邯鋼中板廠控冷邊部遮擋功能的應用與優化

文/劉璽 王潔 唐鑫 張帥 喬匯龍

邯鋼中厚板熱區工藝設備主要包含：加熱爐、軋機、預矯直機、控冷和熱矯直機。板坯經加熱爐處理后由軋機進行軋制，軋制完成的鋼板經預矯直機進入控冷區域冷卻后在經過熱矯直機處理后進入冷區處理。在進入控冷之前，鋼板邊部和中心部分的溫度已經存在差異，在經過控冷水的冷卻后，邊部的溫降遠大于鋼板中心部分的溫降，導致鋼板邊浪進一步加大，影響鋼板的質量。

我廠經過對控冷設備的改造后，增加了邊部遮擋功能，但在半自動模式下，邊部遮擋自動控制程序無法接受鋼板遮擋位置的信息，導致功能無法投入，為此，通過對控制程序及HMI 的優化與改進，成功實現在半自動模式下邊部遮擋功能的投入，降低鋼板邊浪的影響，提高鋼板質量。

1 邊部遮擋技術

1.1 工作原理

邊部遮擋技術通過在控冷兩側增加有齒輪馬達傳動的擋水板引導層流冷卻區上部的冷卻水，使其不落在鋼板的邊部，減少鋼板邊部溫度的溫降，而保持鋼板中部位置的冷卻水流量，由此，鋼板在離開控冷區域后，保持鋼板橫向溫度的均勻性，保證鋼板在冷卻后的板形。

1.2 設備結構

邯鋼中板廠邊部遮擋設備一共四組，全部安裝于層流冷卻區域，層流區域共15 組噴頭，4 組遮蔽設備所控噴頭區域為1#-4#、5#-8#、9#-12#、13#-15#噴頭。每組邊部遮擋設備由驅動馬達電機、編碼器、限位開關、機械擋板及傳動鏈條等組成，如圖1所示。

1.3 控制原理

邊部遮擋設備主要完成功能是為了減少鋼板橫向溫度上的差異，從而減少鋼板邊浪影響，鋼板在軋機軋制完成，發出末道次信號后，軋機二級把鋼板信息發送給控冷二級，然后由控冷二級發送給控冷一級控制程序，此時，邊部遮擋控制程序將會根據鋼板邊部所需要遮蔽的寬厚，計算邊部遮擋的位移量，控制驅動馬達帶動兩側機械擋板運動，并經編碼器的位置反饋，準確控制位移量，從而實現對鋼板邊部的遮蔽效果。假設鋼板在進入控冷區域后，鋼板始終位于輥道中心線位置移動，邊部遮擋位移量的計算公式如下：

位移量X=（B-A）/2+C

其中：

B：控冷區域橫向寬度；

A：鋼板寬度；

C：二級計算邊部遮擋量

L1 級根據L2 發送的邊部遮擋量，就可以計算出遮蔽擋板的實際位移量，實現邊部遮擋的功能，但是在原來的設計方案中，L1 級只有在全自動模式下才能接收L2 發送的邊部遮擋量的數據，應用比較局限，在實際的生產過程中，很多功能需要人工干預，才能達到更好的效果，為此針對實際生產功能模式，將邊部遮擋功能優化入控冷的半自動模式下，使得在半自動模式下可以實現人工干預邊部遮擋功能的投入。

2 優化方案

2.1 程序優化方案

現有的控冷的自動化控制程序，只有在自動模式下才能接收L2 的邊部遮擋數據，為了實現半自動模式下邊部遮擋功能，需要在半自動模式下也要能夠接受到邊部遮擋的數據，為此，首先對程序進行與L2 之間的數據通訊鏈接方式進行重新優化，增加半自動模式數據交換的接口，并編寫數據接收與發送的程序，其次，對邏輯控制程序邊部遮擋的啟動條件增加半自動模式的聯絡條件，再次，在PLC 邏輯控制程序上增加手動輸入邊部遮擋量的借口，并將此接口接入到HMI 畫面。最終實現半自動模式下邊部遮擋的控制。

2.2 HMI畫面優化

根據半自動模式下邊部遮擋的功能需求，對HMI 畫面進行重新編輯和優化，主要完成的功能如下：1.根據板坯寬度進行位置自我調節的自動遮蔽功（操作方法：在EMC 設置值輸入框中輸入想要遮蔽的遮蔽量比如說200mm，然后點擊下方的遮蔽投入按鈕來激活，之后程序就會根據板寬和設置的遮蔽量自動計算停靠位置）

圖1：位移量計算原理圖

3 應用效果

在投入邊部遮擋功能后，鋼板邊部溫度降速減少，基本上可以保持和中心部分鋼板的溫度值，有效的減少了邊部過冷后產生的邊浪，下圖顯示投入前后邊浪對比圖，可以明顯看出，投入的邊浪減少了很多，保證了鋼板的質量。

通過這種半自動模式下邊部遮擋功能的投入，減少了鋼板邊浪的影響。使得邊部遮擋技術在控冷過程中成為提高產品質量、品種開發及降低成本的關鍵因素。