自動分卷模型在冷軋的設計與應用

宋玉倩

河鋼集團唐鋼信息自動化部 河北唐山 063000

鋼鐵是支撐國家發展和經濟建設的工業脊梁,也是反映一個國家綜合實力的重要標志[1]，自動化在鋼鐵行業的應用也逐漸擴大。唐鋼高強汽車板鍍鋅線主要以高強度汽車板及家電用鋼為主產品，用戶對鋼卷重量范圍要求及其嚴格，使用操作工手動分卷容易造成分卷不均，在生產節奏緊湊、生產計劃改變時容易發生分錯卷、忘分卷等事故，若將該批次的產品發給用戶，將會給唐鋼帶來極大的負面影響。為保證分卷后的重量符合用戶要求，我們研究設計了以信息化、自動化相結合為手段實現鋼卷自動分卷功能，從根本上解決分卷不均的問題，減輕操作工負擔，提高生產效率。

1 過程控制自動化系統簡介

唐鋼高強汽車板鍍鋅產線過程控制自動化系統介于一級系統和MES系統之間，數據的傳輸過程中起著承上啟下的作用，其系統配置如下：

服務器型號：Hp ProliantDL388G8

CPU型號：Intel? Xeon? E5-2609 v2

網卡個數：2個

使用系統：win7 SERVER2008R2 Service pack1

2 自動分卷模型設計

2.1 自動分卷功能構成

根據生產條件，由過程控制自動化系統接收到MES系統發的PDI信息后，通過分卷模型計算得到每個子卷的剪切模式和剪切長度，以報文的形式發給一級供生產使用。其構成如圖1所示：

圖1 自動分卷功能構成圖

PDI信息（Personal Data Interchange），即個人數據交換。一般表示為兩個或多個個體之間的通信交換。在高強汽車板鍍鋅線主要是用來傳遞鋼卷的原始數據，包括寬度、厚度、長度、重量、出口寬度、出口厚度、延展率、上下鋅層厚度、涂油代碼、屈服強度等鋼卷的基本數據信息[2]。

2.2 分卷模型觸發

分卷模型設計在過程控制自動化系統中，當鋼卷通過無人天車自動上卷到入口步進梁后，會觸發分卷模型第一次計算；鋼卷上線后在出口飛剪處剪完帶頭，一級會給過程控制自動化系統發送5180報文，過程控制自動化系統接收到報文中鋼卷剩余長度后計算接下來的剪切模式（按長度剪切）和剪切長度，并通過5020報文發給一級；每切完一卷后，一級會再次給過程控制自動化系統發送新的5180報文，過程控制自動化系統接收到新的報文中鋼卷剩余長度后再次計算接下來的剪切模式（按長度剪切）和剪切長度，并通過5020報文發給一級，直到母卷的長度不能供再次分卷，過程控制自動化系統會自動把剪切模式改成按焊縫剪切并發給一級。

2.3 分卷模型計算

用戶的用卷要求是以重量為范圍，因現場是根據長度跟蹤剪切，所以過程控制自動化系統分卷模型會根據延伸率公式把重量換算成對應的長度值進行計算。模型計算需要PDI信息中的鋼卷長度、入口寬度、重量、光整機延展率、上表面鋅層厚度、下表面鋅層厚度以及用戶要求重量范圍等數據，其計算公式如圖2所示：

圖2 分卷模型計算公式

得到最大、最小剪切長度后，根據一級發的5180報文中的剩余長度優選計算分兩卷是否符合用戶要求范圍，如超出最大剪切長度再計算分三卷是否符合用戶要求范圍，以此類推，直到母卷生產完成。如遇到特殊情況，即：去完帶頭后的剩余長度不夠分兩卷，系統會判斷該卷不分卷，剪切模式按焊縫剪切并發給一級；另外一種情況是分完一卷后，剩下的長度不足以再分兩卷，但是分一卷還超出范圍，根據系統分卷規則第二卷將不再分卷，因此這種情況會分一個小卷和一個大卷。

3 分卷實例

例如：某卷規格為3.05＊1259，長度773m，重量23.14t，上下鋅層厚度均為40g，延展率為2%，用戶要求重量6-9t。代入公式計算得出生產需要的最大、最小剪切長度，如圖3所示：

圖3 代入數據后計算公式

由圖3可以看出該卷生產時最大剪切長度為312m，最小剪切長度為208m。生產中經過現場軋制延伸、切掉帶頭后，剩余長度為801m，按此分兩卷，每卷長度為400.5m，不符合要求范圍（208m-312m）。因此，按照分卷的規則，將此卷再計算分三卷，每卷剪切長度為267m，符合要求范圍（208m-312m）。切完第一卷后剩余長度為512m，因此第二卷剪切長度為256m，符合要求范圍（208m-312m），剩下長度為第三卷。

后期驗證：生產完成后在出口步進梁5號鞍座設有稱重裝置，此母卷第一子卷重量為7.74t，第二子卷重量為7.41t，第三子卷重量為7.2t，均符合用戶要求范圍（6-9t）。經過此功能的應用，鋼卷重量得到了均勻剪切，符合了用戶要求，從根本上解決了分卷不均的問題，保證了鋼卷高質量交貨。

4 結語

自動分卷模型的設計與應用，解決了卷重不均問題，更精準地滿足了客戶需求，實現了產線分卷自動控制，減輕了操作工勞動強度，提高了工作效率。為更好的服務客戶打下了堅實的基礎。