān)測系統(tǒng)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(diào)節(jié)。當活套高度達到設(shè)定值時，前面機架電機速度恢復(fù)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(dǎo)向控制；2）活套輥的動作不是瞬時的，在觸發(fā)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(shè)定自適應(yīng)

活套調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的速度修正信號實際上反映了速度設(shè)定的誤差，這種誤差能經(jīng)過自動級聯(lián)方式對全線軋機速度進行修正。自適應(yīng)系統(tǒng)在每根鋼軋過之后，取其穩(wěn)定部分加以保存，并應(yīng)用于下一根鋼，在頭幾根鋼軋過之后，全線的速度匹配關(guān)系將逐漸趨于合理，于是產(chǎn)生了切合實際的或者說成熟的軋制數(shù)據(jù)。由于修正這些誤差占用了系統(tǒng)有限的調(diào)節(jié)范圍（調(diào)節(jié)范圍一般為±10%），使系統(tǒng)適應(yīng)隨機因素的調(diào)節(jié)能力下降。為解決這一矛盾，設(shè)有速度設(shè)定自學習按鈕，利用成熟的軋制數(shù)據(jù)，對原設(shè)定的各機架速度給定值進行刷新，各機架的可調(diào)節(jié)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(yīng)為零，留有充分的調(diào)節(jié)范圍應(yīng)付隨機擾動，從而使整個軋線的工作更加穩(wěn)定可靠。

2.3 動態(tài)速降補償

當軋件頭部進入軋機時，傳動系統(tǒng)的固有特性會形成動態(tài)速降，如不及時恢復(fù)，將對連軋機生產(chǎn)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(tài)速降還處在恢復(fù)過程中，未恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)運行，則前后機架的動態(tài)過程將相互重疊，破壞了正常設(shè)定的相鄰機架間的速差關(guān)系，使軋件產(chǎn)生堆拉交替現(xiàn)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(tài)速降、減少軋材的活套量和拉伸程度，在控制系統(tǒng)軟件中設(shè)有基準值補償功能，在速度設(shè)定時，只需要在原設(shè)定值增加一個速降量Δn，并在動態(tài)速降結(jié)束時再從設(shè)定值中剔除所增加的速降量部分。從而實現(xiàn)動態(tài)補償功能。沖擊速度補償?shù)牧恳话銥檐垯C額定速度的3%～5%。對于需要做活套調(diào)節(jié)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(shè)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(shè)置不對或起套條件設(shè)置的上游軋機咬鋼信號值過高導(dǎo)致的，應(yīng)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(shè)置不對、氣閥故障或電磁閥線圈磁化而導(dǎo)致的失磁慢。過快時，應(yīng)檢查信號，重新設(shè)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(guī)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(zhuǎn)，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(shè)置定位標記，經(jīng)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(huán)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(wěn)。應(yīng)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(jié) 語

級聯(lián)調(diào)速及自適應(yīng)系統(tǒng)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(chǎn)品質(zhì)量提高、通條尺寸的穩(wěn)定都起到關(guān)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(yīng)用前0.4 mm減少到應(yīng)用后0.25 mm，其他通條尺寸穩(wěn)定在0.15 mm以內(nèi)，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(yīng)用于山東鋼鐵新疆公司高速線材生產(chǎn)線，活套使用平穩(wěn)可靠，產(chǎn)品質(zhì)量得到客戶的好評。

［1］ 李曼云.小型型鋼連軋生產(chǎn)工藝與設(shè)備［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

［2］ 趙元國.軋鋼生產(chǎn)機械設(shè)備操作與自動化控制技術(shù)—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(yè)于遼寧科技大學冶金工程專業(yè)?，F(xiàn)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(shè)計、質(zhì)量管理等工作。