冷軋酸洗機組自動化控制系統淺談

陳 旭

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

最近幾年隨著國內外對于冷軋鋼材需求的加大，我們國家的鋼鐵生產廠家也開始將冷軋鋼材納入生產范疇。冷軋酸洗機組作為鋼鐵生產的關鍵機械設備，具有很高的技術含量，然而隨著自動化控制系統的不斷普及，與冷軋酸洗機組相匹配的自動化控制系統也應該進行優化升級，如此一來不僅能保證冷軋酸洗機組的性能，而且也有利于提高生產效率，減掉有關操作人員的任務量，確保生產生活有序進行。因此，對冷軋酸洗機組配套的自動化系統展開深層次的研究顯得尤其重要。

1 冷軋酸洗機組概述

1.1 冷軋酸洗機組類型

就目前而言，鋼材生產制造企業應用的冷軋酸洗機組有以下3種形式：①連續臥式酸洗機組，②連軋酸洗機組，③半連續式酸洗機組[1]。從運行投入上來看，淺槽式機組需要的投入是相對比較少的，并且維修起來也比較簡單。

1.2 冷軋酸洗機組的重要作用

由于冷軋鋼帶的原材料未熱軋帶卷，而對熱軋帶卷進行冷軋前必須要去除表面的氧化鐵成分，因此，在生產制作過程中還應適當給予酸洗處理操作。進行此道工序不僅僅能夠對帶鋼材料外表的氧化鐵具有很好的除去效果，而且還能致使帶鋼表層光潔如新，對于產品質量提升具有很好的保障作用，在行業內通常將此處理過程叫做除磷。冷軋酸洗機組是實現酸洗處理不可或缺的重要設備。

1.3 冷軋酸洗機組的除磷方法

常見的除磷方法有兩種，一種是利用機械設備進行除磷，而另外一種是利用化學制劑實現除磷。在實際除磷過程中，化學除磷法是最主要的除磷方法。其中化學除磷法又分為硫酸酸洗方法與鹽酸酸洗的方法。這兩種酸洗方法本身都有各自的利弊，但是基于科學技術的不斷發展，現階段鹽酸酸洗技術更加完善，被廣泛應用到很多領域。

1.4 自動化控制系統的構成

冷軋酸洗機組具備的自動化控制系統主要由零級系統、基礎自動化系統、過程控制系統、網絡系統以及HIMI系統共同組成。其中零級系統主要由傳動系統以及儀表檢測系統構成；過程控制系統的組成主要包括一套相對獨立的HIMI 系統。HIMI系統包含HIMI服務器與客戶機。自動化系統所應用的控制等級為4級，其中涵蓋了現場控制等級中的0級，基礎自動化控制等級中的1級，過程自動化控制等級中的2級以及生產執行控制等級中的3級。目前的冷軋酸洗機組很多都是借助PLC進行控制。隨著科學技術的不斷發展進步，自動化控制系統的功能性與自動化得到了顯著提升。

2 冷軋酸洗機組自動化控制系統分析

2.1 入口段點位技術控制

2.1.1 鋼卷運輸

對鋼卷小車從NO.1與NO.2處至入口活套的順序進行有效控制。

2.1.2 對酸洗入口的先后順序進行控制

對酸洗進口順序實行控制，主要包括帶頭主動移動至穿帶導板、鋼帶卷由預開卷點位至開卷機點位、帶鋼頭自行進行裁剪、帶鋼頭自行穿帶至等候區、帶鋼頭由等候區自動穿帶到焊接、帶鋼尾自行進行裁剪、帶鋼尾自行甩尾到焊接、對帶鋼進行焊接、焊縫沖月牙。

2.1.3 對入口活套進行控制

在對入口活套進行控制時，應該結合入口速度、出口速度還有增加速度然后再給出相應的預設定值，與此同時為空套位置、設定套量位置、最大套量位置提供相應預設定值。如果是入口段是由于開展焊接作業而出現停車，基于此種情況進口活套會主動將帶鋼運輸至工藝段，如果此時的入口活套套量小于設定位置，那么入口段會開啟的爬行速度，之后再按一下運行按鍵，讓按鍵保持不按狀態，那么入口段就會開啟加速度操作，此時此刻進口段的實際運作速度應為工藝段此時運作速度+加速度值；如果入口活套剛好在設定套量位置，此時工藝段應該與之維持同一速度；如果工藝段是停車狀態，此時入口活套正處于設定套量位置，這是入口段會自行降至爬行速度，相應操作人員應該通過手動干預的形式終止入口段進程，抑或是當進口活套套量滿足最大套量位置的時候，進口段也會自動中斷運行。當入口活套處于空套位置時，工藝段會自行停止運行。

2.2 跟蹤控制帶鋼

2.2.1 對活套進行有效控制

對活套位置進行實時監測，針對一些脫離活套控制的運行速度也十分有必要實行活套位置控制。此種控制模式能夠對帶鋼進行定位，結合帶鋼在進出口時的速度以及增加的速度值進行運算，實際活套位置除過帶鋼股數。依據帶鋼的入出口速度還有增加的速度對預設定值進行設定。

2.2.2 跟蹤焊縫

對于已經存在的焊縫應該追蹤到相應的月牙剪以及圓盤位置。

2.3 對帶鋼張力進行有效控制

對酸洗機組中的帶鋼張力進行控制時主要應該從以下3方面的張力進行控制：額定張力、穿帶張力以及臨時停車張力?？刂茙т摰念~定張力是為了保證帶鋼在實際運輸中擁有更好的安全性與可靠性，預設定的張力值會在HIMI系統的幫助下傳遞給開卷機中的傳動系統里。臨時停車張力從字面上理解就是當機組出現臨時停車情況而產生的張力，之所以會出現這一癥狀主要是因控制系統產生延遲后系統傳輸出來的停車信號造成的，此時張力值預計會達到額定張力值的30%左右。穿帶張力通常也會控制在額定張力的30%左右[3]。

2.3.1 控制額定張力或操作張力

應該對入口端的帶鋼張力進行充分設定以此來確保帶鋼一直處于緊繃狀態便于實現順利運輸。帶鋼在工藝段的張力應該能確保其實現正常運行，拉矯機張力與彎曲輥、矯直輥的壓入深度值應當結合帶鋼橫截面、材料性質以及材料形狀，借助過程計算機單獨創建的數據表格或者借助HIMI系統經過操作人員手動進行設置。

2.3.2 控制穿帶張力

當帶鋼面對穿入與穿出操作時，此時它的穿帶張力通常都不是很大，大概是額定張力的1/3左右，該張力值能夠促使帶鋼始終處于相對緊繃的狀態。帶鋼的張力值能夠通過人工手動進行操作或者自主進行輸入。

2.3.3 對臨時停車時的張力進行控制

臨時停車張力出現的原因在于機組因接收到控制系統傳輸出來的延時信號而發生臨時停車，從而出現了臨時停車張力。這時的張力值等同于帶鋼在酸洗入口段的張力值，大概是30%的額定張力。對臨時停車張力進行設定時應該依據帶鋼張力的自動功能實現設定，同時在傳動系統處于相對穩定的狀態下進行落實，通常帶鋼此時的張力值會略高于臨時停車張力設定值[4]。

2.4 對帶鋼速度進行良好控制

對酸洗機組中的帶鋼速度進行控制其實質是對入口段速度、工藝段速度及其出口速度進行有效控制，在很大程度上控制的科學性、合理性以及有效性對于企業在每項作業的生產質量與效率方面具有非常重要的影響。此外，為了保證每項作業任務能夠得以順利實現，應該在帶鋼進行焊接前對入口速度進行科學合理、高效設置。

2.4.1 酸洗入口段的速度設定

在帶鋼未完成焊接操作前，并且酸洗機組未開始進行聯動啟車的時候應該對如下兩個速度實現設定控制：首先明確NO.1糾偏輥壓輥，NO.1張力輥與壓輥在速度上是一樣的，其次是確保開卷機、處理器二者的速度相一致，也叫做穿帶速度，最大速度設定為60m/min。對兩個速度進行選擇時其帶鋼速度可以不同但是能夠實現一同運行，當帶鋼完成焊接作業，酸洗機組也實現聯機啟動后，只允許有同一個帶鋼速度實現運行，設定入口段的正常運行速度時應該將NO.1中張力輥的速度作為參考[5]。

2.4.2 酸洗工藝段的速度設定

當運行正常時，拉矯機NO.3張力輥速度不僅是工藝段速度設定的參考對象，還是整個機組設定運行速度的基準。

2.4.3 酸洗出口段的速度設定

碎邊剪與NO.4張力輥速度設定使用同一基準。當運行正常時，出口段設定速度標準應該參考NO.4中的張力輥速度。

2.5 對工藝段速度以及出口段速度進行控制

利用工藝段技術對圓盤剪進行控制，為了保證碎邊剪兼備微弱的牽引速度，要求圓盤剪速度低于碎盤剪速度。

2.5.1 對拉矯機的運行速度進行控制

由于NO.2與NO.3張力輥間存在一定的速度差，故而形成了拉矯機張力[6]。對拉矯機進行操作的具體方式有如下3種：①延伸率不加入模式。在該操作模式下，不僅要對延伸率在實際傳動時的速度實行設定而且還應該對變形程度給予預設定。②張力模式。在這種操作模式下，延伸率具體的力矩有可能會被恒定，簡言之所具備的實際力矩是預設定力矩的恒定值，通過張力傳動模式達到控制負荷平衡的目的進而促使規定力矩得到保證。在焊縫合格的情況下，可以給延伸率現有的設定值多加一個附加值，以此來確保拉矯機帶鋼張力保持平穩的效果。③延伸功能加入方式。處于這種操作模式下，延伸率在傳動過程中的速度應該結合規定好的延伸率來進行預設定，同樣借助張力傳動的形式對負荷平衡進行有效控制以此來確保設定力矩不受影響。

2.5.2 對圓盤剪段進行合理控制

為了保證碎邊剪存在一定的牽引速度，酸洗機組的運行速度應該小于碎邊剪的預設定速度，即偏移量與設定值相加之和。

2.5.3 對NO.1與NO.2出口活套進行合理控制

（1）對活套位置實行監視。對不受活套控制操作的部分機組速度執行活套位置監控。

（2）活套位置控制。NO.1出口活套的主要功能為面臨停車狀況時，積累由工藝段運輸過來的帶鋼。當工藝段速度大于圓盤剪段速度時，活套位于設定套量位置，工藝段速度則會降低到爬行速度。當其處于最大套量位置時，工藝段會停止工作。NO.2出口活套的主要功能為保存累計的帶鋼，當出現停車時，其出口活套能提供充足的帶鋼。當此時的活套小于設定位置時，先動用爬行速度，之后按動一次運行按鈕，保持按鈕不作任何操作，圓盤剪段便會執行提速操作，這時圓盤剪段的運轉速度是軋機入口速度與加速度的總值。當活套剛好在設定套量位置時，其速度會下降到軋機入口速度值。一旦軋機發生停車，該出口活套剛好在設定套量位置，圓盤剪段速度會低至爬行速度，這是相應操作人員應該通過手動的方式進行停車，或者該出口活套運行至最大的套量位置時也會停車。

3 結語

總而言之，為了更好的解決近年來由于冷軋鋼鐵需求量的不斷上漲，而出現的一系列關于生產質量與效率的問題，必須要對酸洗工作進行高度重視。冷軋酸洗機組作為酸洗處理的關鍵設備，還需要對其內部的自動化控制系統水平進行不斷提高。根據上述研究發現，只有保證酸洗機組的所有控制系統都能夠實現科學、合理運行，才能夠保證酸洗工藝發揮出應有的效果，進而為鋼鐵生產企業實現更好的發展保駕護航。