艾 娜（上海梅山鋼鐵股份有限公司設(shè)備部，南京，210039）

?

卷取夾送輥單側(cè)壓力模式下阻力補(bǔ)償方式的研究

艾 娜
（上海梅山鋼鐵股份有限公司設(shè)備部，南京，210039）

摘要：本文從解決卷形尾部錯(cuò)層入手，分析出卷取夾送輥?zhàn)枇Υ笫菍?dǎo)致夾送輥輥縫偏差難以控制、卷形錯(cuò)層的根本原因，詳細(xì)描述了以超調(diào)的形式對(duì)阻力進(jìn)行提前補(bǔ)償，和以輥縫偏差為依據(jù)對(duì)阻力進(jìn)行滯后補(bǔ)償?shù)姆椒?，取得一定的效果?/p>

關(guān)鍵詞：夾送輥 ；單側(cè)壓力；阻力補(bǔ)償

0 前言

2015年梅鋼1780熱軋為進(jìn)一步提高卷形質(zhì)量，在分析1-6月份數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：卷取機(jī)尾部錯(cuò)層是1#卷取機(jī)返修主要原因，返修的品種規(guī)格主要集中在薄規(guī)格（≤2.5mm）的微合金酸洗板，以QStE420為代表，具體體現(xiàn)在夾送輥工作側(cè)阻力大，夾送輥輥縫偏差在尾部存在突變，無(wú)法保證尾部卷形。

1 夾送輥?zhàn)枇εc卷形的關(guān)聯(lián)性

1.1 單側(cè)壓力模式原理

1.1.1 夾送輥機(jī)械結(jié)構(gòu)和單側(cè)壓力模式概念

如下示意圖所示，夾送輥分為上、下夾送輥，上輥大直徑900-920mm，下輥小直徑500-520mm。上夾送輥壓力控制是通過(guò)液壓伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)各有一個(gè)伺服閥，驅(qū)動(dòng)兩側(cè)壓下油缸。壓力檢測(cè)元件是壓力傳感器，兩側(cè)液壓缸的盲端和桿端各有一個(gè)，共4個(gè)。傳感器的反饋量是4~20ma的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出實(shí)際的壓力值。

單側(cè)壓力模式，就是傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)分別進(jìn)行壓力設(shè)定，然后根據(jù)各自的壓力傳感器檢測(cè)的壓力，調(diào)節(jié)伺服閥輸出的閉環(huán)控制模式。也就是說(shuō)，操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)的伺服閥僅根據(jù)設(shè)定壓力與反饋壓力的偏差調(diào)節(jié)輸出，不對(duì)夾送輥的輥縫做任何動(dòng)作。該控制模式對(duì)薄帶鋼卷形控制有利，因?yàn)檫@種模式不監(jiān)控輥縫，避免了因夾送輥安裝誤差和輥縫標(biāo)定誤差引起的小輥縫偏差對(duì)卷形的影響。并且這種模式允許帶鋼在夾送輥之間偏移，且偏移方向可控，能有效的減小帶鋼偏中心線對(duì)卷形的影響。

1.1.2 邏輯控制

單側(cè)壓力模式在邏輯控制中是通過(guò)PID調(diào)節(jié)器分別對(duì)傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的伺服閥進(jìn)行控制，如下圖（PID程序）：

PID調(diào)節(jié)器的輸入為壓力設(shè)定，反饋為壓力傳感器計(jì)算的壓力，輸出為伺服閥開(kāi)度百分?jǐn)?shù)，其中兩側(cè)的壓力設(shè)定按下面公式計(jì)算得來(lái)：

FDS=（FSET/2）+OFFSETDS ；

FNDS=（FSET/2）+OFFSETNDS

FDS：為傳動(dòng)側(cè)PID輸入壓力設(shè)定；FNDS：為操作側(cè)PID輸入壓力設(shè)定；FSET：為模型設(shè)定壓力；OFFSETDS、OFFSETNDS：分別為兩側(cè)操作工修正壓力設(shè)定。操作工可以根據(jù)卷形進(jìn)行適當(dāng)修正，來(lái)實(shí)現(xiàn)帶鋼的偏移，例如：卷形向操作側(cè)錯(cuò)層，操作工可以增大OFFSETNDS的值，使帶鋼向傳動(dòng)側(cè)偏轉(zhuǎn)。兩個(gè)OFFSET數(shù)據(jù)的調(diào)整范圍為±5KN。

1.2 上夾送輥受力分析

由下圖（上夾送輥受力分析圖）可以看出傳動(dòng)側(cè)帶鋼受到的力FDS1=FCYDS+GSpin-FfriDS-FBAN+G/2；操作側(cè)帶鋼受力FNDS1= FCYNDSFfriNDS-FBAN+G/2；其中FCYDS、FCYNDS分別為傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)壓下油缸壓力；GSpin為傳動(dòng)軸重力向下分量；FfriDS、FfriNDS分別為傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的阻力；FBAN為上夾送輥平衡缸的平衡力；G為上夾送輥重力。

在這些力中，F(xiàn)CYDS、FCYNDS可以通過(guò)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量；上夾送輥重力G為常數(shù)；平衡油缸為恒定備壓油缸，F(xiàn)BAN為常數(shù)；GSpin的大小跟上夾送輥的垂直位置成線性關(guān)系，通過(guò)差值表進(jìn)行補(bǔ)償。在控制邏輯中，將這些固定因素通過(guò)標(biāo)定中和為一個(gè)補(bǔ)償量。

上夾送輥標(biāo)定是在沒(méi)有帶鋼，且上下夾送輥不接觸的情況下，將上夾送輥擺在不同的位置靜止3S，通過(guò)讀壓下缸壓力傳感器反饋壓力，間接計(jì)算其他力的和力。即在標(biāo)定的狀態(tài)下FDS1、FNDS1等于0；壓力傳感器反饋的壓力FCYDS=-GSpin+FfriDS+FBANG/2=ΔDS；

FCYNDS= FfriNDS+FBAN-G/2=ΔNDS；

在PID壓力調(diào)節(jié)邏輯中的反饋壓力，就是用當(dāng)前壓力傳感器測(cè)量的壓下油缸壓力加上標(biāo)定時(shí)產(chǎn)生的Δ值計(jì)算得來(lái)。

1.3 阻力對(duì)卷形的影響

從上面的描述可以看出，在夾送輥標(biāo)定時(shí)已經(jīng)將夾送輥的阻力考慮在內(nèi)，但考慮的是靜態(tài)阻力，并將阻力以常量來(lái)考慮。這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際阻力的大小沒(méi)有任何規(guī)律，即不能通過(guò)標(biāo)定進(jìn)行消除，也無(wú)法用增大OFFSET值的方式進(jìn)行抵消。如果在軋鋼過(guò)程中，某一側(cè)的阻力過(guò)大，會(huì)造成輥縫偏差增大。例如操作側(cè)的阻力很大，會(huì)使操作側(cè)壓到帶鋼的力小于傳動(dòng)側(cè)，上夾送輥會(huì)發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，帶鋼向操作側(cè)滑動(dòng)，最終導(dǎo)致卷形錯(cuò)層。

2 阻力補(bǔ)償方式及效果

2.1 增大PID調(diào)節(jié)器比例系數(shù)

增大比例系數(shù)，使PID調(diào)節(jié)器有一定的超調(diào)量，用超調(diào)量來(lái)抵消阻力。在實(shí)際調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)不同厚度的帶鋼所需的比例系數(shù)不同，如下圖（調(diào)整比例系數(shù)圖）

調(diào)整比例系數(shù)圖

將帶鋼按厚度分為五個(gè)等級(jí)，經(jīng)過(guò)不斷修正比例系數(shù)發(fā)現(xiàn)，增大比例系數(shù)對(duì)厚帶鋼卷形改善有一定的效果，3.0-5.0mm厚的帶鋼卷形錯(cuò)層減少，但對(duì)帶鋼厚度小于3.0mm的帶鋼作用不大，分析原因，厚帶鋼壓力設(shè)定較大，壓力偏差也較大，增大比例系數(shù)，能夠得到較好的超調(diào)量，但對(duì)于薄帶鋼壓力設(shè)定太小，相應(yīng)的壓力偏差也很小，調(diào)整比例系數(shù)作用不大。

2.2 根據(jù)夾送輥輥縫偏差大小，對(duì)阻力進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

既然阻力會(huì)造成夾送輥輥縫偏差變化，那么以輥縫偏差的大小來(lái)對(duì)阻力進(jìn)行補(bǔ)償是可行的，但是需要注意以下幾點(diǎn)：1、夾送輥的單側(cè)壓力模式，本身就允許存在輥縫偏差，以使帶鋼進(jìn)行必要的偏轉(zhuǎn)，所以以輥縫偏差進(jìn)行阻力補(bǔ)償必須設(shè)定合理的調(diào)節(jié)死區(qū)。下圖為1780熱軋1號(hào)夾送輥操作側(cè)輥逢偏差阻力補(bǔ)償邏輯，死區(qū)設(shè)定為0.3mm。2、阻力補(bǔ)償方向以壓緊帶鋼為目的，即增大輥縫大的一側(cè)的壓力設(shè)定，補(bǔ)償?shù)拇笮?yīng)隨著輥縫偏差增大而增大。在下圖中將輥逢偏差取絕對(duì)值后，減去死區(qū)然后乘以補(bǔ)償系數(shù)10作為壓力補(bǔ)償數(shù)據(jù)。3、該補(bǔ)償功能不能在夾送輥標(biāo)定過(guò)程中起作用。

實(shí)施后跟蹤發(fā)現(xiàn)，這種阻力補(bǔ)償方式能減小卷形的錯(cuò)層程度，但不能消除錯(cuò)層現(xiàn)象，其原因是，這種補(bǔ)償方式是在輥縫偏差發(fā)生后才能有效，并且由于死區(qū)的存在，調(diào)整的時(shí)效性大打折扣。

3 總結(jié)

夾送輥的阻力來(lái)源于活門、鎖緊板以及一切與夾送輥本體接觸的導(dǎo)輪、導(dǎo)條，阻力的大小與這些部件的材質(zhì)、間隙以及磨損有直接關(guān)系。通過(guò)上面的分析不難得出，無(wú)論是以超調(diào)的形式對(duì)阻力進(jìn)行提前補(bǔ)償，還是以輥縫偏差為依據(jù)進(jìn)行滯后補(bǔ)償，都不能從根本上消除夾送輥?zhàn)枇?duì)卷形的影響。但是這種補(bǔ)償方式，對(duì)控制卷形錯(cuò)層還是有一定的作用，特別是在阻力點(diǎn)很難確定時(shí)，這種補(bǔ)償方式作為一種補(bǔ)救措施，效果非常明顯。

Coiling clamp compensation way resistance roll under unilateral pressure

Ai Na
（Shanghai Meishan iron and steel Limited by Share Ltd equipment department，Nanjing，210039）

Abstract：This paper start from solving the problem of stagger defect on tail of coil，the darg force of deflector pinch roll relatively bigger is the primary reason of difficulty to control the gap deviation of deflector and stagger defect，a method is describe in detail that overshoot the drag force by lead compensation and adjust the drag force by lag compensation according to the gap deviation of deflector pinch roll，such a method achieve certain effect.

Keywords：deflector pinch roll；unilateral pressure；drag force compensation