高速线材活套器自动控制及故障处理

郭静棣，展宝磊，孙永涛

（山钢股份莱芜分公司 棒材厂，山东 莱芜271104）

高速线材活套器自动控制及故障处理

郭静棣，展宝磊，孙永涛

（山钢股份莱芜分公司 棒材厂，山东 莱芜271104）

以高速线材轧机间活套器的自动控制为对象，介绍在活套形成过程中监测系统、级联调系统的配合过程，对自动级联速差修正及动态速降补偿进行分析，提出控制方案。针对活套器在使用过程中存在的问题，结合生产现场提出的故障处理方法，基本解决因活套因素产生的废钢及质量缺陷，提高了产品质量。

高速线材；活套器；自动控制；故障

1 前言

活套是安装在高速线材连轧机组中轧、预精轧相邻机架之间的装置，用来调节金属流量平衡，保证连轧过程中作用于红料之间张力的恒定，消除各机架之间张力波动，建立良好的堆拉钢关系，保证产品的轧制质量。山东钢铁新疆公司建有1条摩根五代高速线材生产线，精轧十架次集体传动，要保持各机架金属秒流量相等，机架间就要采用微张力轧制技术，因此给来料外形尺寸提出较高的要求。预精轧、中轧之间要采用无张力轧制技术，以保证料型的外观质量，因此，高线活套器的精准工作就十分重要。

2 线材活套器自动控制

活套器调节用在轧件断面小、易于形成活套的区域，其基本控制原理是：用活套扫描传感器，对活套位置进行测量，并与设定值进行比较，然后根据其偏差值ΔL，通过级联调系统调节上游机架速度，使套量维持在设定范围，保证无张力轧制。活套长度、套量、套量变化计算如下［1］：

式中H为活套高度，L为活套原始长度，H1为初始套高，H2为终止套高。

2.1 活套调节控制过程

活套的形成和调节是由监测系统和级联调系统来完成的。监测系统包括热金属检测器、脉冲发生器等，当监测系统检测到轧件头部进入下一机架时起套辊立即升起，同时前面的机架开始升速，活套扫描器参加速度调节。当活套高度达到设定值时，前面机架电机速度恢复到原给定值，此时进入自由活套控制过程；当轧件的尾部离开前面第二个机架时，活套前第一个机架开始降速进行收套；当轧件尾部到达活套前第一个机架时，起套辊立即收回。需要说明3点：1）活套辊在这里只是用来支托轧件活套和对活套进行导向控制；2）活套辊的动作不是瞬时的，在触发升降动作时，必须考虑电气或气动的延迟时间，这可以通过定时器来完成；3）活套辊装置为气动［2］。

2.2 速度设定自适应

活套调节器产生的速度修正信号实际上反映了速度设定的误差，这种误差能经过自动级联方式对全线轧机速度进行修正。自适应系统在每根钢轧过之后，取其稳定部分加以保存，并应用于下一根钢，在头几根钢轧过之后，全线的速度匹配关系将逐渐趋于合理，于是产生了切合实际的或者说成熟的轧制数据。由于修正这些误差占用了系统有限的调节范围（调节范围一般为±10%），使系统适应随机因素的调节能力下降。为解决这一矛盾，设有速度设定自学习按钮，利用成熟的轧制数据，对原设定的各机架速度给定值进行刷新，各机架的可调节范围得以平均化。在理想情况下，各机架修正信号的平均值应为零，留有充分的调节范围应付随机扰动，从而使整个轧线的工作更加稳定可靠。

2.3 动态速降补偿

当轧件头部进入轧机时，传动系统的固有特性会形成动态速降，如不及时恢复，将对连轧机生产造成严重干扰。如轧件头部在进入下一机架之前，前一机架主电机的动态速降还处在恢复过程中，未恢复到稳态运行，则前后机架的动态过程将相互重叠，破坏了正常设定的相邻机架间的速差关系，使轧件产生堆拉交替现象，引起张力大幅度波动，扰乱了正常的连轧程序。为了减少轧机的动态速降、减少轧材的活套量和拉伸程度，在控制系统软件中设有基准值补偿功能，在速度设定时，只需要在原设定值增加一个速降量Δn，并在动态速降结束时再从设定值中剔除所增加的速降量部分。从而实现动态补偿功能。冲击速度补偿的量一般为轧机额定速度的3%～5%。对于需要做活套调节控制的机架，一定的冲击速度将有助于形成机架间的初始活套，初始套量的大小可通过改变冲击速度补偿值Δn进行控制。冲击速度补偿值设定在轧制程序中，操作人员可通过计算机键盘或鼠标器进行在线修改。

3 故障处理

1）活套起套过快或过慢，是由于活套延时设置不对或起套条件设置的上游轧机咬钢信号值过高导致的，应将起套延时时间缩短，降低过钢信号上值。

2）活套落套过快或过慢，是因为延时设置不对、气阀故障或电磁阀线圈磁化而导致的失磁慢。过快时，应检查信号，重新设置延时时间；过慢时，可先手动分析气阀故障还是线圈故障，最好使用单向气阀。

3）活套抖动大，是因为每条轧线轧制规格较多，起跳辊、前后压辊磨损位置不同，轧件运行中磨损部位阻挡，造成轧件改变运行方向，形成轧件抖动；活套器底座紧固件松动，造成活套器偏转，使得轧件偏离轧制线，造成轧件抖动，严重的造成堆钢事故。在机架之间设置定位标记，经常检查轧制线与标记的偏差，及时纠正；及时更换或焊补磨损辊轮，防止阻挡偏离。

4）活套扫描器故障，原因是活套器工作环境较差，强光、水蒸气、杂物阻挡、固定支架松动，造成活套扫描器信号检测不稳。应用测试棒检查活套信号反馈因素，判断问题起因；活套扫描器镜头清洁，特别在冬季要求勤测试；制作活套扫描器通风管道，防止杂物侵入。

4 结 语

级联调速及自适应系统时刻伴随活套形成的全过程，控制精度高低影响轧机间微张力恒定，对产品质量提高、通条尺寸的稳定都起到关键性的作用。直径6.5 mm线材卷取时头6圈、尾8圈尺寸不圆度由应用前0.4 mm减少到应用后0.25 mm，其他通条尺寸稳定在0.15 mm以内，同时头尾折叠、耳子等轧制缺陷基本消除。高速线材活套器自动控制及故障处理成功应用于山东钢铁新疆公司高速线材生产线，活套使用平稳可靠，产品质量得到客户的好评。

［1］ 李曼云.小型型钢连轧生产工艺与设备［M］.北京：冶金工业出版社，1999.

［2］ 赵元国.轧钢生产机械设备操作与自动化控制技术—实用手册［M］.北京：中国科技文化出版社，2005.

TG334.9

B

1004-4620（2017）05-0072-02

2017-09-06

郭静棣，男，1964年生，2012年毕业于辽宁科技大学冶金工程专业。现为山钢股份莱芜分公司棒材厂工程师，主要从事轧钢工艺设计、质量管理等工作。