安钢热连轧板型控制系统攻关

王宝峰 谢鹏 李杰

摘 要：介绍安阳钢铁热连轧板型控制系统的升级改造。通过系统分析原有的平直度仪的使用情况，确定造成板型控制不好的因素。通过硬件改进和软件优化，分析升级之后所取得的效果。

关键词：安钢热连轧；平直度仪；分析升级

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.060

0 引言

安钢热连轧是一条全自动化的现代化生产线，全线由TM-GE进行自动控制一级控制系统、二级控制系统和数学模型。板型控制系统由平直度仪等大型仪表构成，其检测数据用于二级模型设定、一级自动化控制，同时对实时检测的浪形为操作工迅速调整提供参考，是实现板形精准控制，提高带钢板形质量的必备设施。

1 热连轧原有平直度仪存在的问题

（1）检测的平直度数值不准确，不能真实反映生产时带钢的浪形，只能给操作工提供调整参考，无法用于模型设定和自动平直度控制。

（2）仪控系统主机停电后重启困难，设备运行存在较大隐患。

因为这些问题使得现场板形通常是靠操作人员的经验进行判断，无法进行量化，并且对轧制前后板形变化的规律无法进行分析和掌握，给板形控制的及时性、板形封锁的准确性均造成较大的影响。造成热连轧板形封锁量为7000吨/月左右，该部分封锁钢卷只能通过平整机矫正处理，不仅增加平整过程工序成本，同时会导致交货周期延长，库存增加。

为了提高带钢板形控制质量，减少板形封鎖及平整量，对平直度仪进行改造，使平直度仪稳定运行，实现平直度在线实时精确检测，实现在线平直度自动控制非常必要。

2 原平直度板型仪的控制方式与原理

平直度和宽度的测量：

平直度，宽度测量装置BPM-120用来测量热板坯的平直度和宽度。该测量装置可在不理想的工业环境下进行在线、实时操作。平直度仪的基本原理是对板坯表面和一条基准线之间的距离进行非接触式光学测量。高度测量采用的是激光三角测量法。

该系统分为两个子系统，每个子系统包括四个激光器和一个照相机。激光器和照相机安装在辊道上方约3500mm的横梁上。每组激光器由四个激光器组成。两个激光器之间的距离为180mm.一组激光器所对应的四个激光光斑由一个线性扫描照相机来观察。照相机安装在测量栅上与激光器相反的一端，每组激光器都安装在一个机动的线性高精度滑动装置上。为了使距离测量更加精确，在激光束和照相机轴线之间保持一个较大的角度是很重要的。当板坯表面高度发生变化时，可看到激光光斑在照相机上不同角度下的成像。在该测量几何关系中，激光垂直入射而且激光器和照相机轴线之间的角度约为45°，在反射图表中，三角测量的工作点应在“散射”范围之内。

当使用红外辐射时，由于板坯温度变化及光学路径上的水和蒸汽等许多外部影响导致这些转换并不是恒定的。这个问题在测宽仪中通过自动曝光控制结合数字信号过滤来解决。

3 在保持原工艺功能的基础上对板型仪的改造与优化

3.1 实施过程

原平直度仪不能满足产品质量需求，亟需升级改造。经过对比论证，在原品牌修复方案、原品牌升级方案、平直度仪完全更新方案中通过了平直度仪的完全更新方案。

3.2 改造测量房、安装调试新系统

（1）根据测量房设备布置，现场测量，确定改造设备安装布置图纸。

（2）按照新设备的安装布置及稳定性要求，改造原仪表房底部基础。

（3）设计测量房地面及下方隔热板窗口。按照光栅投光区域和检测相机光路通道的要求，设计投射和检测光路通道的窗口。

（4）设计光源及相机的防护罩增加透光玻璃及冷却风道，提高大型仪表运行质量。

3.3 仪表与工艺的信号接口编写调试

针对新的平直度仪接口，首先做了接口的文档设计，对接口中需要进行的接口内容进行了改进，制定了相应的接口内容，按照约定的接口方式，编写了接口程序。

3.4 改进自动带钢平直度控制（AFC）

在精轧机F5-F7三个机架有AFC功能，检测信号通过计算，修正弯辊力。当双边浪时，AFC适当增大弯辊力；当中间浪时，AFC适当减少弯辊力。在卷取机咬钢后，抛钢机架和卷取机建立张力，带钢拉平，平直度仪不能有效的检测出浪形缺陷，修正量减半。控制最有效的是带钢离开平直度仪到卷取机咬钢，同时模型修正带钢头部到取机咬钢前带钢的平直度数据，修正传递函数提高设定精度。根据平直度仪反馈数据，当对称平直度数值为正时是边浪，数值为负时是中浪。对原AFC程序进行修改，投用平直度自动控制。实现了热连轧机组自动平直度控制。

4 取得的效果及效益

4.1 新平直度系统的配置

更新后的IMS光照式平直度仪，安装在精轧F7出口。其主要有相机、LED投影机、中央控制柜、操作站、鼓风机和冷水机等辅助设备构成。

操作站HMI（人机接口）：

显示生产数据和操作参数，设定不同的操作权限。实现所有的过程控制，评估、服务、参数显示。

新增质量数据管理系统（QDM）：

测量数据/生产数据/校准数据，提供1年的历史数据数据存储、查询、追溯分析。

平直度仪投用后，实际检测效果非常明显，通过柱状图显示实时板型，以视频的方式显示实时板型，整个带钢的板型，画面直观明了，便于工艺人员对照板型及时操作调整浪型。

4.2 实际应用效果

自热连轧平直度仪表改造并投用后，安钢热连轧一方面实现了平直度准确设定，自动平直度控制功能，同时大幅度提高操作工调整板形的及时有效性，提升了热连轧机组平直度控制水平，保障了产品板型质量能力。同时结合带钢冷热态板形变化情况逐步开展常规品种工艺放行试验，有效减少平整工序加工过剩的浪费。

作者简介：王宝峰（1983-），男，河南安阳人，本科，工程师，研究方向：热连轧自动化控制系统。