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莱钢1500mm热轧带钢粗轧控制系统

莱钢1500mm热轧带钢粗轧控制系统

0.生产线概述   莱钢1500mm热轧带钢生产线是莱钢“十五”技改工程新上的一条生产线,该条生产线全部由国内设计生产制造,其工艺布置方案为:2座步进梁式加热炉—单机架带立辊轧机(配置全液压AWC)的四辊可逆粗轧机(配置电动压下APC+液压AGC)—热卷箱—6机架四辊精轧机组(F1-F6配置全液压压下HAPC+HAGC、串辊、弯辊,F1-F6采用CVC机型,机架间低惯量活套)—层流冷却—2台地下卷取机(配置助卷辊液压踏步控制)。可生产厚度1.2mm~20mm,宽度700mm~1350mm的热轧带钢,年设计生产能力200万吨。 1. 粗轧区的工艺简介   出炉板坯运往粗轧机途中,经1#高压水除鳞机除去其表面的炉生氧化铁皮及附着的残留保护渣,除鳞机喷嘴处水压力≥1.8Mpa。 板坯进入粗轧机组进行3-5道次可逆轧制,粗轧机组由立辊可逆轧机和水平四辊可逆轧机组成。立辊轧机具有自动宽度控制(AWC)和短行程控制(SSC)功能。水平四辊可逆轧机为电动机械压下,并设有液压自动厚度控制系统(HAGC), 同时也具有防止轧件跑偏功能。设有除鳞集管,用于除去轧制时产生的氧化铁皮。 板坯在粗轧机组由135mm厚轧制到30~38mm厚的中间坯,随后进入热卷箱卷取保温均温,卷取完毕后移位开卷,此时中间带坯尾变头进入精轧区。 2. 控制系统组成   粗轧有三套S7400,CPU416-2DP,一套用于粗轧公共控制,带6套ET200M远程站,本系统主要完成粗轧区水、电、风、气公用设施的监督控制,粗轧区轧件跟踪,粗轧区除鳞箱控制,粗轧区换辊控制,本区介质系统信息交换等。一套S7400用于粗轧速度控制,带2套ET200M远程站,本系统主要完成VEl与 Rl速度级联控制,微张力控制,VE1逻辑联锁顺序控制,Rl前后辊道速度控制及其速度级联控制,Rl速度控制,Rl压下位置控制,Rl轧制道次控制,侧导板控制等。一套S7400用于粗轧压下控制,带2套ET200M远程站,本系统主要完成VE1位置控制,R1压下APC,R1压下调零控制等。 粗轧网络结构图如图1所示:
3.粗轧控制系统主要控制功能 3.1微张力控制   VE1立辊轧机和R1可逆轧机进行奇数道次轧制时形成连轧,在R1偶数道次轧制时VE1立辊打开空过,在R1和VE1连轧时,以R1轧机速度为基准,根据秒流量相等的原则,对VE1进行速度设定和调节。即 VVE1 =(1-ε)VR1 其中:ε--压下率(0<ε<1)   微张力控制的关键,在于如何去比较准确地检测出张力,并能保证一定精度,然后再去对张力进行控制。粗轧区VE1、R1双机架连轧微张力控制的方法采用头部力臂记忆(轧制力轧制力矩比记忆)的方法,由于张力对轧制力及轧制力矩的影响不同,而温度对轧制力及轧制力矩的影响基本相同,因此采用轧制力轧制力矩比法后可消除温度波动对张力控制的影响。 轧制力轧制力矩比法可用下述公式表示:
3.2 可逆轧机R1的主速度控制   当粗轧区各种联锁条件都满足后,选择自动或半自动控制,此时每块钢的轧制道次数及各道次的咬钢速度、轧制速度、抛钢速度设定值由过程机或HMI设定。   R1的速度控制如图3所示。在不同时刻送出R1的速度设定值。在钢坯还未到来时,轧机以空转速度(爬行速度)运行;当钢坯使VE1前的热金属检测器HMD ON 时,R1开始以咬钢速度运转,准备把钢材咬入;当钢材咬入到R1时,此时设立两个软件定时器,一个叫开始加速定时器设为Ta1,一个叫开始减速定时器设为Td1。开始加速定时器所设的时间很短,当R1负荷继电器信号ON即R1咬入钢坯延时Ta1后升速至轧制速度运行。开始减速定时器设置的目的是保证在钢材尾部离开R1轧机时,其速度恰好等于抛钢速度,当开始减速定时器时间到时,送出抛钢速度直至抛钢。当R1负荷继电器信号OFF时,R1减速为零。然后立即进行R1 APC和R1前后推床位置APC定位控制,在APC定位完成后, R1准备偶道次反向轧制并升速至反向咬钢速度信号且以此速度运转,当钢材从反方向又进入R1时,这时和正方向相同,同时为反方向设立Ta2和Td2(每道次二者数值不同),当钢材在反方向离开R1时,VE1侧压APC完成,R1压下APC完成,R1前后推床位置APC完成,此时R1又进行正方向轧制,情况又和第一道次完全一样,如此循环。 R1轧机的速度曲线(以轧制三道次为例)如图3:
4.其他控制功能 4.1粗轧区APC控制   自动位置控制(APC)系统是指在指定的时刻将控制对象的位置自动地调节到预先由过程机或是HMI给出的目标值上,使调节后的位置与目标值之差保持在允许的误差范围内。   电动APC各回路均以速度电流双闭环,并且将有关参数整定好等效为一个惯性环节,然后在外部加上位置控制器和位置检测器。其中位置控制器为一个非线性的比例环节。框图如图4所示。
4.2 辊道顺序控制   VE1机前辊道、R1机后辊道需要和VE1,R1轧机紧密配合完成轧制。VE1机前辊道的功能为将钢坯运送到粗轧机,并配合粗轧机轧制钢坯。   VE1机前辊道、R1机后辊道的顺序控制要保证辊道在不同的轧制条件下与相应的轧机在速度上同步,以保证良好地运送板坯。 轧机前后辊道在以下三种不同情况下采用不同的控制逻辑: 可逆轧机输入区运送的拟作第一道次轧制的钢坯 正在可逆轧机上轧制的钢坯 轧机输出区运送已完成末道次轧制的钢坯。 4.3区域跟踪   粗轧区跟踪功能主要为粗轧设定和顺控服务。根据工艺布置可将粗轧区分成以下四个跟踪区:1号加热炉出口区,2号加热炉出口区,VE1/R1区和热卷箱入口区。   为了保证得到可靠的跟踪检测信号,关键HMD硬件上采用双备份,同时在软件上还进行真实性检查。   由基础自动化级形成的宏跟踪映象图通过以太网传送到过程控制计算机和HMI。 4.4 除鳞控制   粗轧区粗轧机除鳞辊道和粗轧机前设有高压水除鳞装置。其控制方式分为自动方式和手动方式,手动时由人工通过操作开关直接开启高压水喷嘴;如果选择为自动方式,粗轧机除鳞辊道除鳞(DESC1)由热检控制自动喷淋,粗轧机前除鳞(DESC2)则在奇道次轧制时根据测温仪检测温度和热检来控制自动喷淋。 参考文献 钟肇新,彭侃.可编程序控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,1992. 孙一康.带钢热连轧的模型与控制.北京:冶金工业出版社,2002. 注:赵乐生 男 1970年生 工程师 主要从事工业自动化领域的研究和开发工作。
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