基于棒材生产线的电气传动及自动化控制系统探究

邹元

摘要：随着经济社会的不断发展，人们对于产品的质量提出了更高的要求，特钢棒材生产线对轧材的规格和质量都有一定的要求，例如工艺性能、机械性能、表面的质量等，在棒材生产线上的运用上自动化控制系统也会提高企业的经济效益。

关键词：棒材;生产线;电气传动;自动化;控制系统

中图分类号：TF345文献标识码：A

某个钢铁有限公司有100万吨的棒材。棒材生产线主要是由加热炉、初轧区、高压水除鳞、飞剪、冷床区以及编组台架，再加之其他进行辅助的设备。在棒材生产的过程中，电气传动和自动化控制系统则是由自动化公司以及钢铁电气人员共同配合起来完成的，年设计生产出热轧圆钢100万吨。

1 电气传动

（1）直流传动系统。在棒材生产线的电气传动方面运用到直流传动方案的是主传动和飞剪系统。直流调节速度的传动一般采用的是全数字直流调速装置，这是一个非常关键的传动系统;为了保证之间的互换性，电枢主回路配备的是国产晶匣管，其中用到的变流器为可逆的。供电装置的可以满足电机长期以及很强的过载能力。电源进线则选用的是德国的西门子公司的智能断路器，可以相对独立的完成分闸的操作控制，然后与全数字调节速度的装置中的保护性能相结合，如果一旦发生故障就可以立即分断开来。在这一过程中，相关的工作人员需要采用通讯模板CBP将传动系统以及PLC系统有机的结合在一起;利用脉冲编码器进行数字方面的反馈，恒磁进行调压调速，用电流双闭环进行控制来满足棒材生产线的工艺要求;PLC系统给定一个速度，然后发出传动系统的各个部分的故障信息;以此同时[1]，采用远程控制系统，这样就会对传动系统和PLC系统的通信功能增加，减少发生故障的次数，从而提高直流传动系统的质量与可靠性。

（2）交流传动系统。在棒材生产线上采用上交流传动系统的话，就要用到大容量的交流设备并采用软启动的方式与接触器控制。

（3）交流变频调速传动系统。在棒材生产线中用到交流变频调速传动系统主要是为了节约能源的损耗，因为交流的设备非常多，所以，中天钢铁就采用了逆变器加上直流母线系统。在这一过程中采用矢量控制变频器，其中它的过载能力极强且进行的是低速运行。在基本速度的范围内是恒转矩系统，与此同时，这一系统中配置的是CBP通讯板，然后与PLC系统的数据通讯。

2 自动化控制系统的应用

（1）微张力控制。在棒材生产线的自动化控制系统里包括微张力控制系统。在钢材实际的生产过程中，很多的原材料进行生产线的内部，在钢材经过粗轧区的时候所生产出来的钢材的截面是非常大的，并且它的温度也是非常的不均匀，再加上轧辊热膨胀以及磨损等问题就会导致机架之间的速度存在不匹配的现象，从而影响到整个钢材生产的效率。相关的工作人员为了解决这一问题，就在棒材生产自动化控制系统中加入了微张力调节器，通过应用微张力调节器使得金属秒流量相等，从而提供生产的钢材的通过率。相关的工作人员运用到的微张力调节器的主要作用是，可以保证钢材在生产过程中经过粗轧区以及中轧区的过程时，可以保持相对微薄的张力，从而使得钢材轧制过程会更加的稳定化。从一般情况来讲，相关的工作人员主要是经过对前一架咬合钢前后张力变化的大小和根据张力变化之间存在的差异再对速度进行调整，从而使得棒材生产线可以更加顺利。相关的工作人员在这一过程中最终实现前后机架的负荷平衡，这样在整个生产的过程中就不会出现不拉刚和不堆钢的现象[2]。这样就可以在一定程度上节约了钢材的原料，节约了资源，为企业实现利益最大化做出重要贡献。在棒材生产过程中运用到微张力就是对棒材连轧生产过程中所运行的机架进行把控，从而达到上一个机架能够与下一个机架进行良好的配合，避免在这一过程中出现拉钢与堆钢等不良现象，导致钢材的生产过程不顺利。

（2）活套自动控制。从整个棒材的连轧线的生产情况来讲，棒材从粗轧区和中轧区出来之后就会进行到下一个精轧区，但是精轧区对于钢材的生产条件是非常高的，要求钢材的截面要更加小，同时，棒材的生产速度就更加快了。相关的工作人员为了提高棒材的生产质量，减少能源的消耗以及不必要的钢材的浪费，就要在精轧区生产过程加上活套自动控制系統。把活套设置在相邻的机架之间，这样就会对相邻机架的速度进行检测与控制，利用活套的角度来实现钢材的轧制。在活套自动控制的这一过程中，基本的功能实现包括活套器控制和起套辊控制。因为在棒材生产过程中，存在着温度高以及尺寸变化非常明显的问题，相关的工作人员就需要结合实际情况，进一步检测出活套的起套量，然后在该系统中设置出相应的活套调节器。其中活套自动控制系统的主要目的是通过对活套进行速度方面的调整来检测出活套的高度，从而实现活套的灵活使用。相关的工作人员通过相关的调节与检测，使得机架之间可以进行很好的配合，从而使得棒材生产质量和生产效率都得到提高。

（3）速度级联。在棒材自动化控制系统的过程中，速度级联控制起着非常重要的作用。它主要的作用是对棒材生产过程中机架之间所存在的速度问题进行级联方式的调整，从而使得整个的棒材生产过程可以更加稳定并且效率较高。这一调整可以分为两个控制过程，第一个过程就是机架的初速度进行设定，只要设置了机架的初速度，机架就可以按照所设定的速度进行生产，当这一生产过程中出现一些拉钢与堆钢的现象，上下机架之间就会利用微张力和活套自动控制联合起来进行生产，从而保证棒材的生产过程更加的顺利[3]。另一种生产过程的控制就是速度级联的控制方式，它可以在这一生产过程中实现不同轧区的速度联动，使得棒材生产线更加安全，棒材的生产质量得以提高，提升其中的生产效益。这样不仅提高了棒材质量，而且还可以使施工人员更加安心，同时也可以使人们运用上更加安全放心的棒材。

综上所述，棒材生产线的电气传动以及自动化控制系统的应用，在系统软件，自控系统的运行方面更加稳定并且经济实用性强，硬件的配置也较为合理，从而提高了棒材产品的质量，满足了人们对产品使用方面的要求。

参考文献：

[1]马立东，陈硕，麻浩曦.二辊矫直对棒材残余应力的影响[J].塑性工程学报，2018，25（05）：166174.

[2]马克允.高速棒材夹送辊设备故障分析及技术改造[J].福建冶金，2018，47（05）：3133.

[3]张振亚，姜红.棒材连轧消除尾部尺寸超差自控技术[J].冶金自动化，2018，42（04）：4548.