基于軋鋼活套自動控制系統的研究與應用

摘要：活套是軋鋼過程中重要設備，合理起套高度和張力控制會使兩架軋機平穩軋制，避免拉鋼或者堆鋼現象。本文介紹了活套控制原理和過程，并重點介紹了模糊高度控制，此法可以達到精確控制。文章對于軋鋼控制設計及應用有著很大借鑒和參考價值。

關鍵詞：高度控制；張力控制；速度級聯

概述

恒定活套量和小張力軋制是現代熱連軋精軋機組的一個基本特點。在軋制過程中，由于主傳動系統總是存在著動態咬鋼速降，在穩定軋制階段又總是存在著各種外部干擾，不可能始終保持各機架之間的速度匹配關系，設置活套的主要目的，就是在于檢測到這些偏差，進而通過高度調節吸收這些活套量，使得生產正常穩定。此外，因為在熱連軋軋制過程中，軋件溫度很高，若受到太大的張力，其張應力就有可能超過金屬的流動極限，使帶鋼受拉（拉窄，變薄）變形和尾部失張厚躍等一系列降低成品質量的不良后果，而活套裝置的另一個作用就是使帶鋼保持恒定的小張力。

1.活套控制原理及過程

1.1活套控制

活套形成期完成，進入活套控制階段， 此時，活套控制積分部分解鎖，系統按正常的級聯方向，對所有與此軋件有關的機架進行實時速度校正。

從級聯控制的角度看，活套的PI調節相當于不斷修改下游機架的R因子來改變上游機架的速度，而R因子隨著下游機架軋制能力的改變而改變，軋制能力的改變又是由上游機架送來的軋件的尺寸和溫度的改變引起的。下游機架R因子的減少量是活套高度變化的體現，由于鋼坯的各部分在軋制中溫度和尺寸的變化，使軋制能力和速度關系發生變化，因此必須記憶鋼坯頭部離開時的最佳速度關系，以確保整支鋼坯安全通過。這個記憶值在鋼坯尾部離開上游機架時被取消。

當發生一些異常情況，如操作員手動修改速度關系、活套超出活套警戒高度或軋件長時間超出活套掃描器掃描范圍時，速度自動校正被鎖定。

1.2活套控制中的軋機速度級聯系統

軋機速度的設定是由軋機速度級聯系統來完成的，它是由上游主速度參考值、上游比例調節級聯值和下游比例調節級聯值三部分組成【2】。活套控制中的速度級聯信號的分配關系如圖1所示。

上游主速度參考值是在成品機架出口速度設定的基準上向上游分配的，然后根據R因子按如下計算公式向前推算各工作軋機速度：

N-1_MCCU=N_MCCU/N_R

上、下游比例調節級聯分別向上游和下游傳遞調節量，調節量值由自動活套控制產生。整個傳遞過程由順序控制發出的L4邏輯信號控制。

它們的計算公式：

上游比例調節級聯值： N-1_PCCU=N_PCCU/N_R+N_LPROPU

下游比例調節級聯值： N_PCCD=[N-1_PCCD+N_LPROPD]×N_R

其中：

R為R因子

MCCU為上游主速度級聯值

PCCU為上游比例調節級聯值

LPROPU為自動活套控制產生的上游比例調節值

PCCD為下游比例調節級聯值

LPROPD為自動活套控制產生的下游比例調節值

最后得到的速度參考值為N_MATSP=N_MCCU+N_PCCU+N_PCCD，此速度值直接送到傳動系統。

2.活套液壓伺服系統

同傳統的電動、氣動驅動方式相比，液壓驅動具有結構簡單、組成方便、易于實現自動控制和適宜大功率的場合等特點，活套控制是利用液壓伺服控制系統，控制伺服液壓缸，驅動活套裝置升降來實現活套高度自動控制和張力自動控制的。由于液壓活套控制系統的重要性，其液壓系統執行機構設置了冗余，即活套閥臺設置了A、B兩套伺服閥，正常時使用A組閥，若A組閥故障，在線切換至B組閥，不影響正常生產。

閥站下方P口連通液壓站的系統供油油路，用于為活套系統提供液壓動力，T口連通液壓站油箱，用于回油。閥站右方的P口，T口，X口用于檢修或排查故障時檢測閥站內系統供油壓力P以及伺服閥控制油路X是否正常。

閥站上方A口連通活套液壓缸無桿腔，B口連通活套液壓缸的有桿腔。過濾器DPS1對閥站內的P油路和X油路中的雜質進行過濾，如果過濾器堵塞，應當及時更換。閥站的P口手動閥主要用于檢修時把該閥站的系統供油油路斷開。油壓傳感器SP1和SP2安裝于閥站外油管路上，用于檢測活套液壓缸無桿腔和有桿腔油壓。

圖1 活套閥站的原理圖

3.結論

活套控制技術是當前帶鋼熱連軋過程控制的關鍵技術，關系到帶鋼產品的重要參數。萊鋼1500帶鋼結合現場實際應用對精軋機活套實現雙重位置檢測保護及油壓系統的改造，控制穩定，故障率低，為企業減少廢鋼提高企業效益提供了技術保障。

參考文獻：

[1]周沛.熱軋帶鋼活套控制系統設計與實現[J].電氣自動化，2005（02）.

[2]李輝.太鋼熱連軋活套控制系統的設計與實現[J].山西冶金，2011（02）.

作者簡介：張穩軍（1973-），男，畢業于中國地質大學，工程師，主要研究方向為軋鋼現場技術管理。