上海寶信軟件股份有限公司 王敏杰

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，用戶對(duì)各種帶鋼產(chǎn)品的需求量顯著增加，對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量、品種、性能方面的要求也越來越高。板形精度是熱軋帶鋼的一項(xiàng)主要的質(zhì)量指標(biāo)和決定產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。由此板型控制對(duì)于熱軋線來說是至關(guān)重要的，本文主要介紹PC軋機(jī)在基礎(chǔ)自動(dòng)化方面的板型控制——交叉輥的控制方案。包括正常軋制時(shí)，交叉角根據(jù)L1/L2設(shè)定值自動(dòng)定位功能；換輥時(shí)，結(jié)合換輥步驟打開/關(guān)閉3mm功能；維護(hù)時(shí)，單動(dòng)或聯(lián)合點(diǎn)動(dòng)交叉頭功能；換輥前或軋制零調(diào)時(shí)，自動(dòng)歸0功能；以及測(cè)量交叉頭間隙功能；并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)單側(cè)打開/關(guān)閉3mm。

1 概述

某熱軋精軋機(jī)組F2~F7采用PC軋機(jī)，成對(duì)軋輥交叉，即上支撐輥與上工作輥?zhàn)鳛橐粚?duì)，下支撐輥和下工作輥?zhàn)鳛橐粚?duì)，交叉角控制范圍0~1.5。。上下交叉頭各由一個(gè)電機(jī)控制，入口或出口交叉頭可單獨(dú)動(dòng)作，依靠對(duì)應(yīng)離合器和抱閘的開閉實(shí)現(xiàn)。上下兩對(duì)輥組軸線的垂直面相交成一個(gè)很小的角度，從而得到很大的輥凸度。偶數(shù)機(jī)架交叉輥始終往帶鋼軋制正方向交叉，奇數(shù)機(jī)架的交叉輥始終往帶鋼軋制反方向交叉。

圖1 交叉輥布置

軋輥交叉系統(tǒng)的主要目的是改變輥縫形狀，使距軋輥中心越遠(yuǎn)的地方輥縫越大。這種設(shè)計(jì)的板凸度控制功能與采用帶凸度的工作輥相同，通過調(diào)整軋輥交叉角度即可對(duì)凸度進(jìn)行控制。凸度與交叉角關(guān)系式：

式中，b為帶鋼寬度，mm；θ為交叉角度。D w為工作輥直徑，mm。

交叉輥的主要控制設(shè)備有2個(gè)電機(jī)（上交叉輥電機(jī)、下交叉輥電機(jī)）；4個(gè)離合器（上入口離合器、上出口離合器、下入口離合器、下出口離合器）；4個(gè)抱閘（上入口抱閘、上出口抱閘、下入口抱閘、下出口抱閘）。位置反饋有4個(gè)PLG；緊急限位8個(gè)，每個(gè)交叉頭設(shè)置入口和出口緊急限位。交叉頭動(dòng)作時(shí)隨動(dòng)設(shè)備有入口回拉缸、出口回拉缸，交叉追隨，出口上切水板、出口下切水板。

1.1 PC軋機(jī)控制方案

1.1.1 模式說明

交叉頭工作模式共分四種：①A模式：（自動(dòng)狀態(tài)）處于軋制或軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，且PC未處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；②B模式：（運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）出側(cè)交叉動(dòng)作；③C模式：（運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）入側(cè)交叉動(dòng)作；④D模式：（手動(dòng)狀態(tài)）換輥狀態(tài)或手動(dòng)狀態(tài)。

交叉頭模式模式切換后，對(duì)應(yīng)回拉缸、交叉追隨、出口上切水板和出口下切水板狀態(tài)也發(fā)生變化；

1）回拉缸控制。方案如圖2所示。

圖2 回拉缸控制方案

圖3 交叉追隨、出口切水板控制方案

2）交叉追隨、出口切水板控制。方案如圖3所示。

1.1.2 位置與角度轉(zhuǎn)換

目標(biāo)凸度與交叉角角度存在一定關(guān)系，因此L1/L2 對(duì)交叉輥的設(shè)定值為角度；而L1控制對(duì)象及位置檢測(cè)都是位置；角度與位置的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

式中：

θ為交叉角角度；a為軋機(jī)中心線與交叉頭中心的距離，mm；S為交叉角平均位置，

1.1.3 交叉角設(shè)定

交叉角設(shè)定主要用于正常軋制時(shí)，根據(jù)L1/L2設(shè)定值通過APC進(jìn)行交叉角動(dòng)作，完成角度自動(dòng)定位，見圖4。

主要有以下幾個(gè)步驟：

1）A/B/C/D模式切換指令： 切至B模式（TO DEL）或C（TO ENT）模式；

2）所有離合器高力矩；

3）所有抱閘打開；

4）上下交叉頭動(dòng)作；

5）A/B/C/D模式切換指令：切至A模式；

6）所有抱閘關(guān)閉。

1.2 交叉頭打開/關(guān)閉3mm

交叉頭的開閉在換輥時(shí)使用，結(jié)合換輥步驟打開/關(guān)閉3mm，在輥?zhàn)c交叉頭之間留出足夠的間隙，見圖5。

打開3mm步驟：

1）A/B/C/D模式切換指令： 切至D模式；

2）離合器指令：上出口離合器高力矩，下出口離合器高力矩；

3）抱閘：上出口抱閘打開，下出口抱閘打開；

4）交叉頭動(dòng)作：上出口和下出口交叉頭向設(shè)定3mm位置動(dòng)作；

圖4 交叉角設(shè)定控制方案

圖5 交叉角打開3mm控制方案

5）抱閘：上出口抱閘關(guān)閉，下出口抱閘關(guān)閉；

6）離合器指令：上入口離合器高力矩，下出口離合器高力矩；

7）抱閘：上入口抱閘打開，下入口抱閘打開；

8）交叉頭動(dòng)作：上入口和下入口交叉頭向設(shè)定-3mm位置動(dòng)作；

9）所有抱閘關(guān)閉。

關(guān)閉3mm步驟，見圖6：

1）A/B/C/D模式切換指令： 切至D模式；

2）離合器指令：上入口離合器低力矩，下入口離合器低力矩；

3）抱閘：上入口抱閘打開，下入口抱閘打開；

4）交叉頭動(dòng)作：上入口和下入口交叉頭向設(shè)定0mm位置動(dòng)作；

5）抱閘：上入口抱閘關(guān)閉，下入口抱閘關(guān)閉；

6）離合器指令：上出口離合器低力矩，下出口離合器低力矩；

7）抱閘：上出口抱閘打開，下出口抱閘打開；

8）交叉頭動(dòng)作：上出口和下出口交叉頭向設(shè)定0mm位置動(dòng)作；

9）所有抱閘關(guān)閉。

1.3 單動(dòng)和聯(lián)合點(diǎn)動(dòng)

交叉頭單獨(dú)動(dòng)作用于入出側(cè)交叉頭位置存在偏差的校正。

以下幾種點(diǎn)動(dòng)組合方式：

單獨(dú)點(diǎn)動(dòng)：入口上交叉頭，出口上交叉頭，入口下交叉頭、出口下交叉頭。

聯(lián)合點(diǎn)動(dòng)：上部交叉頭、下部交叉頭、上下交叉頭。

1.4 自動(dòng)歸0

換輥和軋機(jī)零調(diào)開始時(shí)都需要交叉角在0位，在預(yù)換輥和零調(diào)開始時(shí)都會(huì)發(fā)讓交叉輥?zhàn)詣?dòng)歸0的指令。交叉控制方法同2.1 交叉角設(shè)定，只是設(shè)定值為0，由換輥或零調(diào)觸發(fā)。

1.5 間隙檢測(cè)

間隙檢測(cè)利用電機(jī)堵轉(zhuǎn)原理簡(jiǎn)單確認(rèn)軋輥軸承座與交叉頭之間的間隙，如圖7所示。

偶數(shù)機(jī)架

1）A/B/C/D模式切換指令： 切至B（TO DEL）；

2）所有離合器高力矩；

3）所有抱閘打開；

4）上下交叉頭動(dòng)作+0.08；

5）A/B/C/D模式切換指令： 切至C（TO ENT）；

6）所有離合器高力矩；

7）所有抱閘打開；

8）上下交叉頭動(dòng)作-0.08；

9）A/B/C/D模式切換指令： 切至D；

10）離合器指令：上入口離合器低力矩，下入口離合器低力矩；

11）抱閘：入口抱閘打開；

12）延時(shí)1s；記錄此時(shí)入口交叉頭位置；

13）入口交叉頭向出口以10%速度動(dòng)作；至少1s，且上入口交叉頭位置兩周期內(nèi)無變化后，延時(shí)500ms，速度=0并記錄此時(shí)上入口交叉頭位置；下入口交叉頭位置兩周期內(nèi)無變化后，延時(shí)500ms，速度=0，并記錄此時(shí)下入口交叉頭位置；

14）離合器指令：上入口離合器高力矩，下入口離合器高力矩；

圖6 交叉角關(guān)閉3mm控制方案

15）抱閘：入口抱閘打開；

16）入口交叉頭恢復(fù)鎖緊前位置APC速度；

17）所有抱閘關(guān)閉。

奇數(shù)機(jī)架：

1）A/B/C/D模式切換指令： 切至C（TO ENT）；

2）所有離合器高力矩；

3）所有抱閘打開；

4）上下交叉頭動(dòng)作-0.08 ；

5）A/B/C/D模式切換指令： 切至D；

6）離合器指令：上入口離合器低力矩，下入口離合器低力矩；

圖7 交叉角間隙測(cè)量控制方案

7）抱閘：入口抱閘打開；

8）延時(shí)1s；記錄此時(shí)入口交叉頭位置；

9）入口交叉頭向出口以10%速度動(dòng)作；至少1s，且上入口交叉頭位置兩周期內(nèi)無變化后，延時(shí)500ms，速度=0并記錄此時(shí)上入口交叉頭位置；下入口交叉頭位置兩周期內(nèi)無變化后，延時(shí)500m s，速度=0，并記錄此時(shí)下入口交叉頭位置；

10）離合器指令：上入口離合器高力矩，下入口離合器高力矩；

11）抱閘：入口抱閘打開；

12）入口交叉頭恢復(fù)鎖緊前位置APC速度；

13）所有抱閘關(guān)閉；

結(jié)果：上部間隙為入口向出口動(dòng)作前上入口交出輥位置-動(dòng)作后位置；下部間隙為入口向出口動(dòng)作前下入口交出輥位置-動(dòng)作后位置。

2 功能改進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，結(jié)合本鋼廠交叉角的機(jī)械結(jié)構(gòu)，完善打開/關(guān)閉3mm功能。

現(xiàn)場(chǎng)情況：某鋼廠4個(gè)交叉頭由2個(gè)電機(jī)控制，通過切換4個(gè)交叉頭上的離合器實(shí)現(xiàn)4個(gè)交叉頭的單獨(dú)動(dòng)作。軋鋼時(shí)，4個(gè)交叉頭離合器都在H力矩狀態(tài)，4個(gè)交叉頭一起動(dòng)作；而換輥時(shí)打開/關(guān)閉3mm，卻是入口側(cè)2個(gè)交叉頭一起動(dòng)作，出口2個(gè)交叉頭一起動(dòng)作，入口和出口離合器不能同時(shí)吸合，但如果離合器出故障，有一個(gè)或一側(cè)的離合器故障，無法脫開，交叉頭無法打開3mm，換輥無法順利進(jìn)行，但此情況下不正常影響軋鋼；

解決方案：考慮換輥時(shí)間、生產(chǎn)節(jié)奏，在HM I的交叉角畫面上添加“ENT”和“DEL” 兩個(gè)按鈕，選中后，執(zhí)行打開/關(guān)閉3mm時(shí)，不執(zhí)行相應(yīng)側(cè)的交叉頭動(dòng)作，并完善接口，使換輥能夠順利進(jìn)行。

3 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了交叉角在基礎(chǔ)自動(dòng)化的控制方案。某鋼廠使用上述PC軋機(jī)控制方案已穩(wěn)定運(yùn)行使用數(shù)年，板型良好，實(shí)踐證明本文中介紹的交叉角控制方案效果良好。

[1] 何一明.PC軋機(jī)的工作原理和特性簡(jiǎn)析[J].武鋼大學(xué)學(xué)報(bào),1997(-1).

[2] 榮峰.鞍鋼1780mm軋制帶鋼生產(chǎn)線板形控制方案[J.鞍鋼技術(shù),2003(-1).