卷形優(yōu)化控制

1、熱軋板帶生產(chǎn)線的產(chǎn)品通常成卷交付用戶, 卷形是熱軋產(chǎn)品外形質(zhì)量考核的重要指標(biāo), 不良卷形會(huì)給生產(chǎn)運(yùn)輸和后續(xù)工序帶來(lái)諸多問(wèn)題。在生產(chǎn)線的步進(jìn)梁上, 嚴(yán)重的塔形造成鋼卷對(duì)中困難和重心偏離, 易導(dǎo)致步進(jìn)梁運(yùn)輸過(guò)程中的翻卷事故; 在吊運(yùn)過(guò)程中, 內(nèi)圈及外圈的塔形為夾具的吊運(yùn)帶來(lái)不便,輕則鋼卷邊損( 夾具刮傷突出的帶鋼邊部) , 重則夾具無(wú)法正常夾取( 突出的帶鋼邊部使夾具無(wú)法接觸鋼卷內(nèi)圈) 。對(duì)于冷軋用戶來(lái)說(shuō), 特別是酸軋機(jī)組,塔形將造成開(kāi)卷過(guò)程中的對(duì)中困難, 甚至需將鋼卷的塔形部分處理后才能正常上機(jī)生產(chǎn)。常見(jiàn)的鋼卷卷形問(wèn)題有塔形、松卷、扁卷, 以塔形卷為主, 鋼卷的塔形成因較多, 只有了解鋼卷的卷取

2、過(guò)程和塔形的成因, 才能從根本上解決問(wèn)題。此外, 在功能考核后熱軋生產(chǎn)也出現(xiàn)過(guò)幾類卷取故障, 有些故障頻繁發(fā)生, 影響了卷取穩(wěn)定性, 甚至造成了廢鋼事故。通過(guò)對(duì)卷取過(guò)程的分析以及卷取區(qū)域的操作、電氣、模型之間的多方交流, 使問(wèn)題最終得以解決。1 􀀁 卷取過(guò)程分析1. 1 􀀁 卷取區(qū)域的主要設(shè)備及控制項(xiàng)􀀁 􀀁 在卷取區(qū)域, 主要機(jī)械設(shè)備有輸出輥道、側(cè)導(dǎo)板、夾送輥、助卷輥、卷筒等, 這些設(shè)備均由卷取機(jī)設(shè)定模型( 簡(jiǎn)稱CSU ) 或L 1 設(shè)定其控制參數(shù), 其相應(yīng)的控制項(xiàng)目見(jiàn)表1。1. 2 􀀁 帶鋼卷取過(guò)程中的

3、主要控制內(nèi)容1. 2. 1 􀀁 卷取的超前率及滯后率􀀁 􀀁 帶鋼頭部出F7 后即進(jìn)入輸出輥道, 此時(shí)輸出輥道以超出F7 軋制速度一定比例( 該比例值以百分?jǐn)?shù)表示, 即為輥道超前率) 的超前速度轉(zhuǎn)動(dòng), 超前速度可使帶鋼頭部的各段之間建立微弱的張力, 對(duì)帶鋼的前進(jìn)起很好的引導(dǎo)作用, 尤其是對(duì)于較薄的帶鋼,以超前速度轉(zhuǎn)動(dòng)的輥道可避免帶鋼在輥道上折疊或堆套。輸出輥道兩側(cè)為固定導(dǎo)板, 帶鋼在輸出輥道上運(yùn)動(dòng)中, 兩側(cè)處于無(wú)約束狀態(tài), 超前速度的引導(dǎo)作用可改善帶鋼在輸出輥道上的對(duì)中狀態(tài)。􀀁 􀀁 在帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)前, 卷

4、取機(jī)的夾送輥、助卷輥、卷筒均以一定的超前速度轉(zhuǎn)動(dòng), 使帶鋼頭部在運(yùn)動(dòng)到夾送輥和助卷輥位置時(shí)仍保持一定的張力, 從而有利于帶鋼頭部的順利卷取, 其中卷筒的速度超前控制狀況見(jiàn)圖1。􀀁 􀀁 當(dāng)夾送輥之后的激光檢測(cè)儀發(fā)出􀀂 ON 的信號(hào)后, 經(jīng)一定的延時(shí), 卷筒的速度由超前速度控制切換為張力控制, 當(dāng)帶鋼尾部離開(kāi)F2 時(shí)夾送輥即開(kāi)始速度滯后控制, 將卷筒與F7 之間的張力逐漸切換到卷筒與夾送輥之間, 從而保證一定的卷取張力和卷取的穩(wěn)定性, 直至卷取完畢。夾送輥的速度控制狀況見(jiàn)圖2。􀀁 􀀁 帶鋼尾部離開(kāi)F7 后,

5、卷筒即以較大的減速度開(kāi)始減速, 而慣性仍會(huì)使尾部的帶鋼以較高的速度向前運(yùn)動(dòng), 同時(shí)也因帶鋼尾部在離開(kāi)F7 后的張力消失而存在􀀂 前沖 的趨勢(shì), 故對(duì)此時(shí)的輸出輥道采用了滯后速度控制: 即輸出輥道以相對(duì)于卷筒速度稍低的速度轉(zhuǎn)動(dòng), 從而通過(guò)輥道與帶鋼之間的摩擦力拖住帶尾, 確保尾部卷取的穩(wěn)定性。根據(jù)當(dāng)前帶鋼的鋼種和規(guī)格, 上述速度的超前和滯后率源于卷取模型的層別數(shù)據(jù)。1. 2. 2 􀀁 卷取機(jī)入口側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度控制􀀁 􀀁 卷取機(jī)入口側(cè)導(dǎo)板在卷取過(guò)程中對(duì)帶鋼起導(dǎo)向作用, 恰當(dāng)?shù)膫?cè)導(dǎo)板開(kāi)口度控制可避免帶鋼在卷取入口處左右游動(dòng), 同時(shí)

6、又保證帶鋼與側(cè)導(dǎo)板之間有一定的間距, 避免側(cè)導(dǎo)板擦傷帶鋼邊部。􀀁 􀀁 在帶鋼進(jìn)入側(cè)導(dǎo)板區(qū)域前, 帶鋼頭部?jī)蓚?cè)處于無(wú)約束狀態(tài), 同時(shí)帶鋼頭部也可能存在一定的􀀂 鐮刀彎 或􀀂 跑偏 , 因此側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口不可能設(shè)置得太小,但帶鋼頭部是否能以對(duì)中的狀態(tài)進(jìn)入夾送輥, 將對(duì)帶鋼內(nèi)圈的卷形起著極為重要的作用, 為解決這一問(wèn)題, 在帶鋼導(dǎo)入夾送輥的過(guò)程中使用2 級(jí)􀀂 短行程 控制。􀀁 􀀁 在F2 咬鋼時(shí)即開(kāi)始側(cè)導(dǎo)板開(kāi)度的初始設(shè)置。其開(kāi)度為: 帶鋼寬度+ 余量( D) + 第1 短行程量(

7、 A)+ 第2 短行程量( B) ; 在理論上當(dāng)帶鋼頭部剛進(jìn)入側(cè)導(dǎo)板區(qū)域后1 次短行程立即執(zhí)行, 兩側(cè)側(cè)導(dǎo)板同時(shí)向內(nèi)閉合A / 2, 對(duì)帶鋼頭部進(jìn)行第1 次導(dǎo)向; 在帶鋼頭部快要進(jìn)入夾送輥前, 執(zhí)行第2 次短行程, 兩側(cè)側(cè)導(dǎo)板同時(shí)向內(nèi)閉合B/ 2, 對(duì)帶鋼頭部進(jìn)行第2 次導(dǎo)向。通過(guò)2 級(jí)短行程控制, 即可保證帶鋼頭部以較好的對(duì)中狀態(tài)進(jìn)入夾送輥。􀀁 􀀁 當(dāng)帶鋼進(jìn)入夾送輥并經(jīng)一定的延時(shí)后, 側(cè)導(dǎo)板進(jìn)入動(dòng)態(tài)糾偏控制狀態(tài)。在這種狀態(tài)下, 側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度將根據(jù)卷取入口寬度計(jì)的測(cè)量值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整: 當(dāng)卷取入口寬度計(jì)無(wú)故障時(shí)動(dòng)態(tài)糾偏控制有效;寬度計(jì)有故障時(shí), 動(dòng)態(tài)糾偏控制中

8、斷, 側(cè)導(dǎo)板移動(dòng)到動(dòng)態(tài)糾偏控制開(kāi)始位置。同時(shí), 操作者通過(guò)觀察工業(yè)電視( 簡(jiǎn)稱􀀂 IT V ) 也可對(duì)側(cè)導(dǎo)板的開(kāi)口度進(jìn)行干預(yù), 在動(dòng)態(tài)糾偏的基礎(chǔ)上對(duì)側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度進(jìn)行人工修正。2 級(jí)短行程控制見(jiàn)圖3。􀀁 􀀁 在生產(chǎn)中2 級(jí)短行程的量可在操作畫(huà)面上修改, 側(cè)導(dǎo)板余量( D) 來(lái)自于卷取模型的層別數(shù)據(jù), 對(duì)于不同的鋼種和規(guī)格可設(shè)置不同的值。1. 2. 3 􀀁 卷取的張力控制􀀁 􀀁 熱軋鋼卷的卷取松緊度也要滿足一定的要求。其卷取得太緊則需較大的卷取張力, 張力過(guò)大會(huì)拉伸帶鋼而影響性能; 卷取得太

9、松又會(huì)產(chǎn)生扁卷, 同時(shí)也會(huì)引起冷軋用戶在開(kāi)卷過(guò)程中的層間錯(cuò)動(dòng), 而造成開(kāi)卷張力的急劇波動(dòng)和鋼卷層與層之間的擦傷;恰當(dāng)?shù)木砣埩?duì)于卷取穩(wěn)定性和良好的卷形具有重要意義。為此, 在卷取過(guò)程中采用了張力控制。􀀁 􀀁 當(dāng)帶鋼頭部纏繞在卷筒上若干圈數(shù)后, 卷筒與精軋F(tuán)7 之間建立一定的張力。對(duì)于卷筒來(lái)說(shuō), 其纏繞扭矩是張力扭矩、彎頭扭矩和加速度扭矩的疊加,帶鋼對(duì)卷筒張力矩要與卷筒纏繞扭矩保持動(dòng)態(tài)平衡。􀀁 􀀁 對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō), 當(dāng)卷筒與F7 之間建立張力后,該張力即保持恒定( 稱為單位張力或設(shè)定張力) , 當(dāng)帶鋼尾部離開(kāi)F2 時(shí)卷筒開(kāi)始

10、減小張力, 直至帶鋼尾部離開(kāi)F5, 從而使帶鋼以較小的張力拋鋼( 稱為最小張力) , 避免拋鋼后帶鋼張力的突變。其張力控制模式見(jiàn)圖4。􀀁 􀀁 對(duì)于不銹鋼來(lái)說(shuō), 由于自身較高的硬度和強(qiáng)度,則其隨卷徑的增加帶鋼卷取所需的纏繞力矩也發(fā)生較大變化。為此, F7 與卷筒之間采用了逐級(jí)變化的張力控制模式, 在這種張力控制下, 隨鋼卷卷取直徑的增加卷取張力逐漸降低, 見(jiàn)圖5。1. 2. 4 􀀁 卷取機(jī)的夾送輥控制􀀁 􀀁 為保證卷取的穩(wěn)定和良好的卷形, 在卷取過(guò)程中卷取機(jī)夾送輥采用具有針對(duì)性的控制方式。夾送輥的輥縫控制方

11、式分為位置控制方式( 簡(jiǎn)稱􀀂 OPC )和壓力控制方式( 簡(jiǎn)稱􀀂 PMC ) 。在帶鋼咬入夾送輥前, 輥縫采用位置控制, 輥縫值為模型設(shè)定值; 當(dāng)帶鋼頭部在卷筒上纏繞若干圈并發(fā)生􀀂 Load ON 信號(hào)時(shí), 夾送輥輥縫控制將從位置控制切換到壓力控制,即使帶鋼厚度產(chǎn)生一定的波動(dòng), 這種控制方式仍能保證穩(wěn)定的控制壓力和兩側(cè)的壓力平衡; 帶鋼尾部離開(kāi)夾送輥后, 夾送輥的位置控制立即切換回輥縫控制。在生產(chǎn)過(guò)程中, 操作者也可在操作臺(tái)上對(duì)夾送輥壓力進(jìn)行微調(diào), 尤其是兩側(cè)的壓力平衡, 這一功能對(duì)帶鋼尾部的卷形具有一定的改善能力。夾送輥的設(shè)定壓力由卷取模

12、型負(fù)責(zé)計(jì)算。1. 2. 5 􀀁 卷取機(jī)的助卷輥控制􀀁 􀀁 在帶鋼剛剛纏繞卷筒的幾圈中, 由于助卷輥緊緊壓靠在帶鋼外圈, 故當(dāng)帶鋼頭部轉(zhuǎn)動(dòng)到助卷輥位置時(shí)將會(huì)在其外圈的帶鋼上產(chǎn)生壓痕。為此, 卷取機(jī)的助卷輥采用了液壓自動(dòng)踏步控制( 簡(jiǎn)稱液壓AJC) : 當(dāng)帶鋼頭部將要轉(zhuǎn)動(dòng)到助卷輥位置時(shí)助卷輥立刻跳開(kāi); 帶鋼頭部經(jīng)過(guò)后助卷輥再重新壓上。A時(shí)刻表示帶鋼頭部尚未進(jìn)入助卷輥; B 時(shí)刻表示其已進(jìn)入助卷輥, 助卷輥跳開(kāi); C 時(shí)刻表示其已過(guò)助卷輥, 見(jiàn)圖6。􀀁 􀀁 AJC 控制中的跳動(dòng)量及跳動(dòng)時(shí)刻由L 1 計(jì)算, 跳動(dòng)

13、次數(shù)根據(jù)鋼種和規(guī)格來(lái)自CSU 模型的層別數(shù)據(jù)。助卷輥的輥縫控制分位置控制方式和壓力控制方式。在帶鋼進(jìn)入助卷輥前, 助卷輥為位置控制, 使用卷取模型設(shè)定的輥縫值作為初始輥縫; 帶鋼在卷筒上纏繞一定圈數(shù)后, 助卷輥輥縫控制切換為壓力控制。1. 2. 6 􀀁 卷筒的漲縮控制􀀁 􀀁 在正常卷取過(guò)程中, 為保證鋼卷內(nèi)圈和卷筒之間相對(duì)位置的固定以及卷取結(jié)束后的順利卸卷, 卷筒直徑可分為收縮、擴(kuò)張和充分?jǐn)U張3 個(gè)等級(jí)。在卷取機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí), 卷筒直徑處于擴(kuò)張位置; 帶鋼頭部在卷筒上纏繞幾圈后, 卷筒擴(kuò)張到充分?jǐn)U張的位置, 并持續(xù)到卷取結(jié)束; 卸卷時(shí)卷筒

14、直徑從充分?jǐn)U張位置變化到收縮位置; 卸卷完成后卷筒直徑又恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)下的擴(kuò)張位置。卷筒的漲縮位置及控制時(shí)間由L 1 計(jì)算。2 􀀁 卷形不良成因分析􀀁 􀀁 在帶鋼長(zhǎng)度方向上可分3 段進(jìn)行分析: 第1 段為帶鋼頭部, 包括從夾送輥咬鋼到建立穩(wěn)定卷取張力的時(shí)間內(nèi)卷取的帶鋼, 長(zhǎng)度約20 m。在這段時(shí)間內(nèi)卷取尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài), 帶鋼雖在咬入夾送輥前通過(guò)2 次短行程控制已達(dá)到較好的對(duì)中狀態(tài), 但其在咬入夾送輥后向助卷輥運(yùn)動(dòng)中頭部?jī)蓚?cè)處于無(wú)約束狀態(tài), 頭部的" 鐮刀彎" 仍會(huì)引發(fā)卷取的不對(duì)中現(xiàn)象; 同時(shí), 由于有時(shí)帶鋼頭部形狀的左

15、右不完全對(duì)稱會(huì)導(dǎo)致帶鋼咬入助卷輥初期的兩側(cè)不均勻受力, 從而引起第1 圈纏繞位置的不對(duì)中, 產(chǎn)生一定的內(nèi)塔形。另外, 助卷輥與卷筒的平行度不良時(shí)也將引發(fā)帶鋼頭部的不均勻受力, 從而產(chǎn)生內(nèi)塔形。􀀁 􀀁 第2 段為卷筒與F7 之間建立穩(wěn)定卷取張力后到帶鋼尾部離開(kāi)F7 的時(shí)間內(nèi)卷取的帶鋼。在這段時(shí)間內(nèi), 卷筒與F7 建立了穩(wěn)定的卷取張力, 同時(shí)側(cè)導(dǎo)板處于動(dòng)態(tài)糾偏的控制狀態(tài), 即使在側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度偏大或偏小情況下, 通過(guò)ITV 的監(jiān)視也可及時(shí)修正。因此, 第2 段的控制相對(duì)較為簡(jiǎn)單, 此時(shí)引起的鋼卷塔形或面包卷也較少。􀀁 􀀁 第3

16、段為帶尾離開(kāi)F7 開(kāi)始到全部卷取的時(shí)間內(nèi)卷取的帶鋼, 其長(zhǎng)度等于F7 到卷筒之間的距離,約為120 m。在這段卷取過(guò)程中, 帶鋼張力急劇減小, 任何的板形不良都將明顯地表現(xiàn)出來(lái), 并直接影響到卷形而形成外塔形。在實(shí)際生產(chǎn)中, 外塔形產(chǎn)生幾率較高, 塔形量也較大。在板形控制不夠理想時(shí), 控制合適的帶鋼張力與夾送輥壓力之比對(duì)控制外塔形的效果較為明顯。操作者也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和IT V 的觀察情況, 通過(guò)微調(diào)夾送輥單側(cè)的壓力來(lái)適當(dāng)改善外塔形。3 􀀁 卷取的部分典型故障分析􀀁 􀀁 在功能考核結(jié)束后, 最初卷取區(qū)發(fā)生幾類故障,有的故障頻繁發(fā)生: 卷取機(jī)入口

17、處多次尾部斷帶, 故障初期懷疑為設(shè)備的誤動(dòng)作或張力過(guò)大所致, 但設(shè)備方對(duì)L1 控制邏輯及程序的分析卻未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的線索, 卷取模型檢查張力的設(shè)定和實(shí)績(jī)值也均在安全范圍內(nèi), 且此后發(fā)生的此類故障也集中于某鋼種的某一規(guī)格, 故設(shè)備及電氣原因基本排除。現(xiàn)場(chǎng)觀察到斷帶處的帶鋼形貌特征為斷口整齊, 且斷口附近有疊板痕跡, 由此推斷為卷取機(jī)夾送輥雙層進(jìn)鋼后疊板部分被突然拉開(kāi)而造成"一折一拉"并引起帶鋼斷裂?；敬_定尾部斷帶的直接原因后, 摸索并調(diào)整了速度及張力數(shù)據(jù), 3 個(gè)月以來(lái)未再發(fā)生此類故障。􀀁 􀀁 在軋制某鋼種的多個(gè)較薄規(guī)格出現(xiàn)了尾部卷取不穩(wěn)定的

18、現(xiàn)象, 即帶鋼尾部離開(kāi)F7 后在卷取機(jī)入口處出現(xiàn)􀀂 起浪 現(xiàn)象, 浪形較高時(shí)能沖擊到卷取入口的上導(dǎo)板, 并存在雙層進(jìn)鋼及堆鋼的危險(xiǎn)。為此, 通過(guò)模型來(lái)調(diào)整相關(guān)的超前率、滯后率和張力, 但問(wèn)題未能得到徹底解決。在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀察中發(fā)現(xiàn), 在帶尾離開(kāi)F7 的一瞬間聽(tīng)到一聲張力消失時(shí)的悶響, 卻未起浪, 直到帶鋼尾部到達(dá)輸出輥道的中間位置時(shí)才出現(xiàn)浪形, 部分帶鋼也飄離輸出輥道一定高度, 顯然靠輥道與帶鋼之間的摩擦力無(wú)法解決這一問(wèn)題。由此推斷該問(wèn)題為急劇減速所造成的"剎不住車"的現(xiàn)象, 并調(diào)整了相關(guān)的數(shù)據(jù), 2 個(gè)多月以來(lái)未再發(fā)生此類故障。􀀁 􀀁 另外, 卷取區(qū)域出現(xiàn)的尾部松卷、夾送輥頻繁跳電等故障,