冷轧酸洗机组自动化控制系统探讨

张宏伟

摘要：本文主要针对冷轧酸洗机组自动化控制系统展开分析，思考了冷轧酸洗机组自动化控制系统的主要概念和要点，探讨了冷轧酸洗机组自动化控制系统的具体应用关键点，希望能够为今后的应用提供参考。

关键词：冷轧酸洗机；自动化控制系统

1 前言

要想用好冷轧酸洗机组自动化控制系统就必须要了解其系统的要求和系统的应用方法，对此，一定要熟悉冷轧酸洗机组自动化控制系统的具体的运作规律，从而提出更好的应用方法。

2 冷轧酸洗概述

随着工业化进程的不断推进，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用驱动动力是都会留有一定的余量。这样使得电机在不能满负荷情况下运行时，超出驱动动力需求外的多余力矩增加了有功功率的消耗，造成了电能的浪费。

冷轧产品以其优良的材料性能、尺寸精度和表面质量，得到了广泛的应用。冷轧产品的生产一般要经过酸洗、轧制、退火、涂镀、平整等工序。

酸洗通过将热轧来料浸泡在酸液中，去除热轧过程产生的表面氧化铁皮。轧制通过冷轧机多机架连轧或者单机架往复轧制，达到高精度的尺寸精度和优良的表面质量。酸洗与冷轧轧制可以设置在一条机组中成为酸洗冷连轧联合机组，具有生产效率高、成材率高的特点，被大型钢铁企业广泛采用。

平整通过平整机的小压下量轧制，消除退火后带钢的屈服平台、提高板形质量、获得优良的表面质量。平整工艺与轧制工艺非常接近，在连轧机毛辊轧制时最后一个机架基本就可以看作是平整过程，所以很多轧制技术可以应用于平整工艺。

冷轧酸洗和轧制是生产冷轧产品的关键工艺，直接影响冷轧产品的品种、质量、成本、产能，决定了冷轧产品的尺寸精度和表面质量。另一方面，随着冷轧产品的不断发展、市场竞争的日益激烈、用户要求的不断提高以及环保要求的逐步严格，对冷轧酸洗和轧制技术提出了新的要求。

所以，国内外的钢铁企业、设备供应商、研究机构一直在酸洗和轧制工艺上进行探索，不断优化现有工艺，并开发新的技术。

3 控制系统硬件组成

采用德国西门子公司生产的全线PLC系统和传动系统作为改造后的控制系统。控制系统的主要硬件为十二套西门子T400和s7-400PLC，不改变以前用于机组控制的十套PLC的数目，另外添加了两套PLC来实现设定值分配和物料跟踪的作用。利用PLC代替以前的分立控制方式来完成工艺段仪表控制的PID调节，从而使精度和控制稳定性得到改善。传动系统改造后的组成成分是四十一套西门子6RA70系列全数字直流传动装置，监测电机转速实际值的器件由脉冲编码器代替原来的测速发电机，改造后传动系统的精度和控制功能也比改造前提高了很多，其中高达0.1%的单机控制精度，而单台直流调速系统的组成主是：主回路开关、继电器、接触器、输入输出电抗器、6RA70系列直流数字调速装置等。

4 自动化系统控制方法

4.1 入口段控制

（1）运输钢卷：控制由NO.1及NO.2钢卷小车至入口活套的顺序。

（2）顺序控制酸洗入口：包括钢卷自预开卷位至开卷机、带头自动穿带至等待位和导板、带头自动剪切、带尾自动剪切、带尾自动甩尾到焊机、带钢焊接。

（3）控制入口活套：依照入口出口速度和加速度给空套位置和最大套量位置设定预估计值。由于焊接造成酸洗入口段停车，则带钢由入口活套运输到工艺段。若设定位置大于入口活套套量，开启入口段爬行速度并按动运行按钮而非保持按钮，入口段便开始加快速度而且运行速度等于工艺段速度与加速度的和。如果入口活套到达了设定套量位置，便会与工艺段有相同的速度。

4.2 带钢张力控制

（1）控制额定或操作张力：为确保带钢绷紧和运送顺利，需要在入口段设定足够的带钢张力来，并通过HMI将张力预设定值传输到开卷机传动系统。为确保带钢的正常运行，工艺段带钢张力的控制应该在过程计算机中依照带钢材质、板型和横断面由操作工利用HMI或者独立数据表格来设置拉矫机张力和弯曲辊、矫直辊的压入深度值，而由过程计算机来设置其他的仅取决于带钢材质和横断面的张力值，张力辊和活套传动系统的控制则由带钢跟踪系统与设定输出结合起来完成。

（2）控制穿带张力：通常在带钢进入和穿出时以额定张力30%的小张力操作，从而带钢基本绷紧，可以手动或自动输入带钢进入张力值。

（3）控制临时停车张力：控制系统在机组临时停车延时后自动给出临时停车张力，其张力值大约为额定张力的30%（与带钢进入张力值相似），务必依照带钢张力自动功能投入临时停车张力且在传动系统稳定的时候执行。

4.3 控制带钢速度

（1）设定酸洗入口段速度：联动启车机组和带钢焊接完成之前，开卷机和处理器的穿带速度（最大60m/min）选择，以及NO.1纠偏辊压辊、NO.1张力辊和压辊速度选择，这两种速度选择被设定控制且能够同时以不同的带钢速度运行。完成带钢焊接且联机启动机组后，只可以运行相同的带钢速度，并以NO.1张力辊速度作为入口段正常运行的基准速度。

（2）设定酸洗工艺段速度：传动转向辊、拉矫机及NO.4纠偏辊压辊为同一速度基准，而整个酸洗机组和工艺段在正常运行的速度基准是拉矫机的NO.3张力辊速度。

（3）设置酸洗出口段速度：机组中具有相同速度基准的是圆盘剪段NO.4张力辊和碎边剪，同时出口段正常运行的速度基准是NO.4张力辊速度。

4.4 带钢跟踪控制

（1）控制活套：监视和控制活套位置，依照出入口带钢速度及加速度算出活套位置的预定值，然后除以带钢股数得到实际位置值，从而实现带钢定位功能。

（2）跟踪焊缝：焊缝跟踪依次到月牙剪位置、圆盘剪位置、轧机入口。

（3）跟踪钢卷：处理带钢钢卷号、宽度、厚度、延伸率等数据。

4.5 控制工艺段和出口段

（1）控制拉矫机：一般由拉矫机NO.3与NO.2张力辊的速度差值计算得到拉矫机张力，而NO.3张力辊与主传动电机的主令速度有关。通常操作拉矫机的方式包括张力方式（以张力传动方式控制负荷平衡来保持延伸率传动实际力矩的恒定值）、延伸率功能不投入方式（预设定延伸率传动的速度与变形程度初值为0）、延伸率功能投入方式（根据延伸率来预设定延伸率传动速度）这三种，而延伸率的实际测量和显示与操作方式无关。

（2）控制圆盘剪段：为了让碎边剪有微量的牵引速度，机组速度要比预设的碎边剪速度略小一点，也就是基本设定值与偏移量的和。

（3）控制NO.1和NO.2出口活套：①NO.1出口活套的控制可以积累在圆盘剪段由于插入更换刀刃或月牙剪冲月牙停车时由工艺段带进来的带钢。如果圆盘剪段速度小于工艺段速度，工艺段速度会在NO.1出口活套达到设定套量位置后降低至爬行速度值，操作工此刻能夠令工艺段与圆盘剪段的速度相同或者停止工艺段。②NO.2出口活套的控制可以在圆盘剪段因插入更换刀刃或月牙剪冲月牙停车时将足够的带钢输送给轧机，从而将积累的带钢保存下来。NO.2出口活套的套量少于设定位置时，开启爬行速度按动运行按钮而非保持按钮，圆盘剪段便开始加速且运行速度等于工艺段速度与加速度的和，NO.2出口活套到达设定套量位置时速度降低且与轧机入口一同运行。

5 结语

综上所述，冷轧酸洗机组自动化控制系统的关键点一定要掌握，才能够确保其使用合理。本文总结了冷轧酸洗机组自动化控制系统的应用方法和应用要求，可供今后参考。

参考文献

[1]邢枫.热镀锌机组速度控制系统的研究[J].冶金设备.2018（02）.78

[2]杜艳玲，于光远，徐斌，万永健.热镀锌表面锌凸起的成因及其形成机制[J].中国冶金.2018（05）.35

（作者单位：河钢乐亭钢铁有限公司）