首鋼京唐熱軋卷取頭尾跟蹤研究

胡娜 李越

摘 要：卷取是熱軋產(chǎn)線的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，帶鋼的頭部和尾部跟蹤是卷取控制的重中之重，尾部跟蹤出現(xiàn)問題，會直接導致松卷等不良后果，頭部跟蹤出現(xiàn)問題會直接造成堆鋼等嚴重事故，本文研究了造成尾部和頭部跟蹤不良的原因，并提出了改善方案，對后期的生產(chǎn)有積極的指導意義。

關(guān)鍵詞：卷?。桓?；控制

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0091-02

眾所周知，能否穩(wěn)定生產(chǎn)X80及以上產(chǎn)品，是衡量一條熱軋產(chǎn)線控制水平的重要指標。但X80管線鋼的特點是溫度低、強度高、硬度大，軋制過程中松卷、散卷、設備故障等問題頻發(fā)，出現(xiàn)以上問題就會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏，同時也會造成了很大的設備安全隱患。軋制X80管線鋼的難度有目共睹，國內(nèi)同行業(yè)的其他冶金企業(yè)中，軋制X80的難題也沒能得到很好的解決。

而在X80的實際生產(chǎn)中，卷取的控制水平成為制約X80穩(wěn)定生產(chǎn)的瓶頸，具體表現(xiàn)在帶鋼的尾部跟蹤和頭部跟蹤問題：

（1）尾部跟蹤問題：對于卷取機卷鋼過程中松卷問題，經(jīng)過長時間觀察研究，造成帶鋼松卷問題的直接原因是帶鋼張力沒有達到設定要求，張力沒有及時的建立起來，就造成芯軸在卷取帶鋼的過程中產(chǎn)生松卷的現(xiàn)象。

（2）頭部跟蹤問題：在2#卷取機軋制X80鋼種時，下一塊帶鋼準備使用1#卷取機卷鋼，此時1#卷取機自動執(zhí)行踏步動作，由于1#卷取機內(nèi)部沒有帶鋼進入，助卷輥只是一直踏步，助卷輥與芯軸撞擊，扭矩過大會造成助卷輥跳電，卷取機不具備卷鋼條件，影響生產(chǎn)節(jié)奏，隨時有可能造成堆鋼等發(fā)生一系列問題。

1 跟蹤控制機理研究

1.1 尾部跟蹤問題分析

根據(jù)軋鋼工藝控制要求，在軋鋼過程中有速度控制和轉(zhuǎn)矩控制兩種控制方式，其中扭矩控制主用在卷取機卷鋼過程中執(zhí)行的，目的就是為了在芯軸卷鋼的過程中帶鋼有一定的張力存在，帶鋼才能較緊湊的卷鋼成卷，不松卷。對軋制X80產(chǎn)生松卷問題的研究，從現(xiàn)場鋼卷外觀看，內(nèi)圈較緊湊，外圈松，沒有卷緊。內(nèi)圈較緊湊證明在帶鋼頭部進入卷取機時，控制時序及設備運行正常，能夠正常卷鋼；外圈松證明卷取機在帶鋼后半段卷鋼過程中張力不夠，導致松卷現(xiàn)象發(fā)生。

工藝控制時序，頭部進入卷取機時開始由速度控制轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ乜刂?，在整個卷鋼過程中一直為扭矩控制，當帶鋼尾部到達卷取機前設定位置時，執(zhí)行自動定尾時序，因為在帶鋼尾部有卷取機助卷輥壓尾控制時序，自動定尾和扭矩控制是兩種控制，是由不同信號觸發(fā)的，但扭矩控制結(jié)束和自動定尾開始時序都是在帶鋼尾部進入卷取機時開始的，所以在尾部到達卷取機前設定位置時，取消扭矩控制，同樣可以保證帶鋼卷型，不松卷。對于卷取機在卷鋼過程中尾部的檢測，是靠卷取機前熱金屬檢測器HMD檢測的，熱金屬檢測器HMD可以準確檢測出帶鋼溫度為300°以上的鋼種，所以當帶鋼尾部到達HMD位置后可以準備判斷出帶鋼尾部位置，然后計算出帶鋼尾部何時到達設定位置，之后開始觸發(fā)尾部跟蹤等一系列時序，尾部跟蹤主要包括芯軸扭矩控制、助卷輥壓尾控制等，芯軸扭矩控制是由HMD觸發(fā)的，助卷輥壓尾控制是由熱金屬檢測器HMD及冷金屬檢測器CMD觸發(fā)。

查看軋制X80控制時序ODG曲線，帶鋼尾部還沒有到HMD范圍時HMD信號時斷時續(xù)，扭矩控制轉(zhuǎn)換成速度控制，執(zhí)行尾部定尾控制，帶鋼按速度控制卷鋼，這就造成鋼卷松卷現(xiàn)象發(fā)生，HMD信號檢測異常，導致控制時序出現(xiàn)問題，排除熱金屬檢測器的自身問題查看帶鋼溫度曲線，得知此帶鋼溫度低于設定值為200°左右變化，由于HMD信號檢測300°以上，所以當帶鋼溫度低于300°時，HMD檢測信號減弱，易產(chǎn)生無信號，信號消失，使得控制中心自認為到達帶鋼尾部，扭矩控制模式轉(zhuǎn)換為速度模式，由于此后的軋制模式為速度模式，這就保證不了軋制X80時帶鋼在軋制過程中帶鋼產(chǎn)生足夠的張力，張力建立不起來，從而導致松卷問題的發(fā)生。

經(jīng)研究分析，造成松卷的具體過程是帶鋼在頭部進入卷取機，順利產(chǎn)生咬鋼信號，芯軸扭矩達到設定值，在帶鋼后半段，卷鋼的過程中帶鋼溫度低于300°，HMD檢測不到帶鋼，信號消失，尾部跟蹤控制提前，扭矩控制轉(zhuǎn)換為速度控制，開始執(zhí)行尾部定尾時序，此時芯軸由原來的扭矩控制轉(zhuǎn)為ATC控制（自動尾部控制）。帶鋼在芯軸扭矩控制失效后，不能提供帶鋼足夠的張力，這就導致了卷鋼過程中松卷現(xiàn)象的發(fā)生。帶鋼溫度低，扭矩控制轉(zhuǎn)換為速度控制，是導致松卷的根本原因。

1.2 頭部跟蹤問題分析

針對DC2卷取過程中DC1踏步問題，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及查看程序和ODG在線數(shù)據(jù)采集分析：1#卷取機踏步動作的自動執(zhí)行是由于該卷取機開始卷鋼，卷取機計算出帶鋼頭部位置，計算出帶鋼頭部進入卷取機，助卷輥自動執(zhí)行踏步命令。所以說造成沒有帶鋼進入卷取機，卷取機自動踏步問題的原因是由于頭部跟蹤出現(xiàn)問題。

觸發(fā)頭部跟蹤的時序是通過卷取機前熱金屬檢測器HMD檢測到頭部位置觸發(fā)的，當HMD檢測到頭部到達該位置時，觸發(fā)頭部跟蹤，開始計算頭部前進位置，當進入卷取機，達到設定位置后助卷輥開始執(zhí)行踏步命令。根據(jù)現(xiàn)場情況由于當時在軋制X80鋼種，可以確定HMD檢測到的帶鋼頭部是誤信號。查看當時帶鋼溫度曲線，以及HMD信號采集曲線分析，當時由于X80帶鋼溫度低，低于300°，HMD檢測不到帶鋼，誤認為是當前帶鋼的尾部，當帶鋼溫度高于300°以上時，HMD又檢測到帶鋼信號，誤以為是下一塊帶鋼的頭部，由于‘下一塊帶鋼使用1#卷取機卷鋼，所以HMD開始觸發(fā)‘下一塊帶鋼的頭部跟蹤，計算到‘下一塊帶鋼進入1#卷取機后，助卷輥開始執(zhí)行踏步動作，所以就出現(xiàn)了助卷輥自動踏步的現(xiàn)象在沒有帶鋼進入卷取機時。

2 解決方案

2.1 尾部跟蹤問題解決方案

針尾部跟蹤問題，首先是解決對溫度控制的問題，二級對CTC（自動溫度控制），提高層流冷卻對帶鋼溫度的控制精度，達到帶鋼溫度穩(wěn)定，平穩(wěn)，而不是時高時低現(xiàn)象，減少溫度低造成HMD信號消失概率，提高HMD的檢測精度，避免松卷現(xiàn)象發(fā)生。

再就是對一級問題的解決措施，針對一級現(xiàn)在控制時序，優(yōu)化控制程序，確保尾部控制精準，信號可靠。

利用現(xiàn)有的設備對DC2、DC3控制程序進行了修改，在使用DC2在軋制X80時，尾部跟蹤控制由HMD改為DC1前的CMD，由于安裝位置不同，就需要對程序控制上進行參數(shù)修改及程序優(yōu)化，在使用DC3在軋制X80時，尾部跟蹤控制由HMD改為DC2前的CMD，并進行參數(shù)修改及程序優(yōu)化。CMD的優(yōu)勢就是不受帶鋼溫度的影響，能夠提供穩(wěn)定可靠地信號，這就確保了DC2、DC3芯軸扭矩控制的準確性。

通過現(xiàn)場實際軋鋼效果來看非常明顯，完全避免了DC2、DC3在軋制X80鋼種時由于帶鋼溫度低造成松卷現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 頭部跟蹤問題解決方案

頭部跟蹤的踏步問題，其根本原因就是由于HMD信號消失，造成頭部跟蹤異常，無鋼自動踏步。為此研究頭部跟蹤程序，頭部跟蹤的檢測是靠HMD檢測觸發(fā)的，在軋制X80鋼種時HMD檢測信號出現(xiàn)問題，為保證帶鋼頭部檢測精準、可靠，必須將檢測帶鋼頭部的問題徹底解決，如果從控制上進行解決，這就需要在控制程序上找一個可以替代HMD的檢測信號，使用該信號觸發(fā)頭部跟蹤，經(jīng)研究決定使用冷金屬檢測器CMD信號替代熱金屬檢測器HMD信號，由于CMD不受帶鋼溫度影響，可以準確檢測帶鋼頭部、尾部位置，所以說使用CMD時不會因為在軋制過程因為溫度低產(chǎn)生帶鋼尾部、頭部跟蹤誤信號。

在X80軋制時使用CMD代替HMD檢測頭部、尾部信號，由于位置不同，需要對相應的跟蹤距離進行調(diào)試、參數(shù)修改，把跟蹤點有原來的HMD檢測點更改到相應卷取機前的CMD檢測位置上，經(jīng)過對程序修改，實際驗證，軋制X80時卷取機空載踏步現(xiàn)象已經(jīng)徹底解決。

3 結(jié)語

通過對卷取機控制時序及關(guān)鍵控制點的深入研究和精準把控，對頭尾控制不良造成的松卷及堆鋼機理有了深入的認識，通過以上的一系列解決方案，基本解決了高強管線鋼在卷取過程出現(xiàn)的頭尾跟蹤問題，有效遏制的生產(chǎn)機設備事故頻發(fā)的勢頭，為今后的卷取自動化功能精度全投入奠定了良好的基礎(chǔ)。