宽幅不锈钢带热连轧机组自动化系统关键技术.pdf

第! “卷第“ #期 $ # # %年“ #月 浙!江!大!学!学!报! 工学版“ 2 0 * ; 0“ = “ # ? ; 7 = $ # # % 收稿日期#$ # # % # ! $ %=浙江大学学报! 工学版“ 网址#AAA= 1 ( ) * + , 6 = B 1 (= 0 C (= ; *!0 * 3 作者简介#吕晓云“ D O L E# $ 女$ 山西文水人$ 硕士$ 教授级高级工程师$ 主要从事冶金自动化研发和推广应用工作= 9 F G + 2 ,% , 5 H 8 ! 7 2 6 ; = ; G= ; * 宽幅不锈钢带热连轧机组自动化系统关键技术 吕晓云 “ 太钢不锈钢股份有限公司 自动化公司$ 山西 太原# L # # # L# 摘!要#介绍了国内第一套$ O #GG不锈钢带热连轧机组的工艺装备新技术$ 分析了自动化系统的关键技术和 特点$ 包括多级计算机控制管理系统架构和数据流 7 2 *0 * / + * ; 0 C3 + 7 0 7 ) + * F 6 2 6 7 )$R 9 J# 技术 / * , 3 8 - 7 / 0 - 2 ) 6 7$ O #GG A 2 C 06 7 + 2 * , 0 6 66 7 0 0 ,/ 76 7 ) 2 V6 0 7 2 *S / 2 * +A + 6 2 * 7 ) F C ( ; 0 C =M * C7 / 0U 0 87 0 ; / * , 3 2 0 6+ * C; / + ) + ; 7 0 ) 2 6 7 2 ; 6 - 7 / 0+ ( 7 G + 7 2 ;6 8 6 7 0 G A 0 ) 0+ * + , 8 B 0 C$2 * ; , ( C 2 * 37 / 0 6 7 ) ( ; 7 ( ) 0+ * CC + 7 +- , A -7 / 0G ( , 7 2 , 0 5 0 ,; G V ( 7 0 ); * 7 ) ,G + * + 3 0 )6 8 6 7 0 G$7 / 07 0 ; / * , 3 8 -7 / 0G + 2 * C ) 2 5 0 2 * 1 0 ; 7 2 *0 * / + * ; 0 C3 + 7 0 7 ) + * 6 2 6 7 )“R 9 J#+ * CC 0 5 0 , V G 0 * 7 0 G V / + 6 0 6 - 7 / 0G + 7 / 0 G + 7 2 ;G C 0 , = J / 2 6 2 * 7 0 3 ) + 7 0 C+ ( 7 G + 7 2 ;6 8 6 7 0 G; + *+ C + V 77 7 / 0/ 2 3 / F 6 V 0 0 C+ * C, + ) 3 0 F 6 ; + , 0V ) C ( ; 7 2 *=J / 0- 2 3 ( ) 0V ) 0 ; 2 6 2 * + * CV 0 ) - ) G + * ; 0V ) 0 ; 2 6 2 * - ) , , 6A 0 ) 0 2 G V ) 5 0 C$7 / 0V ) C ( ; 7 2 *+ 6 6 2 3 * G 0 * 7A + 6 V 7 2 G 2 B 0 C$7 / 0 7 ( ) * 5 0 ) -V ) C ( ; 76 7 ; U 6A + 60 H V 0 C 2 7 0 C$+ * C7 / 0* * F V , + * * 2 * 3V ) C ( ; 7 2 * A + 6) 0 C ( ; 0 C =J / 0) , ,6 V 0 ; 2 - 2 ; + 7 2 * T ) U 0 7 / ) ( 3 /7 / 0C 0 6 2 3 *, 2 G 2 7 - 6 7 + 2 * , 0 6 66 7 0 0 , - ) 7 / 0$ O #GGV ) C ( ; 7 2 *, 2 * 0 = 4 % 56 , # ( .%$ O #GG/ 7 6 7 ) 2 V6 0 77 0 ; / * , 3 2 ; + ,C 0 5 2 ; 0+ ( 7 G + 7 2 ;6 8 6 7 0 GU 0 87 0 ; / * , 3 8 !$ # # 年月热负荷试车一次成功的太钢$ O # GG钢带热连轧机组是国内第一套宽轧产品$ 因其 品种特殊 Y$热连轧工艺流程图 W 2 3 = “!J 0 ; / * 2 ; + , - , AC 2 + 3 ) + G - $ O #GG/ 7 6 7 ) 2 VG 2 , , $!工艺装备水平 太钢$ O #GG热连轧主体机械设计由德国西 马克承担“ 三电设备选用日本J9 R S公司产品=该 项目结合世界上热轧生产的实践经验和热轧带钢及 不锈钢技术的最新发展“ 采用了以下多项具有国际 先进水平的新工艺! 新设备及新技术= “$ 混合轧制生产工艺=根据以不锈钢为主导产 品! 兼顾碳钢生产的特点“ 在轧线上实现了碳钢和不 锈钢的混合轧制生产工艺=精轧机组配置板形控制 系统! 工作辊弯辊! 窜辊等装置以获得高精度板形“ 并减小轧辊磨损对轧制宽度的限制= $ 宽度自动控制=粗轧立辊轧机设有自动宽度控 制% + ( 7 G + 7 2 ;A 2 C 7 /; * 7 ) ,“M aS$ 和 短 行 程 控 制 % 6 / ) 7 6 7 ) U 0 ; * 7 ) ,“: : S$ 功能“ 以减少中间带坯的 宽度误差和头! 尾端的鱼尾状“ 提高带钢的宽度精度= L$ 无芯轴热卷箱=采用无芯轴! 带隔热板的热卷 箱可以减小带坯的头尾温差和内圈温降=这样不仅保 证了带坯长度和宽度方向上温度的均匀性“ 而且由于 消除了头尾温差“ 精轧机可以不采用升速轧制“ 减小 了精轧机负荷“ 有利于轧制薄规格和高强度钢种= !$ 切头最佳化=采用切头最佳化控制系统“ 在 飞剪前设置中间坯端部形状检测仪“ 用测速辊! 热金 属检测器! 脉冲发生器对中间带坯进行头部跟踪和 速度测量= O$ 精轧机组板形控制=精轧机组采用有效的板形 控制! 工作辊弯辊! 工作辊窜辊以及在线磨辊等技术“ 以保证产品获得目标凸度! 平直度“ 并实现自由轧制= $ 厚度自动控制=精轧机W “)W %全部采用液 压压下系统和厚度自动控制% + ( 7 G + 7 2 ;3 + ( 3 0; * F 7 ) ,“M S$ “ 压下速度响应快! 控制精度高“ 可以提 高带钢全长厚度的控制精度= %$ 在线表面质量检测=在精轧机出口和卷取机 入口设有带钢上下表面质量检查仪“ 在线检查带钢 上下表面质量= I$ 轧制工艺润滑技术=其主要优点 7 ( ) 2 * 30 H 0 ; ( 7 2 *6 8 6 7 0 G“9 :$ 为核心的 综合自动化系统“ 这是不锈钢板卷生产控制和管理 必不可少的手段% “ 0V , + * * 2 * 3“9 K$ 系统选用: M K 管理软件= K : R 0 7 + , 6综合集成生产管理软件主要 包括排产系统! 制造执行系统及库区和运输管理系 统= $ O # GG热连轧9 :系统架构及数据流如 图$所示= 计算机系统分为!级“ 即基础自动化K Q S系 统! 过程控制Q 0 5 0 , $#Q $ 系统! 热轧9 :系统以及 9 K系统= 9 :系统从: M K系统得到生产订单后“ 排产系统过滤和筛选目标对象“ 设置并选择优化算 法“ 调整排序结果“ 封锁释放删除传送排序结果( 热轧9 :系统进行生产跟踪“ 将生产计划和生产 初始数据传送至Q $“ 并收集和整理生产现场的实时 数据“ 实现与: M K系 统的无缝衔接( 集成库区和运 输管理系统及天车无线传输设备“ 进行位置跟踪“ 发 出运输作业指令“ 执行仓库操作和运输= 为满足连铸热装热送对信息实时性的要求“ 9 :支持与炼钢Q $级的信息共享“ 实现在不同生 产线的信息交换= 9 :系统通过数据库表通信或电文通信方式“ 实现与: M K系统! 炼钢连铸9 :系统! 冷轧9 : 系统! 热轧生产线加热炉和轧线Q $计算机以及磨 辊间管理系统! 表面质量检测系统! 检化验系统等的 通信和数据交换=数据库表通信采用: b Q# 6 7 ) ( ; F 7 ( ) 0 CX ( 0 ) 8, + * 3 ( + 3 0$ 和= 0 7库查询及程序设计语 言“ 电文通信采用J S KR K: ; U 0 7 =硬件选用K S服 务器和终端机“ 网络采用交换式以太网技术= 9C 8!主传动A K L I技术 $ O #GG钢带热连轧机组配备了大能力! 高强 度的轧机和大容量的传动电机=主要传动设备布置 如图L所示= 主传动和辅助传动全部采用交流传动“ “粗轧 机和W “)W %精 轧 机 的 主 传 动 电 机 为IO # #) “ # # #Ua!L“ O #)L$ # #大功率! 高电压凸极式 交流同步电机“ 飞剪和粗轧立辊分别为“I O #Ua! L“ O #和“O # #Ua!L“ O #交流异步电机= 传动控制系统选用日本J9 R S公司的JG F C ) 2 5 0 F % #和JG C ) 2 5 0 F L #三电平板式分离布置的交 直交变频控制装置“ 功率元件分别选用了R 9 J和 R c J= R 9 J变频装置由多个R c J元件组成“ 采 用高电压! 大容量功率块及三电平脉冲宽度调制 # Ka$ 控制“ 开关速率高“ 门电流小“ 噪声低“ 对电 网的谐波影响小“ 无需动态无功补偿“ 具有控制精度 高! 功率因数大! 电压驱动门! 设计紧凑等特点“ 输出 电压最大可达L= !U % * % # % ) + % .“ # “(伏中哲=不锈钢企业集成制造系统的关键技术及系统实 现 / * , 3 2 0 6+ * C6 8 6 7 0 G2 G V , 0 G 0 * F 7 + 7 2 * -2 * 7 0 3 ) + 7 0 C G + * ( - + ; 7 ( ) 2 * 36 8 6 7 0 G- )6 7 + 2 * , 0 6 6 0 * 7 0 ) V ) 2 6 0