板形自动检测及闭环控制技术的应用.doc

板形自动检测及闭环控制技术的应用欧阳金明摘要：介绍了武钢冷轧厂从ABB公司引进的2套板形自动检测装置和闭环控制系统功能，并总结了在系统调节中值得注意的问题关键词：冷轧带钢；自动检测；板形控制；应用The application of shape automatic inspection and closed-loop control techniqueOUYANG Jin-ming(Cold Rolling Plant, Wuhan Iron & Steel(Group) Co.,Wuhan 430080, China)Abstract:The paper introduced the function of the two units of shape automatic inspection and closed-loop control system, which were imported from ABB Co. by Wuhan Iron and Steel Co. At the same time, some problems should be attended are summarized.Keywords:cold rolled strip; automatic inspection; shape control; application1 板形测量辊简介武钢冷轧厂现有2套由ABB公司提供的板形自动检测和闭环控制装置，分别安装在5机架冷连轧机组和单机架HC六辊可逆式冷轧机上ABB公司的板形测量辊为压磁式应力测量辊根据产品的最大宽度来设计测量辊测量区的数量由于每个测量区的宽度为52mm,武钢冷轧厂HC六辊轧机所轧制的带钢宽度最宽为1100mm,所以测量区设计为23个；5机架连轧机所轧制的带钢最宽为1530mm,设计为31个测量区每个测量区有4个测压头，沿测量辊圆周方向成90安装在4个内芯轴向槽沟内，外面再套上钢环套，见图1图1板形测量辊测量辊可以在带钢表面温度为175的条件下连续运行该测量辊代替了轧机出口端传统的转向辊2测量辊的检测原理通过测量辊各个测量区测出带钢张力作用在图1板形测量辊测量区上的径向力与设定的带钢平均张力比较，可反映出带钢的平直度良好的带钢平直度必须具有相同的轧制延伸，而一般情况下，在横向上很难达到全部相同的延伸，延伸差越大，则平直度越差尽管在轧制时，带钢承受相当大的张力，而用肉眼看带钢是平直的，但带钢沿横向的应力分布不均，一旦带钢张力减少或消失，带钢即出现浪形或瓢曲带钢设定的平均应力：o=T/Bh=E(Ls-Lo)/Lo;单条带钢应力i=E(Ls-Li)/Li单条带钢应力差i=i-o=-E(Li-Lo)/Lo式中，Li为带钢沿宽度方向被分成单条后的长度，Ls为拉平后的长度；T为带钢给定的卷取总张力；Lo为带钢的额定长度；B为带钢宽度；h为带钢厚度，E为弹性模量测量辊测出的应力结果与相应的测量区应力分布图（也可换算出延伸率）可显示在显示屏上3板形检测系统的补偿为了反映出实际带钢的平直度，必须对测量值进行修正或补偿3.1测量辊挠度的补偿虽然测量辊是刚性体，但因受到带钢张力的作用而产生一定程度的挠度，使带钢无法均匀地与测量辊接触，影响了测量精度，因此须用修正系数补偿测量值修正系数是综合了测量辊的重量、长度、带钢的张力和宽度而计算出来的（通常由制造厂提供软件）3.2卷取机卷筒挠度的补偿对卷取机卷筒挠度的补偿同测量辊挠度补偿3.3边缘复盖区的修正在实际生产中，所轧制的带钢宽度不可能完全是测量区宽度（52mm）的奇数倍因此与带钢两边接触的2个测量区不能全部被带钢复盖当复盖小于某个值时，该测量区测量的信号就不被采用；而大于某个值但又未达100%复盖时，则要对测量值进行修正，按实际复盖宽度折算该测量区的应力值3.4带钢凸度补偿带钢凸度在卷取过程中不断积累，将会产生较大的带卷凸度，对测量辊测量值产生影响3.5温度补偿在轧制过程中，带钢因变形在宽度方向的温度是不同的，其温差称为带钢横向温度梯度，它将引起不同的热应变如不修正温度梯度，尽管在轧制过程中带钢应力偏差调节到零，但仍不能获得良好平直度的带钢通过试验可知，带钢的热应变为2.5N/mm2.带钢在轧制过程中，中部与两边的温差可达10所以温度梯度效应很大一定要将测得的各区段的应力进行修正，或在给定的带钢应力分布（或称板形目标曲线）中考虑温度梯度效应，以获得良好的平直度4板形闭环控制手段4.1工作辊的弯辊控制通过调节工作辊的正负弯辊改变工作辊的挠度，可消除带钢中间浪和两边浪缺陷在该系统软件中，还考虑了与带钢宽度、厚度和材质有关的适应系数，对不同材质和不同的轧制规格，通过这3个适应系数对弯辊调节量输出进行调整使调节效果最佳化4.2轧机压下控制控制压下的单侧摆动，实际上是调节带钢单边的压下量来消除带钢的单边浪同样在系统软件中，考虑了与带钢规格和材质有关的适应系数的调整4.3精细冷却控制精细冷却装置安装在第5机架的入口侧，有4排喷嘴，其中2排带有电磁阀用于板形控制，另2排分别用于上、下工作辊的冷却，每排有31个喷嘴，每个喷嘴受控于一个测量环受电磁阀控制的喷嘴只有关、开2个状态板形测量辊所测得的板形偏差减去弯辊，压下偏斜所能消除的偏差后，得到板形剩余偏差，计算机按程序设定的采样周期来取用剩余偏差，并确定与之对应的冷却喷嘴的开、关状态剩余偏差的采样周期很重要，周期短则导致冷却喷嘴频繁转换控制状态，不仅无助于控制效果，而且容易造成喷嘴损坏（因冷却控制是一种缓慢、滞后性较大的控制）；如果周期过长，又不能及时地根据剩余偏差去进行调节，同样起不到较好的控制效果冷却控制还有一个很重要的要求，即轧制液温度与工作辊辊身温度应有一个温差，根据ABB公司提供的经验值，这一温差至少应达到154.4抽动控制在基本的软件控制系统中，还设有工作辊（或中间辊）抽动控制，如轧机不具备条件，则在程序中将其关闭5目标曲线的设定在板形闭环控制系统中，一项很重要的工作是制定板形目标曲线，所谓板形目标曲线即板形控制系统调节带钢板形要达到的目标ABB板形控制系统一般仅给出几条典型的目标曲线，不一定适用于用户的实际生产要求用户必须根据本身的原料质量状况、轧制工艺条件、轧制规格进行大量的有针对性的生产试验，不断修改、不断优化，才能确定一系列适用于不同材质、不同轧制规格和工艺要求的板形目标曲线目前武钢冷轧厂2套板形控制系统中的目标曲线，实际上是不同材质、不同规格的温度补偿曲线；单机架可逆式轧机还要根据各道次测出实际温度梯度分布来制定各道次的板形目标曲线图2是HC六辊轧机轧制镀锡原板的一组实测温度梯度、实际板形显示和目标曲线的给定（产品规格：2.200.25mm850mm,钢质WXYB）图2轧制镀锡原板时实测温度分布实际板形显示和目标曲线测定a)实测温度分布qb)实际板形qc)目标曲线6结束语板形自动检测和闭环控制系统能否真正发挥应有的效果，必须从管理上、技术上做好下面的工作：（1）硬件完好，特别是测量辊内部检测系统和精细冷却喷射梁喷嘴