浅谈轧机工作辊弯辊系统控制原理

葛鹏

摘要：本文主要是对工作辊弯辊系统的组成、机械结构、电气控制原理以及弯辊的计算和对轧机轧制力的影响，如何参与到带钢板型控制中，在轧机轧制过程中所起作用的简要概述。

关键词：工作辊弯辊；控制原理；弯辊力计算

1 前言

轧机控制板型的重要手段之一是工作辊弯辊系统，本文将简单介绍轧机工作辊弯辊系统的电气控制。以某冷轧厂采用德国SMS集团最新设计的连续酸洗五架串列式六辊轧机冷轧机组，电气控制采用德国Siemens自动化公司S7-400以及SIMATICTDC控制器为例。

2 工作辊弯辊系统的作用

工作辊的平衡和正/负弯辊都是由4个弯辊液压缸驱动，其功能主要有以下几点。

（1）轧制过程中通过轧制力控制来平衡轧辊重量。

（2）确保轧辊间正的接触（WR-IR-BUR）。

（3）轧制过程中通过变化的正负弯辊力来设定轧辊辊缝形状，通过叠加的弯辊力预设和限制来进行轧制力控制。

（4）换辊操作过程中提升和降低工作辊。

3 工作辊弯辊系统的结构

工作辊弯辊都是通过压力控制实现的，如图1所示。四个弯辊液压缸都是由一个伺服阀控制的。操作侧和驱动侧的压力传感器测量的是4个弯辊液压缸活塞侧和杆侧的实际压力。测量值都作为压力控制器的反馈值参与控制，以补偿轧制力的计算值。

4 工作辊弯辊系统控制方式

工作辊的平衡，正、负弯辊以及工作辊的提升都是通过控制压力差来实现的（如驱动侧和操作侧弯辊缸的塞侧和杆侧的压力）。四条液压缸都是通过伺服阀进行控制，液压缸的活塞侧和杆侧都装有单向阀。塞侧和杆侧分别装有压力传感器，两侧压力检测对在驱动侧和操作侧计算弯辊系统的作用力是有影响的。驱动侧和操作侧的平均值作为实际弯辊压力值。

压力控制器是通过互相比较实际压力值和目标设定值来进行控制的。通过实际计算弯辊力与目标设定值之间的差值送到控制器，控制器通过调节伺服阀开度来使实际弯辊力跟随设定值。压力控制器不断变化与HGC变化是相似的。但对厚度是没有影响的。下降动作是通过给伺服阀一个固定开度让液压油从弯辊缸回流到系统来实现的。下降的速度取决于伺服阀的开度、平衡液压缸的活塞侧和杆侧的压力和机械负荷。

轧制过程中，正负弯辊的控制对生产要求都有影响，每个正负设定值都有一个最小的限制值以保证轧辊在轧制过程中不会打滑。弯辊力的限制取决于轧制力的大小、轧机的状况（开/关辊缝）和操作模式（加速、减速、快停、急停）。限制的最大值是平衡的所有轧辊的重力总和，还包括一个额外的弯辊力值，这是为了在加速过程中轧辊间要求安全摩擦。当辊缝无负荷时为了转动轧辊，弯辊系统将设定一固定的平衡值。

板形控制功能中，HGC系统给弯辊系统一个额外的设定分量。板型控制是用于前馈式的修正轧辊辊缝形状，以补偿下一道次板形偏差。轧制力的任何变化都可能引起轧辊咬入板形的变化。轧制力变化的情况下为了保持板形平稳有必要同时改变弯辊值以确保在轧辊咬入时没有板形问题。通过曲线控制（原始设定和操作中改进的），要想得到合适轧制力需要适当地改变弯辊设定值的附加值，此外还有HGC系统的倾斜控制、CVC窜辊系统、中间辊弯辊系统和多区冷却系统。使用工作辊弯辊系统可以达到最优的辊缝调整，所有这些调节器联合在一起进行板形平直度控制。