安鋼熱連軋板型控制系統(tǒng)攻關(guān)

王寶峰 謝鵬 李杰

摘 要：介紹安陽鋼鐵熱連軋板型控制系統(tǒng)的升級改造。通過系統(tǒng)分析原有的平直度儀的使用情況，確定造成板型控制不好的因素。通過硬件改進(jìn)和軟件優(yōu)化，分析升級之后所取得的效果。

關(guān)鍵詞：安鋼熱連軋；平直度儀；分析升級

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.060

0 引言

安鋼熱連軋是一條全自動化的現(xiàn)代化生產(chǎn)線，全線由TM-GE進(jìn)行自動控制一級控制系統(tǒng)、二級控制系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型。板型控制系統(tǒng)由平直度儀等大型儀表構(gòu)成，其檢測數(shù)據(jù)用于二級模型設(shè)定、一級自動化控制，同時(shí)對實(shí)時(shí)檢測的浪形為操作工迅速調(diào)整提供參考，是實(shí)現(xiàn)板形精準(zhǔn)控制，提高帶鋼板形質(zhì)量的必備設(shè)施。

1 熱連軋?jiān)衅街倍葍x存在的問題

（1）檢測的平直度數(shù)值不準(zhǔn)確，不能真實(shí)反映生產(chǎn)時(shí)帶鋼的浪形，只能給操作工提供調(diào)整參考，無法用于模型設(shè)定和自動平直度控制。

（2）儀控系統(tǒng)主機(jī)停電后重啟困難，設(shè)備運(yùn)行存在較大隱患。

因?yàn)檫@些問題使得現(xiàn)場板形通常是靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，無法進(jìn)行量化，并且對軋制前后板形變化的規(guī)律無法進(jìn)行分析和掌握，給板形控制的及時(shí)性、板形封鎖的準(zhǔn)確性均造成較大的影響。造成熱連軋板形封鎖量為7000噸/月左右，該部分封鎖鋼卷只能通過平整機(jī)矯正處理，不僅增加平整過程工序成本，同時(shí)會導(dǎo)致交貨周期延長，庫存增加。

為了提高帶鋼板形控制質(zhì)量，減少板形封鎖及平整量，對平直度儀進(jìn)行改造，使平直度儀穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)平直度在線實(shí)時(shí)精確檢測，實(shí)現(xiàn)在線平直度自動控制非常必要。

2 原平直度板型儀的控制方式與原理

平直度和寬度的測量：

平直度，寬度測量裝置BPM-120用來測量熱板坯的平直度和寬度。該測量裝置可在不理想的工業(yè)環(huán)境下進(jìn)行在線、實(shí)時(shí)操作。平直度儀的基本原理是對板坯表面和一條基準(zhǔn)線之間的距離進(jìn)行非接觸式光學(xué)測量。高度測量采用的是激光三角測量法。

該系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)包括四個激光器和一個照相機(jī)。激光器和照相機(jī)安裝在輥道上方約3500mm的橫梁上。每組激光器由四個激光器組成。兩個激光器之間的距離為180mm.一組激光器所對應(yīng)的四個激光光斑由一個線性掃描照相機(jī)來觀察。照相機(jī)安裝在測量柵上與激光器相反的一端，每組激光器都安裝在一個機(jī)動的線性高精度滑動裝置上。為了使距離測量更加精確，在激光束和照相機(jī)軸線之間保持一個較大的角度是很重要的。當(dāng)板坯表面高度發(fā)生變化時(shí)，可看到激光光斑在照相機(jī)上不同角度下的成像。在該測量幾何關(guān)系中，激光垂直入射而且激光器和照相機(jī)軸線之間的角度約為45°，在反射圖表中，三角測量的工作點(diǎn)應(yīng)在“散射”范圍之內(nèi)。

當(dāng)使用紅外輻射時(shí)，由于板坯溫度變化及光學(xué)路徑上的水和蒸汽等許多外部影響導(dǎo)致這些轉(zhuǎn)換并不是恒定的。這個問題在測寬儀中通過自動曝光控制結(jié)合數(shù)字信號過濾來解決。

3 在保持原工藝功能的基礎(chǔ)上對板型儀的改造與優(yōu)化

3.1 實(shí)施過程

原平直度儀不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量需求，亟需升級改造。經(jīng)過對比論證，在原品牌修復(fù)方案、原品牌升級方案、平直度儀完全更新方案中通過了平直度儀的完全更新方案。

3.2 改造測量房、安裝調(diào)試新系統(tǒng)

（1）根據(jù)測量房設(shè)備布置，現(xiàn)場測量，確定改造設(shè)備安裝布置圖紙。

（2）按照新設(shè)備的安裝布置及穩(wěn)定性要求，改造原儀表房底部基礎(chǔ)。

（3）設(shè)計(jì)測量房地面及下方隔熱板窗口。按照光柵投光區(qū)域和檢測相機(jī)光路通道的要求，設(shè)計(jì)投射和檢測光路通道的窗口。

（4）設(shè)計(jì)光源及相機(jī)的防護(hù)罩增加透光玻璃及冷卻風(fēng)道，提高大型儀表運(yùn)行質(zhì)量。

3.3 儀表與工藝的信號接口編寫調(diào)試

針對新的平直度儀接口，首先做了接口的文檔設(shè)計(jì)，對接口中需要進(jìn)行的接口內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)，制定了相應(yīng)的接口內(nèi)容，按照約定的接口方式，編寫了接口程序。

3.4 改進(jìn)自動帶鋼平直度控制（AFC）

在精軋機(jī)F5-F7三個機(jī)架有AFC功能，檢測信號通過計(jì)算，修正彎輥力。當(dāng)雙邊浪時(shí)，AFC適當(dāng)增大彎輥力；當(dāng)中間浪時(shí)，AFC適當(dāng)減少彎輥力。在卷取機(jī)咬鋼后，拋鋼機(jī)架和卷取機(jī)建立張力，帶鋼拉平，平直度儀不能有效的檢測出浪形缺陷，修正量減半?？刂谱钣行У氖菐т撾x開平直度儀到卷取機(jī)咬鋼，同時(shí)模型修正帶鋼頭部到取機(jī)咬鋼前帶鋼的平直度數(shù)據(jù)，修正傳遞函數(shù)提高設(shè)定精度。根據(jù)平直度儀反饋數(shù)據(jù)，當(dāng)對稱平直度數(shù)值為正時(shí)是邊浪，數(shù)值為負(fù)時(shí)是中浪。對原AFC程序進(jìn)行修改，投用平直度自動控制。實(shí)現(xiàn)了熱連軋機(jī)組自動平直度控制。

4 取得的效果及效益

4.1 新平直度系統(tǒng)的配置

更新后的IMS光照式平直度儀，安裝在精軋F(tuán)7出口。其主要有相機(jī)、LED投影機(jī)、中央控制柜、操作站、鼓風(fēng)機(jī)和冷水機(jī)等輔助設(shè)備構(gòu)成。

操作站HMI（人機(jī)接口）：

顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)和操作參數(shù)，設(shè)定不同的操作權(quán)限。實(shí)現(xiàn)所有的過程控制，評估、服務(wù)、參數(shù)顯示。

新增質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（QDM）：

測量數(shù)據(jù)/生產(chǎn)數(shù)據(jù)/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提供1年的歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲、查詢、追溯分析。

平直度儀投用后，實(shí)際檢測效果非常明顯，通過柱狀圖顯示實(shí)時(shí)板型，以視頻的方式顯示實(shí)時(shí)板型，整個帶鋼的板型，畫面直觀明了，便于工藝人員對照板型及時(shí)操作調(diào)整浪型。

4.2 實(shí)際應(yīng)用效果

自熱連軋平直度儀表改造并投用后，安鋼熱連軋一方面實(shí)現(xiàn)了平直度準(zhǔn)確設(shè)定，自動平直度控制功能，同時(shí)大幅度提高操作工調(diào)整板形的及時(shí)有效性，提升了熱連軋機(jī)組平直度控制水平，保障了產(chǎn)品板型質(zhì)量能力。同時(shí)結(jié)合帶鋼冷熱態(tài)板形變化情況逐步開展常規(guī)品種工藝放行試驗(yàn)，有效減少平整工序加工過剩的浪費(fèi)。

作者簡介：王寶峰（1983-），男，河南安陽人，本科，工程師，研究方向：熱連軋自動化控制系統(tǒng)。