鞍鋼1450 mm酸洗冷連軋機帶鋼跟蹤技術

秦大偉，張巖，曹忠華，宋君，侯永剛

（鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

鞍鋼1450 mm酸洗冷連軋機帶鋼跟蹤技術

秦大偉，張巖，曹忠華，宋君，侯永剛

（鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

簡要介紹了酸洗冷連軋機帶鋼跟蹤系統的功能及工作原理。以鞍鋼莆田1450冷連軋機帶鋼跟蹤系統為例，對帶鋼跟蹤區域劃分、焊縫跟蹤以及軋制設定值數據切換等技術內容進行了深入分析。生產實踐表明，該系統運行穩定可靠，帶鋼跟蹤精度較高，滿足了連續軋制的工藝要求。

帶鋼跟蹤；焊縫跟蹤；設定值管理

1　帶鋼跟蹤原理

冷連軋機生產線布置如圖1所示，主要設備包括開卷機、焊機、入口活套、拉矯機、酸洗工藝段設備、1號出口活套、2號出口活套、連軋機、飛剪、卷取機等。生產過程中首先將原料鋼卷裝入到開卷機進行開卷操作，利用焊機將當前帶鋼帶頭與前一條帶鋼的帶尾焊接在一起，然后進入生產線進行連續軋制。

帶鋼跟蹤功能從焊機位置開始啟動，一直到軋機出口飛剪結束，貫穿整個生產過程。帶鋼跟蹤系統根據帶鋼原料長度、焊縫檢測以及生產線運行速度等信息，計算帶鋼所處位置，并在人機界面上實時顯示。帶鋼連續分布在整個生產線上，通過焊縫來區分，帶鋼跟蹤系統同時對生產線上多條帶鋼進行跟蹤。結合工藝和控制要求，將生產線劃分若干個跟蹤區域，并為每個跟蹤區域分配兩個數據存儲區，分別存儲該區域內當前帶鋼和下一條帶鋼的信息。帶鋼跟蹤過程實際上就是帶鋼信息在不同存儲區內傳遞的過程，隨著生產線的運行，帶鋼依次經過各個跟蹤區域，相應地帶鋼信息在各個存儲區內進行存儲和刪除。生產過程中帶鋼數據傳遞過程如圖2所示。

當焊縫進入跟蹤區域1時，系統將帶鋼1和帶鋼2信息分別存放到存儲區11和存儲區12中，當焊縫進入區域2時，系統將帶鋼1和帶鋼2信息分別存放到存儲區21和存儲區22中，此時跟蹤區域1中當前只有帶鋼2，將帶鋼2信息存入到存儲區11中，并刪除存儲區12中的帶鋼信息。

2　帶鋼跟蹤關鍵技術

2.1跟蹤區域劃分

生產過程中生產線上同時分布著多條帶鋼，為了能夠準確區分和跟蹤每一條帶鋼，需要將生產線劃分成多個跟蹤區域，分別對各個跟蹤區域內的帶鋼進行跟蹤［2］。在一個跟蹤區域內，帶鋼必須具有同一個的運行速度，同時要求任意一個跟蹤區域的長度都不能大于最小的帶鋼長度。同一個跟蹤區域帶鋼速度不同或者在一個跟蹤區域內出現一個以上的焊縫，都會引起帶鋼跟蹤系統混亂。根據生產線上不同區域的帶鋼運行速度以及工藝和控制的要求，結合以上跟蹤區域劃分原則，將酸洗冷連軋生產線依次劃分成14個跟蹤區域，如表1所示。

通過生產線布置圖和實際測量，確定各個區域長度及起點和終點的實際位置，因此各個跟蹤區域總長度可以表示生產線上帶鋼的實際長度。有些跟蹤區域長度是固定的，有些跟蹤區域長度動態變化，例如活套段跟蹤區域長度隨著活套車位置不同而動態變化。

2.2焊縫跟蹤

在跟蹤區域劃分基礎上，根據跟蹤區域內帶鋼運行速度可以實時計算焊縫在跟蹤區域中的具體位置，實現整個生產線的焊縫跟蹤［3］。每個跟蹤區域都配置一個焊縫跟蹤程序，焊縫進入當前跟蹤區域后，程序計算焊縫在當前跟蹤區域內走行距離，焊縫離開當前跟蹤區域時，當前程序計算值清零，等待下一次焊縫位置計算。因此可以計算焊縫在第i個跟蹤區域位置值Pi，計算式為：

式中，P0i為第i個跟蹤區域起始位置；vi為第i個跟蹤區域帶鋼運行速度；t0為帶鋼進入第i個跟蹤區域時刻；ti為帶鋼離開第i個跟蹤區域時刻。

帶鋼運行速度除了在機架區域采用激光測速儀直接檢測外，其它區域都是采用傳動輥轉速和直徑計算生產線運行速度來替代帶鋼運行速度。這種間接測量方式存在一定誤差，S輥和帶鋼之間存在微小滑動，其滑動量一般在0.1％～1.0％之間。為提高焊縫跟蹤精度，消除帶鋼運行速度間接測量造成的累積誤差，需要對計算的焊縫位置進行校正。在活套出口和軋機入口指定位置安裝焊縫檢測儀，系統接收到焊縫信號后將計算的焊縫位置值校正為檢測儀安裝位置值。帶鋼跟蹤位置校正原理如圖3所示。

通過在生產線上指定位置對焊縫跟蹤位置進行校正，可以有效消除焊縫跟蹤計算的累積誤差，大大提高焊縫跟蹤精度。焊縫檢測儀應用過程中，檢測信號的可靠性是不容忽視的，一旦焊縫跟蹤進行了錯誤位置校正，將會造成整個自動化系統的控制混亂，因此焊縫跟蹤系統必須對焊縫檢測信號進行有效性判斷。在焊縫檢測儀安裝位置的前后一定的距離范圍定義為焊縫有效區域，只有當計算焊縫在這個區域時焊縫檢測信號才有效。有效區域寬度一般設置為跟蹤區域長度的2％，在這個區域內焊縫檢測儀出現假信號的概率是微乎其微的，即便出現了假信號，位置校正誤差也很小，對整個自動化系統影響不大。

2.3帶鋼分段顯示

帶鋼跟蹤的另一個重要任務就是將生產線上的帶鋼在人機界面上實時顯示，為操作人員提供操作指導。帶鋼上線前過程控制系統為帶鋼分配一個顏色代碼，作為帶鋼原始數據下發到帶鋼跟蹤系統中，相鄰帶鋼通過不同的顏色加以區分。帶鋼分段顯示原理圖見圖4。如圖4所示，在跟蹤區域劃分的基礎上，將生產線劃分成若干個跟蹤段，系統實時讀取各跟蹤段內帶鋼顏色代碼并在人機界面顯示。焊縫依次經過不同的跟蹤段時，跟蹤段內的顏色代碼也相應改變。

2.4軋制設定值切換

軋制設定值切換是帶鋼跟蹤系統的一個重要功能，軋制設定值切換過程又叫楔形軋制控制。在焊縫前后一段距離定義為楔形區，在楔形區內軋制設定值從當前帶鋼過渡到下一條帶鋼。首先過程控制系統根據工藝模型計算楔形長度、焊縫到楔形頭部距離等設定值數據并發送到帶鋼跟蹤系統，帶鋼跟蹤根據楔形設定值和已軋制的楔形長度，按照一定幅度進行軋制設定值切換控制。楔形軋制過程軋制設定值計算如下：

式中，Vwed為楔形軋制過程軋制設定值；Vold為原帶鋼軋制設定值；Vnew為下一條帶鋼軋制設定值；Lwed為楔形長度設定值；v為機架出口帶鋼速度；n為軋制設定值切換幅度。

3　應用效果

帶鋼跟蹤系統應用以來，運行穩定可靠，實現了酸洗冷連軋生產線帶鋼的準確跟蹤，滿足了連續軋制的工藝要求。系統應用效果見圖5。

圖5（a）顯示，在焊縫進入軋機前，對焊縫位置進行校正，以防止帶鋼在軋機內發生焊縫斷帶。帶鋼的計算位置與實際位置之間偏差小于0.1 m，帶鋼位置的跟蹤精度較高。圖5（b）顯示，當帶鋼楔形頭部到達機架時，楔形軋制啟動，根據已軋制的楔形長度計算楔形軋制完成率，進行軋制設定值切換控制，楔形軋制完成后，軋制設定值由前一條帶鋼過渡到當前帶鋼。

4　結論

（1）結合酸洗冷連軋生產工藝和控制的特點，將整條生產線劃分成多個跟蹤區域，進行多區域帶鋼跟蹤。將跟蹤區域細分成多個跟蹤段，為帶鋼分配顏色代碼，實現了生產線上不同帶鋼的區分和位置的動態顯示。

（2）在生產線上指定位置安裝多個焊縫檢測儀，利用焊縫檢測信號及焊縫檢測儀實際安裝位置值，對焊縫跟蹤程序計算的焊縫位置值進行校正，提高了帶鋼跟蹤精度。

（3）利用帶鋼跟蹤數據進行楔形軋制控制，實現了軋制設定值平穩切換，避免了焊縫軋制過程出現斷帶及設定值故障。

［1］鄭申白，曾慶亮，李子林.軋制過程自動化基礎［M］.北京：冶金工業出版社，2005.

［2］張鵬，李路.1450 mm酸軋聯機過程自動化系統物料跟蹤［J］.冶金自動化，2010，（S2）：612-615.

［3］祃麗婷.焊縫跟蹤和物料跟蹤［J］.上海金屬，2004，26（6）: 29-33.

（編輯袁曉青）

Technology for Tracking Steel Strip Produced by 1450 mm Pickling Cold Tandem Mill in Ansteel

Qin Dawei，Zhang Yan，Cao Zhonghua，Song Jun，Hou Yonggang
（Iron＆amp;Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation，Anshan 114009，Liaoning，China）

The function and operating principle of the steel strip tracking system for the pickling cold tandem mill were introduced briefly.Taking the strip tracking system for 1450 mm cold tandem mill in Putian Company of Ansteel as example，such technologies as the process for dividing the regions for tracking the steel strip，technology for tracking the weld seam and the process for switching the set points on rolling procedures were analyzed deeply.The production practice shows that the steel strip tracking system operates smoothly and reliably and has a higher tracking accuracy，which can meet the technological requirements of the continuous rolling.

strip tracking；weld seam tracking；management of set points .帶鋼跟蹤任務是將生產線上帶鋼運行狀態在計算機中映像，使計算機隨時了解物料在生產線上的準確位置及狀態，以便計算機在規定時間內啟動各有關功能程序，對指定軋件進行各種控制，從而保證生產的正常運行［1］。帶鋼跟蹤主要功能包括設定值請求、控制設定值的切換、實際值的收集和畫面上帶鋼移動的模擬顯示等。帶鋼跟蹤是一項基礎功能，是實現連續軋制的前提保證。本文以鞍鋼莆田1450 mm冷連軋機為例，對帶鋼跟蹤工作原理和實現方法進行介紹。

TG333

A

1006-4613（2015）06-0027-04

2015-05-27

秦大偉，高級工程師，2004年畢業于鞍山科技大學自動化專業。E-mail：qindaweiemail@163.com。