首钢京唐1580热连轧精轧机主速度级联控制的实现

赵坤鹏 王义 韩明

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北唐山 063200)

首钢京唐1580热连轧精轧机主速度级联控制的实现

赵坤鹏 王义 韩明

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北唐山 063200)

在带钢热连轧生产过程中,为了保证正常的生产,即保证通板不堆钢、拉钢,轧制处于恒定小张力状态,需设置连轧机主速度级联系统,保证精轧机组的稳顺运行,为提高产品质量打下坚实的设备基础。

热连轧 精轧机组 速度控制 主速度级联

1 首钢京唐1580精轧机组配置(如图1)及现状

精轧机组主要包括飞剪、除鳞装置、立辊、精轧机、活套、导板、换辊装置等，精轧机是成品轧机，是热轧带钢生产的核心部分，轧制产品的质量水平主要取决于精轧机组的技术装备水平和控制水平。精轧机组是决定产品质量的主要工序：如带钢的厚度精度取决于精轧机压下系统和AGC系统的设备形式；板型质量取决于该轧机板型模型控制能力、各机架负荷分配以及辊型配置；带钢的宽度保持必须通过精轧机前立辊的AWC和精轧机间低惯量活套装置实现；带钢的力学性能主要取决于精轧机终轧温度。

带坯除去氧化铁皮后，经侧导板导入精轧机前立辊轧机(F1E)，后依次通过精轧机各机架，通过对精轧机组的控制，最终获得所要求的带钢厚度，精轧末机架抛钢后，带钢沿层冷辊道送至卷取机成钢卷。精轧机的一级控制功能主要包括：飞剪前后辊道控制、飞剪前导尺控制、飞剪优化剪切控制、精轧除鳞控制、精轧机顺序控制、主速度控制、活套高度和活套张力控制、精轧机弯辊、窜辊控制、精轧液压压下APC及压下零调、精轧液压AGC控制、精轧板形控制、精轧机架间冷却水阀控制、精轧甩机架控制等，本文重点介绍精轧机主速度级联控制算法实现。

图1 首钢京唐热轧1580精轧机组示意图

图2 精轧主速度系统的功能框图

2 精轧机架主速度级联控制(如图2)的算法实现

速度级联控制，即在高速轧制过程中，为保持机架间的速度关系完全匹配、机架间轧件秒流量相等，对轧制过程中来自活套闭环控制的调节量、手动干预调节量，按逆轧制方向依次对前面的各机架速度进行增减，实现轧机速度的级联控制。速度级联控制是热连轧生产线电气控制思想的精华。在带钢热连轧生产过程中，为了保证正常的生产，即保证通板不堆钢、拉钢，轧制处于恒定小张力状态，需设置连轧机主速度级联系统，并采用恒张力活套支持器动态调节。为使活套系统正常工作，要求主速度设定精度得到保证，也只有在机架之间的设定速度得到很好的匹配时张力控制才能较好地实现。连轧机组各机架轧辊的转速要相对严格同步，因此要求各机架主传动的速度，不仅在静态下，而且在过度过程中均要精确分配，以协调各机架间的速度。

保证正常连轧的基本条件是：

即各机架应严格遵循秒流量相等的关系进行设定。

在实际生产中，精轧宽展可以忽略，这样秒流量公式可以演变为：

h1×v1=h2×v2=．．．=hn×vn

其中：hi——第i机架的出口厚度；vi——第i机架带钢出口线速度；Bi——带钢的宽度；i=1，2，．．．，n。

速度设定是由过程计算机，根据轧制工艺状况，以及设备能力情况，按照合负荷分配得到各机架出口厚度，并根据终轧温度确定未机架出口速度后，用秒流量方程反推出各机架速度设定值。由于存在前滑，因此带钢速度与轧辊线速度的关系为：

Vi=Voi(1+fi)

因此：Voi=hn/hi*(1+fn)/(1+fi)*Von

其中：fn——末机架的前滑值；fi——i机架的前滑值；Von——末机架的轧辊线速度；Voi——i机架的轧辊线速度。

秒流量方程仅使用于稳定轧制状态。当对机架间活套进行调节时，各机架流量将不再相等。精轧机组速度给定控制系统接收过程机的F1～F7穿带速度设定值、末机架最大轧制速度设定值和加速度设定值，实现速度基准的设定计算、轧制过程中的加减速控制、活套高度控制的自动速度补偿、AGC的自动速度校正控制、各种手动速度微调控制、点动操作控制、速度设定系统的顺控联锁及故障报警显示控制，最终向主传动系统输出正确的速度基准值。末机架为基准机架。

系统通过设定MRH和穿带速度Vithr来实现速度的设定。关系表达式如下：

Vi=MRH%×Vithr

基准信号输出时，转换成相对值并加上了速度补偿信号 。

SPREFi=Vi/Vimax×(1＋ADJREFi)

=(MRH%×Vithr/Vimax)×(1＋ADJREFi)

式中：V i t h r——来自过程机的第i机架穿带速度设定值(m/min)；MRH%——6个机架共同速度基准调节系数(%)。

当自动操作时，速度设定值由过程机给出。当半自动操作时，首先进入HMI的半自动画面，按下半自动功能按钮，给出F1—F7机架的回路号，并给出各机架的速度设定值，每次按下确认键，当半自动设定值速度确认完毕，按下总确认后，精轧机组立即执行设定速度。在正常轧制过程中，可以进行速度给定修正，操作画面在精轧主速度及活套控制画面中。当手动操作时，操作工面对操作台的速度台。F1—F7每个机架有速度扳把开关。在轧制启车后，无钢时用作速度修正，咬钢后用于各机架速度逐移。在非轧制时，此扳把开关可用于F1—F7机架的点动。

当轧机处于压靠时，速度控制到低速运行，由压靠程序完成。热轧精轧机组主速度系统由速度整定和速度调节两大部分组成。速度整定用于带钢咬入前将各机架速度整定到设定值，而速度调节则是穿带后的动态调节，各机架间的级联是速度调节部分的一个重要功能。

主速度整定在不同情况下将用不同的变动斜率(RAMP)：

从停车起动到某一速度时；换规格时，从某一速度设定值改到另一设定值时；正常停车时；紧急停车时。

速度调节包括手动微调，活套高度闭环，AGC的活套量补偿，以及下游机架送来的逐移补偿。为此，第i机架的速度调节量用下式来表达：

其中：

ΔviR——人工联动速度微调节量；Δvir——人工单动速度微调节量；ΔviAGC一AGC速度补偿量；ΔviLC——活套高度闭环调节量；Δvis——下游机架来的逐移量。

实际计算时，上述各量都应为相对于本机架速度设定值的百分数。

i表示第i机架［i=1～(n-1)］，n为未机架，未机架的速度是作为基准值而不调节的，调节时的逐移方向是由下游向上游机架进行，通常称之为逆调。稳定精轧出口速度对轧机与卷取机的匹配和终轧温度控制都是有利的。在上式中，i机架的活套调节量是来源于i、i+1机架间活套的活套高度闭环控制，而AGC补偿为后机架AGC对本机架速度的补偿量。

机架间速度逐移量的计算为：

其中vi——第i机架速度的设定值。

在实际控制过程中，所有上述量都采用百分数形式，以便于逐移。每个控制周期都计算逐移量，应按轧线的逆流方向逐机架计算，这样才能保证各机架逐移信号无滞后地进入各机架速度输出中。在升速轧制的机组中，各机架设定值应按比例升降，以此保持升降过程中的同步性。

3 结语

首钢京唐钢铁联合有限责任公司热轧1580带钢生产线是首钢京唐公司的第二条热连轧板材生产线，也是国内第一套完全自主建设、自主集成的热连轧生产线。精轧区域基础自动化、过程自动化系统由北科麦思科公司设计，该线于2010年3月31日热试成功，经过不断的磨合优化，目前设备系统运行稳定，各项产品指标达已达到了国际先进水平。其中精轧机组的主速度级联控制、活套控制、张力控制各项功能完全满足生产需求，在四年来的应用中得到了充分的验证。

[1]王冰贺.攀钢1450mm热连轧机精轧区速度主令控制系统[J].冶金自动化,2005(1).

[2]杨杰.莱钢1500mm热轧带钢精轧自动控制系统[J].自动化应用,2010(1):6-7.

赵坤鹏(1987—),男,山西侯马人,本科,学士,助理工程师,研究方向:热连轧自动控制技术及仪器仪表。