冷轧平整机组恒延伸率控制系统及应用.doc

冷轧平整机组恒延伸率控制系统及应用罗永忠 徐立无摘要：介绍了攀钢冷轧厂平整机组采用的新技术恒延伸率控制系统，对该系统在生产中出现的问题进行了分析，并提出了相应的改进措施关键词：平整机；延伸率；控制Introduction on fixed elongation control system of cold rolling skin pass millLUO Yong-zhong, XU Li-wu( Cold Rolling Plant,Panzhihua Iron & Steel (Group) Co., Panzhihua 617022, China )Abstract: The advanced technology of fixed elongation control of cold rolling skin pass mill applied by Panzhihua Ironand Steel Co. is introduced. The problems appearing in application are analyzed, and the relative resolution methods are put forward.Keywords: skin pass mill; elongation rate; control.1前言攀钢冷轧厂平整工序采用单机架四辊平整机。机组采用了德国MDS公司的新技术，装备采用ABB公司的MASTER基础自动化控制系统，其中恒延伸率控制系统是国际上先进和成熟的技术，是平整机的核心技术。2平整延伸率的确定由于平整压缩比很小，因此用与压下量成正比的带钢长度变化，即延伸率来表示变形程度：（1）式中，r为平整延伸率；Lex、Len分别为出、入口带钢长度。延伸率确定正确与否关系到成品带钢的表面质量和各项性能。采用正确的延伸率可以消除深冲带钢再结晶退火后形成的屈服平台。3延伸率的控制影响延伸率的主要参数是带钢张力和轧制力。攀钢冷轧厂平整机采用的是恒张力、变轧制力方式，恒延伸率自动控制装置借助于测量与带钢速度一致的机架入、出口上张力辊的转速差来实现，其原理框图见图1。图1恒延伸率控制原理框图2个增量脉冲发生器分别安装在机架入、出口上张力辊的辊颈上，其输出被连接到MP200柜中的脉冲计数器板（DSDP170）的2个通道，计数器板根据采样率设定点N监视入口侧脉冲数，当其达到规定值N，出口侧的计数内容作为测量值传送到缓冲存贮区作进一步计算，随后又开始下一轮新的测量周期。根据已知张力辊径的周长和每转脉冲数，从DSDP170板来的2个脉冲数被转换成入、出口长度：所以实际延伸率ract为：（2）式中，Len、Lex为入、出口带钢长度；Cen、Cex为入、出口脉冲数；Den、Dex为入、出张力辊直径；Pen、Pex为入、出口测量辊每转脉冲数。通过延伸率实际值与预设定值逻辑联接，形成控制差分，可得到轧制力修正值。根据质量流量恒定定律：henLen=hexLex=(hen-hact)(Len+L)（3）由（1）、（3）式可得同理：式中，hen、hex为入、出口带钢厚度；Len、Lex为入、出口带钢长度；hact为实际带钢厚度减少量，Lact为实际带钢长度增加量，href为带钢厚度减少量预设值；Lref为带钢长度增加量预测值。由h=href-hact得出（4）式中，F为轧制力修正值；Cm为材料刚度；ract、rref分别为实际及预设定延伸率。材料刚度Cm通过低通滤波器处理，延伸率函数通过积分器处理以确保无扰动控制。轧制力的修正值加到前一周期测得的轧制力上，其结果为一积分响应，延伸率控制系统将其作为补充设定值与轧制力控制设定值相加，对设定值进行修正，最终使延伸率恢复到设定值大小。4存在问题该装置自投产以来，在正常生产情况下能达到设计要求：保证带钢在98%的长度上延伸率偏差值在0.15%范围内。但是，在实际生产中存在下列问题。4.1带钢与张力辊严重打滑由于攀钢材质特殊及来料规格等原因，在主轧机末架使用了较小粗糙度的工作辊，因此平整来料表面较光滑；而用于测量的入、出口张力辊为表面光滑的镍、铬、钼冷硬铸铁（），使得退火后带钢与入口张力辊经常出现打滑现象（特别是薄带钢）。当入口张力辊与带钢打滑时，入口张力辊速度滞后于入口带钢速度。通过测量上张力辊得到的延伸率远大于实际值和设定值，与设定值所形成的控制差分而得到的轧制力修正值为负值，用于延伸率的减少，因而生产中轧制力急剧减小，甚至到最小值。出口张力辊与带钢打滑时，出口张力辊速度滞后于出口带钢速度，通过测量上张力辊得到的延伸率值远小于实际值和设定值，与设定值所形成的控制差分而得到的轧制力修正值为正值，用于延伸率的增加，生产中轧制力急剧增加，甚至到最大值9000kN。通过改进主轧机乳化液等手段，在提高带钢表面清洁度的前提下增加主轧机末架工作辊的粗糙度，在减少打滑现象方面也初步取得效果，但最有效的方法是对张力辊进行毛化处理，增加张力辊表面粗糙度，可有效地避免带钢与张力辊打滑现象的发生。4.2张力制度的影响主操工输入前后单位张力值后，控制系统根据输入的带钢规格自动计算出带钢前后总张力值，并以2:1的关系自动分配到平整机上来实现分段张力控制。由于平整机的开卷张力和卷取张力受前后工序限制，因此单位张力受限且只能在轧制前输入，但有时仍然出现打滑现象。通过实验得出，薄规格带钢张力值偏小，增加张力辊与机架间的张力值后，亦即增加了张力辊与带钢间的摩擦力，使张力辊速度与带钢速度相等，避免了打滑，稳定了恒延伸率控制。4.3张力控制方式的影响攀钢冷轧厂平整机的张力控制采用间接张力控制，控制方式是最大力矩恒张力控制。这种由电机参数的变化和张力扰动量相互补偿的开环控制方式存在缺陷，对张力不能精确控制。在间接张力控制中，钢卷直径、轧制速度和空载转矩等变化时，对张力值都有影响。为了保证恒延伸率控制和轧制过程的稳定，建议把张力计测量带钢的实际张力值作为反馈信号，以控制带钢张力的恒定。4.4延伸率制度的影响延伸率值的错误设定，也会影响恒延伸率控制。有2种情况：轧制强度极高的带钢，尽管轧制力增加到最大值9000kN，延伸率值仍然达不到设定值，无法保证恒延伸率系统的正常使用；轧制过程中，尽管延伸率控制差分获得的轧制力修正值引起的轧制力变化很微小，但对延伸率影响很大，其实际值在设定值上下出现较大幅度的变化，无法保证延伸率恒定。因此，在采用恒延伸率控制时，不同钢种的带钢，需要制定合理的延伸率制度，这不仅能保证带钢的性能和良好的板形，也能保证控制系统的正常投入。4.5原料厚度的影响除了原料的表面粗糙度和力学性能外，其厚度偏差对延伸率控制也