鞍钢1450 mm酸洗冷连轧机带钢跟踪技术

秦大伟，张岩，曹忠华，宋君，侯永刚

（鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009）

鞍钢1450 mm酸洗冷连轧机带钢跟踪技术

秦大伟，张岩，曹忠华，宋君，侯永刚

（鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009）

简要介绍了酸洗冷连轧机带钢跟踪系统的功能及工作原理。以鞍钢莆田1450冷连轧机带钢跟踪系统为例，对带钢跟踪区域划分、焊缝跟踪以及轧制设定值数据切换等技术内容进行了深入分析。生产实践表明，该系统运行稳定可靠，带钢跟踪精度较高，满足了连续轧制的工艺要求。

带钢跟踪；焊缝跟踪；设定值管理

1　带钢跟踪原理

冷连轧机生产线布置如图1所示，主要设备包括开卷机、焊机、入口活套、拉矫机、酸洗工艺段设备、1号出口活套、2号出口活套、连轧机、飞剪、卷取机等。生产过程中首先将原料钢卷装入到开卷机进行开卷操作，利用焊机将当前带钢带头与前一条带钢的带尾焊接在一起，然后进入生产线进行连续轧制。

带钢跟踪功能从焊机位置开始启动，一直到轧机出口飞剪结束，贯穿整个生产过程。带钢跟踪系统根据带钢原料长度、焊缝检测以及生产线运行速度等信息，计算带钢所处位置，并在人机界面上实时显示。带钢连续分布在整个生产线上，通过焊缝来区分，带钢跟踪系统同时对生产线上多条带钢进行跟踪。结合工艺和控制要求，将生产线划分若干个跟踪区域，并为每个跟踪区域分配两个数据存储区，分别存储该区域内当前带钢和下一条带钢的信息。带钢跟踪过程实际上就是带钢信息在不同存储区内传递的过程，随着生产线的运行，带钢依次经过各个跟踪区域，相应地带钢信息在各个存储区内进行存储和删除。生产过程中带钢数据传递过程如图2所示。

当焊缝进入跟踪区域1时，系统将带钢1和带钢2信息分别存放到存储区11和存储区12中，当焊缝进入区域2时，系统将带钢1和带钢2信息分别存放到存储区21和存储区22中，此时跟踪区域1中当前只有带钢2，将带钢2信息存入到存储区11中，并删除存储区12中的带钢信息。

2　带钢跟踪关键技术

2.1跟踪区域划分

生产过程中生产线上同时分布着多条带钢，为了能够准确区分和跟踪每一条带钢，需要将生产线划分成多个跟踪区域，分别对各个跟踪区域内的带钢进行跟踪［2］。在一个跟踪区域内，带钢必须具有同一个的运行速度，同时要求任意一个跟踪区域的长度都不能大于最小的带钢长度。同一个跟踪区域带钢速度不同或者在一个跟踪区域内出现一个以上的焊缝，都会引起带钢跟踪系统混乱。根据生产线上不同区域的带钢运行速度以及工艺和控制的要求，结合以上跟踪区域划分原则，将酸洗冷连轧生产线依次划分成14个跟踪区域，如表1所示。

通过生产线布置图和实际测量，确定各个区域长度及起点和终点的实际位置，因此各个跟踪区域总长度可以表示生产线上带钢的实际长度。有些跟踪区域长度是固定的，有些跟踪区域长度动态变化，例如活套段跟踪区域长度随着活套车位置不同而动态变化。

2.2焊缝跟踪

在跟踪区域划分基础上，根据跟踪区域内带钢运行速度可以实时计算焊缝在跟踪区域中的具体位置，实现整个生产线的焊缝跟踪［3］。每个跟踪区域都配置一个焊缝跟踪程序，焊缝进入当前跟踪区域后，程序计算焊缝在当前跟踪区域内走行距离，焊缝离开当前跟踪区域时，当前程序计算值清零，等待下一次焊缝位置计算。因此可以计算焊缝在第i个跟踪区域位置值Pi，计算式为：

式中，P0i为第i个跟踪区域起始位置；vi为第i个跟踪区域带钢运行速度；t0为带钢进入第i个跟踪区域时刻；ti为带钢离开第i个跟踪区域时刻。

带钢运行速度除了在机架区域采用激光测速仪直接检测外，其它区域都是采用传动辊转速和直径计算生产线运行速度来替代带钢运行速度。这种间接测量方式存在一定误差，S辊和带钢之间存在微小滑动，其滑动量一般在0.1％～1.0％之间。为提高焊缝跟踪精度，消除带钢运行速度间接测量造成的累积误差，需要对计算的焊缝位置进行校正。在活套出口和轧机入口指定位置安装焊缝检测仪，系统接收到焊缝信号后将计算的焊缝位置值校正为检测仪安装位置值。带钢跟踪位置校正原理如图3所示。

通过在生产线上指定位置对焊缝跟踪位置进行校正，可以有效消除焊缝跟踪计算的累积误差，大大提高焊缝跟踪精度。焊缝检测仪应用过程中，检测信号的可靠性是不容忽视的，一旦焊缝跟踪进行了错误位置校正，将会造成整个自动化系统的控制混乱，因此焊缝跟踪系统必须对焊缝检测信号进行有效性判断。在焊缝检测仪安装位置的前后一定的距离范围定义为焊缝有效区域，只有当计算焊缝在这个区域时焊缝检测信号才有效。有效区域宽度一般设置为跟踪区域长度的2％，在这个区域内焊缝检测仪出现假信号的概率是微乎其微的，即便出现了假信号，位置校正误差也很小，对整个自动化系统影响不大。

2.3带钢分段显示

带钢跟踪的另一个重要任务就是将生产线上的带钢在人机界面上实时显示，为操作人员提供操作指导。带钢上线前过程控制系统为带钢分配一个颜色代码，作为带钢原始数据下发到带钢跟踪系统中，相邻带钢通过不同的颜色加以区分。带钢分段显示原理图见图4。如图4所示，在跟踪区域划分的基础上，将生产线划分成若干个跟踪段，系统实时读取各跟踪段内带钢颜色代码并在人机界面显示。焊缝依次经过不同的跟踪段时，跟踪段内的颜色代码也相应改变。

2.4轧制设定值切换

轧制设定值切换是带钢跟踪系统的一个重要功能，轧制设定值切换过程又叫楔形轧制控制。在焊缝前后一段距离定义为楔形区，在楔形区内轧制设定值从当前带钢过渡到下一条带钢。首先过程控制系统根据工艺模型计算楔形长度、焊缝到楔形头部距离等设定值数据并发送到带钢跟踪系统，带钢跟踪根据楔形设定值和已轧制的楔形长度，按照一定幅度进行轧制设定值切换控制。楔形轧制过程轧制设定值计算如下：

式中，Vwed为楔形轧制过程轧制设定值；Vold为原带钢轧制设定值；Vnew为下一条带钢轧制设定值；Lwed为楔形长度设定值；v为机架出口带钢速度；n为轧制设定值切换幅度。

3　应用效果

带钢跟踪系统应用以来，运行稳定可靠，实现了酸洗冷连轧生产线带钢的准确跟踪，满足了连续轧制的工艺要求。系统应用效果见图5。

图5（a）显示，在焊缝进入轧机前，对焊缝位置进行校正，以防止带钢在轧机内发生焊缝断带。带钢的计算位置与实际位置之间偏差小于0.1 m，带钢位置的跟踪精度较高。图5（b）显示，当带钢楔形头部到达机架时，楔形轧制启动，根据已轧制的楔形长度计算楔形轧制完成率，进行轧制设定值切换控制，楔形轧制完成后，轧制设定值由前一条带钢过渡到当前带钢。

4　结论

（1）结合酸洗冷连轧生产工艺和控制的特点，将整条生产线划分成多个跟踪区域，进行多区域带钢跟踪。将跟踪区域细分成多个跟踪段，为带钢分配颜色代码，实现了生产线上不同带钢的区分和位置的动态显示。

（2）在生产线上指定位置安装多个焊缝检测仪，利用焊缝检测信号及焊缝检测仪实际安装位置值，对焊缝跟踪程序计算的焊缝位置值进行校正，提高了带钢跟踪精度。

（3）利用带钢跟踪数据进行楔形轧制控制，实现了轧制设定值平稳切换，避免了焊缝轧制过程出现断带及设定值故障。

［1］郑申白，曾庆亮，李子林.轧制过程自动化基础［M］.北京：冶金工业出版社，2005.

［2］张鹏，李路.1450 mm酸轧联机过程自动化系统物料跟踪［J］.冶金自动化，2010，（S2）：612-615.

［3］祃丽婷.焊缝跟踪和物料跟踪［J］.上海金属，2004，26（6）: 29-33.

（编辑袁晓青）

Technology for Tracking Steel Strip Produced by 1450 mm Pickling Cold Tandem Mill in Ansteel

Qin Dawei，Zhang Yan，Cao Zhonghua，Song Jun，Hou Yonggang
（Iron＆amp;Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation，Anshan 114009，Liaoning，China）

The function and operating principle of the steel strip tracking system for the pickling cold tandem mill were introduced briefly.Taking the strip tracking system for 1450 mm cold tandem mill in Putian Company of Ansteel as example，such technologies as the process for dividing the regions for tracking the steel strip，technology for tracking the weld seam and the process for switching the set points on rolling procedures were analyzed deeply.The production practice shows that the steel strip tracking system operates smoothly and reliably and has a higher tracking accuracy，which can meet the technological requirements of the continuous rolling.

strip tracking；weld seam tracking；management of set points .带钢跟踪任务是将生产线上带钢运行状态在计算机中映像，使计算机随时了解物料在生产线上的准确位置及状态，以便计算机在规定时间内启动各有关功能程序，对指定轧件进行各种控制，从而保证生产的正常运行［1］。带钢跟踪主要功能包括设定值请求、控制设定值的切换、实际值的收集和画面上带钢移动的模拟显示等。带钢跟踪是一项基础功能，是实现连续轧制的前提保证。本文以鞍钢莆田1450 mm冷连轧机为例，对带钢跟踪工作原理和实现方法进行介绍。

TG333

A

1006-4613（2015）06-0027-04

2015-05-27

秦大伟，高级工程师，2004年毕业于鞍山科技大学自动化专业。E-mail：qindaweiemail@163.com。