冷轧焊缝自动控制研究

攀 钢 技 术 53 冷轧焊缝自动控制研究 唐林清 （ 攀 钢钒冷轧厂） 摘 要 ： 酸轧联机后为了保证轧机的连续生产，防止焊缝质量问题造成动态变规格过程中焊缝断带，在轧机的控制功能中引入动态变规格， 对 焊缝通过机架时的辊缝、速度、张力、厚度等 进行 自动控制。 试验 结果表明 ： 焊缝自动控制功能极大缩短了带钢的厚差长度，特别是带钢头部厚差长度基本可保证（厚差 3%的长度）在 3 m 之内。 关键词 ： 冷连轧机 ； 焊缝 ； 自动控制 ； 厚度超差 0 引言 为了保证冷轧厂 4机架轧机生产的连续性，减少由于焊缝质量问题造成轧机动态变规格时焊缝断带对生产的不利影响， 避免焊缝通过机架时产生的断带，当轧机 4 机架出口带钢厚度 小于 1.2 操人员需要在焊缝到达 1 、 2 、 3 机架辊缝前手动控制相应机架的辊缝，以保证焊缝位置的带钢不在辊缝区域被压断。由于主操手动打开辊缝的速度较慢，最快只能达到 200 m/s，为了保证焊缝到达辊缝位置时达到需要的辊缝打开量，必须提前手动控制辊缝，其人为控制的结果 会 造成带钢在焊缝前后区域超厚，超厚部位主要集中在带钢尾部，长度达到了 20 40 了克服轧机焊缝区域超差的带钢对下游机组生产的影响，必须对轧机生产的带钢进行切头切尾，造 成带钢的废品量增加，成才率降低，同时由于不同操 作 人员控制辊缝的力度不同，焊缝超差的长度也不相同，这样给下游机组的生产组织带来困难。 1 焊缝自动控制的目标 焊缝自动控制是通过调节机架辊缝使焊缝区域的带钢厚度增加，该段带钢在经后面机架轧制后将延伸而变长，由于 此段 属于不合格带钢段，因此其长度应尽量缩短。超厚区长度取决于过焊缝时的轧制速度和液压压下系统的响应特性，但如以较快的速率大幅调节辊缝，将造成一段厚度急速变化的带钢段，在经过后续机架的轧制时，会造成较大的张力波动，主要原因是超厚区经过每 一 架时将造成压下率发 生变化，从而影响带钢的前滑值和后滑值，进而引起张力发生变化。 轧制厚度精度控制 目标是： 0 m。虽然每月 际上 0.8 在 0.8 于焊缝质量太差 导致 0 m，而且焊缝断带率较高。 焊缝 自动控制的目的：就是要降低 0.8 且要使焊缝区厚度超差长度 于 20 2 焊缝自动控制的思路和过程 在分析焊 缝控制过程前应首先了解动态变规格功能的辊缝执行过程，设焊缝前后带钢分别为 材，轧机当前所轧带钢为 20 m（即距焊缝）的时候，模型机计算出 了避免参数变动过大，其中 1#、2#、 3#机架的辊缝设定值分 2步送下，分别为 定中间 值 中 i 表示机架号。当动态变规格启动点到达 1#架前时，首先送下 1#机架的辊缝中间值 动态变规格启动点离开 1#架辊缝时，送入 1#机架的最终设定值当动态变规格启动点到达后续机架时依次类推，注意 4#机架不存在辊缝 中间值 的 设定。 由于在焊缝通过轧机期间有动态变规格功能对辊缝进行动作，因此 必须考虑 增加的焊缝控制功能与动态变规格功能的冲突问题。焊缝控制的基本思路是：当模型机计算出 先在 #机架的 辊缝 中间设定值 时送下 1#机架辊缝最终设定 54 2009 年第 32 卷第 5 期 值 焊缝经过后续机架时采取同样的方式，只是所叠加的辊缝值不同，分别为： 2#架、 3#架的相对延伸率乘以 1#机架叠加辊缝值，并且这个叠加的辊缝值不进行回压。根据实际情况 4#不叠加辊缝，这样做目的是抑制过大的张力波动，由于是在超厚区进行的辊缝调节，因此不会造成超差长度的增加。 3 试验结果 以所轧规格为 0.5 m/对 辊缝增加值均为 800 动与自动控制 试验 ， 结果 前者所需时间一般约为 5 s，后者仅需 1.2 s。手动控制时带尾超差长度为 10 m，自动控制时带尾超差长度为 2.4 m。上述超差长度仅为理论计算值，实际上由于手动控制时无法准确判断辊缝启动点，造成实际超差长度远远大于理论值，而自动控制时只要焊缝位置检测准确和 实际超差长度与理论值不会有太大差异。 为了更好的反映焊缝自动控制投入时的效果，对不同规格及不同焊缝速度下的控制参数进行了统计比较，统计数据比较结果如表 1和表 2。表 1 焊缝自动控制 与 手动控制的 辊缝参数调整量 比较 轧制规格 控制模式 控制量 / m 焊缝区最 大 厚度 / 3%）超差 (10 卷平均数 )/m E 级超差 (10 卷平均数 )/m 1#架 2#架 3#架 带头 带尾 1060 动 1 200 420 330 23 动 1 200 420 330 11 1116 动 1 100 400 300 25 动 1 100 400 300 11 1104 动 1 000 380 280 14 动 1 000 380 280 9 1004 动 900 300 200 23 动 900 300 200 11 2 焊缝自动控制时不同过焊缝速度对 焊缝区厚度超差长度 影响 轧制规格 过焊缝速度/(m 1) 控制量 / m 焊缝区最 大厚 度 /3%)超差长度 /m E 级超差长度(10 卷平均数 )/m 1#架 2#架 3#架 带头 带尾 1020 0 150 1200 370 250 13 200 370 250 14 1） 为保证辊缝位置的准确性，手动操作时，辊缝调节速度一般为 200 m/s，而自动控制时，辊缝调节速度可以达到 1 400 m/s， 因此焊缝自动控制时辊缝调节动作速率是手动的 7 倍，可以减少因手动动作太慢而产生的带钢厚度超差的带钢长度。同时焊缝自动控制可以达到辊缝值精确控制的目的 。 （ 2）焊缝自动控制功能投入时， 在 采集出口厚度导入一个函数值计算后作为 1#架控制量参 考值执行到 1# 架辊缝，再依 2#、 3 #机架按各架变形率乘以 1#架控制量作为参考值在动态变规格时依次叠加到 2#、 3 #机架并执行。防止中间机架张力波动，这一参考值在动态变规格终了时不恢复，只依靠张力自动调整功能恢复到轧制辊缝，可一定程度增厚焊缝区。 （ 3）长期试 验 结果表明，使用焊缝自动控制功能与焊缝手动控制时的焊 缝 断 带 率基本持平，但焊缝自动控制功能极大缩短了带钢的厚 度超 差长度， 带钢在焊缝区域的厚度超差长度基本控制在了目标范围内。 特别是带钢头部厚 度超 差长度基本可保证（厚 度超 差 3%的长度）在 3 m 之内。 （ 4）焊缝自动控制 时 由于辊缝动作较快，且沿焊缝区厚 度超 差长度较短，加之弯辊力控制自动攀 钢 技 术 55 调节 和低速张力值设定功能的辅助，所以此