冷軋機(jī)組寬度控制模型研究與優(yōu)化

劉劍峰，宋玉倩

（河鋼唐鋼高強(qiáng)汽車(chē)板有限公司，河北 唐山 063016）

帶鋼寬度控制是冷軋產(chǎn)品質(zhì)量控制的一個(gè)重要方面，酸軋機(jī)組為了滿足客戶(hù)的訂單要求，根據(jù)規(guī)則選用合適寬度的熱軋產(chǎn)品，通過(guò)切邊工序去除熱軋產(chǎn)品多余寬度，生產(chǎn)出滿足客戶(hù)要求寬度的產(chǎn)品。因?yàn)槔滠埉a(chǎn)品是在軋制前進(jìn)行切邊，寬度在軋制過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，這就增加了確定精確寬度的難度，隨著客戶(hù)定制化需求的不斷提高，用戶(hù)對(duì)于冷軋帶鋼尺寸的要求越來(lái)越嚴(yán)格。為此，對(duì)寬度控制模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)與優(yōu)化，以提高寬度控制的穩(wěn)定性。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

圖1 酸洗-切邊工藝流程圖

唐鋼高強(qiáng)汽車(chē)板1740mm酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組采用一組轉(zhuǎn)塔式切邊剪切除帶鋼多余的邊部。該區(qū)域的糾偏裝置提供精確的糾偏。整體結(jié)構(gòu)采用塔形結(jié)構(gòu)，各安裝有兩組刀頭，一組使用一組備用。通過(guò)塔形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)來(lái)更換切邊剪，通過(guò)備用刀頭實(shí)現(xiàn)舊切邊剪的在線更換。切邊剪的設(shè)計(jì)允許將帶鋼剪切到指定寬度。

軋機(jī)采用五機(jī)架六輥串列式冷連軋機(jī)，每個(gè)機(jī)架采用工作輥、中間輥、支承輥各一對(duì)。將帶鋼軋制成訂單要求的厚度。

因在軋制過(guò)程中，帶鋼在高度方向承受軋輥的壓下力，產(chǎn)生塑性變形而出現(xiàn)尺寸規(guī)格的變化。影響金屬在變形區(qū)內(nèi)沿縱向及橫向流動(dòng)關(guān)系的因素很多，但軋制體積變形將按照最小阻力法則產(chǎn)生縱向和橫向移動(dòng)，由移向橫向的體積所引起的帶鋼寬度的變化稱(chēng)寬展，由縱向流動(dòng)的體積所引起的帶鋼寬度的變化稱(chēng)拉窄。

冷軋過(guò)程中，由于大張力的設(shè)定，一定意義上使金屬在壓下過(guò)程中縱向移動(dòng)速度大于橫向移動(dòng)速度，這種工藝制度下不僅不會(huì)有寬展問(wèn)題。一般意義上講，反而會(huì)出現(xiàn)軋制后帶鋼變窄的情況，所以一般需要在切邊工序根據(jù)鋼種和規(guī)格的不同，在訂單寬度的基礎(chǔ)上增加補(bǔ)償量即正公差補(bǔ)償，以保證軋制后的寬度符合訂單要求。但在生產(chǎn)屈服強(qiáng)度較高的產(chǎn)品時(shí)，機(jī)組張力不滿足工藝需求調(diào)整量時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)寬展問(wèn)題，所以生產(chǎn)此類(lèi)產(chǎn)品時(shí)需要切邊工序進(jìn)行負(fù)公差補(bǔ)償。

2 寬度控制現(xiàn)狀

因切邊工序在軋制工序前，寬度在軋制過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)拉窄或?qū)捳沟那闆r，所以切邊工序的設(shè)定寬度會(huì)不同于訂單寬度，這就要求切邊工序提前預(yù)留補(bǔ)償量。在實(shí)際操作中需要操作人員提前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸入補(bǔ)償量，存在人工輸入錯(cuò)誤及補(bǔ)償量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，造成產(chǎn)品寬度超差。

3 模型開(kāi)發(fā)與優(yōu)化

為了避免人工誤差及數(shù)據(jù)誤差，開(kāi)發(fā)了一套冷軋寬度控制模型，運(yùn)用PL/SQL開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，在酸軋過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入補(bǔ)償量的數(shù)據(jù)，在程序中通過(guò)調(diào)用觸發(fā)器，自動(dòng)根據(jù)鋼卷鋼種、寬度和厚度篩選出相應(yīng)的補(bǔ)償量，篩選出補(bǔ)償量后，再將補(bǔ)償量加到鋼卷寬度中進(jìn)行生產(chǎn)。

3.1 數(shù)據(jù)收集

前期工作需要根據(jù)不同鋼種和規(guī)格收集大量的補(bǔ)償量，并加以驗(yàn)證保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。根據(jù)目前現(xiàn)有的鋼種及規(guī)格劃分厚度、寬度區(qū)間，生產(chǎn)時(shí)切邊工序根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定剪切寬度，下線后通過(guò)測(cè)量反饋實(shí)際寬度，以此來(lái)計(jì)算出補(bǔ)償量數(shù)據(jù)，對(duì)于不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并加以記錄，并形成補(bǔ)償量統(tǒng)計(jì)表（如圖2所示）。可以看出，隨著軋制厚度不斷降低，壓下率的不斷增加，軋制補(bǔ)償量也呈增大趨勢(shì)；而寬度的變化對(duì)補(bǔ)償量的影響則比較小，所以在數(shù)據(jù)摸索收集中，對(duì)于新規(guī)格新鋼種可以根據(jù)這一規(guī)律收集數(shù)據(jù)。

此外，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，切邊設(shè)備的寬度精度必須要保持，不能出現(xiàn)設(shè)定寬度與實(shí)際寬度偏差過(guò)大的情況，這會(huì)造成數(shù)據(jù)的嚴(yán)重失真，一般切邊設(shè)備的寬度精度為±1mm。

3.2 程序開(kāi)發(fā)

3.2.1 程序簡(jiǎn)介

過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)(process control automation system ) 在軋機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中起著承上啟下的作用，它既可以借助于一級(jí)的數(shù)據(jù)通信和主軋線上的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，又可以通過(guò)以太網(wǎng)和生產(chǎn)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)完成的主要功能有：原始數(shù)據(jù)輸入(PDI)、設(shè)定值計(jì)算、長(zhǎng)期數(shù)據(jù)歸檔、鋼卷跟蹤、與PLC通信、標(biāo)簽打印、班組管理、換輥、報(bào)警及消息管理、軋機(jī)設(shè)定模型、測(cè)量值數(shù)據(jù)收集等。

圖2 補(bǔ)償量統(tǒng)計(jì)表

觸發(fā)器(trigger)在數(shù)據(jù)庫(kù)里以獨(dú)立的對(duì)象存儲(chǔ)，它與存儲(chǔ)過(guò)程和函數(shù)不同的是，存儲(chǔ)過(guò)程與函數(shù)需要用戶(hù)顯示調(diào)用才執(zhí)行，而觸發(fā)器是由一個(gè)事件來(lái)啟動(dòng)運(yùn)行。即觸發(fā)器是當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生時(shí)自動(dòng)地隱式運(yùn)行。并且，觸發(fā)器不能接收參數(shù)。所以運(yùn)行觸發(fā)器就叫觸發(fā)或點(diǎn)火（ fi ring）。觸發(fā)器常用來(lái)完成由數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束難以完成的復(fù)雜業(yè)務(wù)規(guī)則的約束，或用來(lái)監(jiān)視對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作，實(shí)現(xiàn)審計(jì)的功能。

在此之前需要負(fù)責(zé)切邊的操作工提前手動(dòng)修改鋼卷寬度，防止切邊時(shí)出現(xiàn)事故，過(guò)程繁鎖，效率低，工作量大。此種方法，在智能制造時(shí)代已經(jīng)不再適用。另一種方法，通過(guò)過(guò)程控制自動(dòng)化管理人員從數(shù)據(jù)庫(kù)中直接修改，同樣過(guò)程繁鎖，效率低，工作量大，并且此操作的專(zhuān)業(yè)性要求較高。觸發(fā)器與這兩種方法相比，執(zhí)行速度會(huì)更快，效率更高，智能性更強(qiáng)，因此需要進(jìn)行基于酸軋過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)新增拉窄量的方法的研發(fā)。

3.2.2 程序流程

圖3 寬度控制模型流程圖

根據(jù)鋼種、寬度、厚度條件，將收集好的數(shù)據(jù)制成EXCEL表。在數(shù)據(jù)庫(kù)中新建FEEDBACK表，將EXCEL表里的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)的FEEDBACK表中。在數(shù)據(jù)庫(kù)接收PDI的表中創(chuàng)建觸發(fā)器，觸發(fā)器使用前需要代入數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。當(dāng)二級(jí)系統(tǒng)收到新計(jì)劃時(shí)候，根據(jù)鋼種、寬度、厚度條件到FEEDBACK表中篩選對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償量，若能找到對(duì)應(yīng)鋼卷的補(bǔ)償量，則將該拉窄量加到計(jì)劃卷的寬度中，并進(jìn)行生產(chǎn)；若不能找到對(duì)應(yīng)鋼卷的補(bǔ)償量，則直接用原來(lái)的寬度進(jìn)行生產(chǎn)，并進(jìn)行提示。

圖4 FEEDBACK表

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)冷軋產(chǎn)品寬度超差問(wèn)題的分析，確定了補(bǔ)償量是影響寬度超差的主要因素，通過(guò)開(kāi)發(fā)自動(dòng)寬度控制模型，摒棄了傳統(tǒng)手工修改的方式，采用自動(dòng)增加拉窄量的方法，減少人員干預(yù)，提高工作效率，增加了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，同時(shí)選擇采用自開(kāi)發(fā)程序和調(diào)用觸發(fā)器的方法，而不是使用過(guò)程控制自動(dòng)化管理人員后臺(tái)修改，準(zhǔn)確性高，適合批量信息修改，更符合現(xiàn)在的技術(shù)需求。