活套在热轧带钢厂的应用

精品文档 1欢迎下载 活套在热轧带钢厂的应用活套在热轧带钢厂的应用 李伟超李伟超 日照钢铁有限公司 日照钢铁有限公司 21502150 带钢厂带钢厂 山东山东 日照日照 276806276806 邵永生邵永生 日照钢铁有限公司 日照钢铁有限公司 21502150 带钢厂带钢厂 山东山东 日照日照 276806276806 摘要 活套的主要作用是摘要 活套的主要作用是缓冲金属流量的变化 防止迭轧造成废钢 同时发出 信号调节上游机架的轧制速度以保持恒定的秒流量 其次 带钢在一定范围内保 持恒定小张力 防止因张力过大引起缩颈现象 造成宽度不均甚至拉断 关键词 活套关键词 活套 转矩 编码器 张力 摩擦力 压力传感器 转矩 编码器 张力 摩擦力 压力传感器 PDAPDA 曲曲 线线 APPLICAIONAPPLICAION OFOF LOOPERLOOPER ININ HOTHOT STRIPSTRIP MILLMILL LiLi Wei ChaoWei Chao ShaoShao yong shengyong sheng AbstractAbstract LooperLooper IsIs UsedUsed ToTo TensionTension TheThe StripStrip BetweenBetween FinishingFinishing MillMill Stands InStands In OrderOrder ToTo storestore ConstantConstant Stock ItStock It TransmitTransmit RelevantRelevant DataData ToTo TheThe SpeedSpeed ControlControl SystemSystem OfOf MainMain Drives Drives AndAnd ControllControll constantconstant tentiontention UseUse valve valve KeywordsKeywords LooperLooper TorqueTorque EncoderEncoder TentionTention FrictionFriction PressurPressur e e TransduceTransduce PDAPDA 活套控制在热轧带钢厂整个控制系统中属于受影响的因素最多活套控制在热轧带钢厂整个控制系统中属于受影响的因素最多 因而控制最复杂的控制之一 也是精轧机最重要的设备之一 因而控制最复杂的控制之一 也是精轧机最重要的设备之一 21502150 热热 轧项目的机械设备由一重提供 控制系统是由德国西门子公司承包 轧项目的机械设备由一重提供 控制系统是由德国西门子公司承包 以下对以下对 21502150 精轧机活套控制系统作一介绍 精轧机活套控制系统作一介绍 1 1 活套的功能 活套的功能 精品文档 2欢迎下载 1 11 1 储存套量及活套高度控制储存套量及活套高度控制 通过活套高度的变化在轧机之间储存一定的套量 以缓冲带钢通过活套高度的变化在轧机之间储存一定的套量 以缓冲带钢金属流 量的变化 同时根据检测的套量变化对上游机架速度进行相应的调节补同时根据检测的套量变化对上游机架速度进行相应的调节补 偿 纠正实际轧制中秒流量不相等的问题 维持套量 活套高度 不偿 纠正实际轧制中秒流量不相等的问题 维持套量 活套高度 不 变 变 1 21 2 恒定的小张力控制恒定的小张力控制 在进行套量闭环控制的同时 张力闭环控制是活套控制中另一项不在进行套量闭环控制的同时 张力闭环控制是活套控制中另一项不 可或缺的功能 既为了实现在轧制过程中可或缺的功能 既为了实现在轧制过程中带钢保持恒定小张力 防止张力过 大造成拉窄现象的出现 造成宽度不均的质量问题 根据活套实际角度通过公式计 算出需要的转矩大小 再通过伺服阀调整液压压力意以实现活套对钢带的恒定小张 力 2 2 活套控制系统组成及各部分的作用 活套控制系统组成及各部分的作用 采用西门子的采用西门子的 TDCTDC 控制器控制器 机架型号 机架型号 UR5213UR5213 CPUCPU 型号型号 CPU551CPU551 参数 参数 64bit64bit RISCRISC 处理器处理器 266MHZ266MHZ 时钟扫描时钟扫描 32Mbyte32Mbyte 缓存区缓存区 作 作 为活套的逻辑控制和模型计算为活套的逻辑控制和模型计算 以实现对活套得控制 以实现对活套得控制 绝对值编码器 型号绝对值编码器 型号 HMG11 S 13 Z0HMG11 S 13 Z0 参数 参数 12bit12bit 检测活套的 检测活套的 实际角度 以实现活套的闭环控制 实际角度 以实现活套的闭环控制 压力传感器 型号压力传感器 型号 HDA3840 A 400 000HDA3840 A 400 000 400bar400bar 检测液压缸活 检测液压缸活 塞两侧压强来计算出活套得转矩用于张力闭环控制 塞两侧压强来计算出活套得转矩用于张力闭环控制 伺服阀伺服阀 的型号 的型号 D661D661 MOOGMOOG 通过伺服阀来调整液压缸所受的 通过伺服阀来调整液压缸所受的 压力 同时伺服阀给控制器发出阀芯反馈信号 维护人员可通过阀芯压力 同时伺服阀给控制器发出阀芯反馈信号 维护人员可通过阀芯 反馈来判断伺服阀的工作情况 反馈来判断伺服阀的工作情况 3 3 活套液压驱动系统组成及驱动原理 活套液压驱动系统组成及驱动原理 为了保证活套的可靠和响应的快速性 选择两组伺服阀并联使用 为了保证活套的可靠和响应的快速性 选择两组伺服阀并联使用 其工作模式有其工作模式有 4 4 种模式可通过种模式可通过 HMIHMI 任意选择 分别为 任意选择 分别为 1 1 模式 模式 2 2 模模 精品文档 3欢迎下载 式 式 1 21 2 模式 模式 2 12 1 模式 模式 1 21 2 模式和模式和 2 12 1 模式中的前一组阀为主驱模式中的前一组阀为主驱 动阀组 后一组阀为辅助驱动阀组 在主驱动阀组无法提供所需压动阀组 后一组阀为辅助驱动阀组 在主驱动阀组无法提供所需压 力时辅助驱动阀组协助控制 最终达到所设定的转矩值 力时辅助驱动阀组协助控制 最终达到所设定的转矩值 图 图 1 1 如图 如图 1 1 所示伺服阀控制的主油路上安装有受液压锁控制的液 所示伺服阀控制的主油路上安装有受液压锁控制的液 控单向阀 此液压锁在选到手动或自动控制模式时得电将液控单向控单向阀 此液压锁在选到手动或自动控制模式时得电将液控单向 阀的油路打开 使伺服阀对液压缸进行控制 选择到阀的油路打开 使伺服阀对液压缸进行控制 选择到 OFFOFF 控制模式控制模式 时液压锁失电将主油路锁定停止动作 在主回路上另外安装有溢流时液压锁失电将主油路锁定停止动作 在主回路上另外安装有溢流 阀对系统进行压力保护另外在急停或快停产生后可以通过控制溢流阀对系统进行压力保护另外在急停或快停产生后可以通过控制溢流 阀上的卸荷线圈使系统快速卸荷将活套落下 阀上的卸荷线圈使系统快速卸荷将活套落下 4 4 活套控制系统基本计算方程 活套控制系统基本计算方程 4 14 1 轧机间带钢套量计算轧机间带钢套量计算 精品文档 4欢迎下载 如图 如图 4 4 图 图 4 4 其中 其中 综上 综上 精品文档 5欢迎下载 由式 由式 1 61 6 可知 活套套量 可知 活套套量 L L 是活套辊摆角是活套辊摆角 的三角函数 的三角函数 即 即 式 式 1 61 6 所示的表达式比较复杂 为了分析活套量 所示的表达式比较复杂 为了分析活套量 L L 与与 之间的之间的 变化规律 变化规律 将将 F F 在 在附近进行泰勒展开 即 附近进行泰勒展开 即 0 当当 时 时 L 0 L 0 F F 0 0 且且 F F 0 0 如果忽略高阶小项 如果忽略高阶小项 0 0 0 那么活套量那么活套量 L L 与与 之间的数学关系可以简化为之间的数学关系可以简化为 4 24 2 活套自重转矩计算活套自重转矩计算 在活套张力闭环控制环节活套本身重力值的计算非常重要 如图 在活套张力闭环控制环节活套本身重力值的计算非常重要 如图 5 5 所示所示 精品文档 6欢迎下载 图 图 5 5 ME GE g P cosX XP GE GE 活套重量 活套重量 kgkg g g 重力加速度重力加速度 9 807m S29 807m S2 P P 活套主轴中心到活套重心的距离活套主轴中心到活套重心的距离 mmmm X X 活套角度 活套角度 degdeg XP XP 重心偏差角重心偏差角 deg deg DifferentialDifferential absoluteabsolute valuevalue ofof thethe center of gravitycenter of gravity angleangle 5 35 3 机架间带钢重力计算机架间带钢重力计算 机架间带钢质量计算如图 机架间带钢质量计算如图 6 6 gbgb BDBD BBBB L1 L1 L2 L2 RHORHO gb gb 带钢质量带钢质量 kg kg BB BB 带钢宽度带钢宽度 mm mm BD BD 带钢厚度带钢厚度 mm mm 精品文档 7欢迎下载 L1 L1 L2 L2 活套到轧机的距离活套到轧机的距离 F1 F1 oror F2 F2 mm mm RHORHO 7 77 7 kgkg kg kg dm3 dm3 铁的密度铁的密度 图 图 6 6 平衡机架间带钢的转矩值如图 平衡机架间带钢的转矩值如图 6 6 MBMB KMBKMB gbgb g g R1R1 cos x cos x MB MB 平衡带钢的转矩值平衡带钢的转矩值 Nm Nm KMB KMB 带钢质量的模型因数带钢质量的模型因数 1 1 gb gb 带钢质量带钢质量 kg kg R1 R1 活套臂的长度活套臂的长度 mm mm X X 活套角度活套角度 deg deg 根据经验根据经验 KMBKMB 被设置在被设置在 0 50 5 到到 2 02 0 之间之间 4 44 4 带钢弯曲转矩计算带钢弯曲转矩计算 精品文档 8欢迎下载 MDMD SWSW KMDKMD BBBB BDBD BDBD L1 L1 L2 L2 R1R1 cos X cos X MD MD 弯曲转矩弯曲转矩 Nm Nm SW SW 热稳定性热稳定性 N mm2 N mm2 KMD KMD 带钢弯曲因数带钢弯曲因数 BB BB 带钢宽度带钢宽度 mm mm BD BD 带钢厚度带钢厚度 mm mm L1 L1 L2 L2 活套到轧机的距离活套到轧机的距离 F1 F1 oror F2 F2 mm mm R1 R1 活套臂的长度活套臂的长度 mm mm X X 活套角度活套角度 deg deg 5 55 5 带钢张力值计算带钢张力值计算 综合各图示综合各图示 MZMZ BZSBZS SZ SZ BDBD BB BB BZS X BZS X KCTKCT BZ X BZ X 1 1 KCT KCT BZ AP BZ AP BZBZ MBZMBZ FZUGFZUG MBZMBZ MZ1 MZ1 MZ2 MZ2 MZ1MZ1 R1XR1X F1YF1Y R1YR1Y F1XF1X MZ2MZ2 R1XR1X F2YF2Y R1YR1Y F2XF2X FZUGFZUG FZ1FZ1 FZ2FZ2 SZSZ BDBD B B MZMZ 带钢张力转矩 带钢张力转矩 BZSBZS 稳定带钢张力因数 稳定带钢张力因数 BB BB 带钢宽度带钢宽度 mm mm 精品文档 9欢迎下载 BD BD 带钢厚度带钢厚度 mm mm SZSZ 单位带钢设定张力值 单位带钢设定张力值 N mm2N mm2 KCT KCT 固定张力因数固定张力因数 BZBZ 带钢张力因数 带钢张力因数 mm mm MBZMBZ 补偿张力的转矩补偿张力的转矩 Nm Nm FZUGFZUG 活套辊受 活套辊受 F1F1 F2F2 两侧带钢总拉力两侧带钢总拉力 N N FZ1FZ1 FZ2FZ2 受轧机 受轧机 F1F1 F2F2 方向的拉力方向的拉力 N N 5 65 6 活套输出总转矩值活套输出总转矩值 如图 如图 7 7 MGMG MOMO MEME MBMB MZMZ MDMD MG MG 总转矩总转矩 Nm Nm MO MO 转矩偏差值转矩偏差值 Nm Nm ME ME 活套自重转矩活套自重转矩 Nm Nm MB MB 带钢重力转矩带钢重力转矩 Nm Nm MZ MZ 带钢张力转矩带钢张力转矩 Nm Nm MD MD 弯曲带钢转矩弯曲带钢转矩 Nm Nm 精品文档 10欢迎下载 图 图 7 7 5 5 活套控制 活套控制 分为起套控制 小张力控制 落套控制分为起套控制 小张力控制 落套控制 5 15 1 起套控制起套控制 1 1 活套起套的逻辑控制信号 活套起套的逻辑控制信号 通过检测轧制力的办法来控制起套 当通过检测轧制力的办法来控制起套 当 Fn 1Fn 1 轧机咬钢后轧制力会轧机咬钢后轧制力会 有一定的突变值 这个突变信号就作为了活套起套的逻辑控制信号 有一定的突变值 这个突变信号就作为了活套起套的逻辑控制信号 2 2 活套起套的控制原理 活套起套的控制原理 活套逻辑控制信号发出起套命令后 活套控制器给伺服阀加一较大活套逻辑控制信号发出起套命令后 活套控制器给伺服阀加一较大 的定量活套起套控制信号使活套快速起套与带钢接触 然后按上位机的定量活套起套控制信号使活套快速起套与带钢接触 然后按上位机 给定的活套高度和活套张力进行闭环控制如图给定的活套高度和活套张力进行闭环控制如图 PDA1PDA1 所示 活套从机械所示 活套从机械 零位角以下的位置上升到工作位置一般需要零位角以下的位置上升到工作位置一般需要 0 2s 0 4s0 2s 0 4s 此时带钢仍处 此时带钢仍处 于松弛状态 一方面活套辊会越过设定角度继续上升绷紧带钢 另一于松弛状态 一方面活套辊会越过设定角度继续上升绷紧带钢 另一 精品文档 11欢迎下载 方面会给上游机架发送速度调节量使套量趋向于设定套量 张力值到方面会给上游机架发送速度调节量使套量趋向于设定套量 张力值到 达设定值的瞬间速度调节投入工作如图达设定值的瞬间速度调节投入工作如图 PDA2PDA2 所示 此时张力环和位置所示 此时张力环和位置 环双重控制 环双重控制 图图 PDA1PDA1 精品文档 12欢迎下载 图图 PDA2PDA2 精品文档 13欢迎下载 图 图 3 3 活套起套过程示意图 活套起套过程示意图 5 25 2 小张力控制过程小张力控制过程 小张力轧制阶段是指带钢被咬入之后 并在机架之间建立起小张力 小张力轧制阶段是指带钢被咬入之后 并在机架之间建立起小张力 处于稳定连续轧制的阶段 该阶段所占的时间约为整个连续轧制时间处于稳定连续轧制的阶段 该阶段所占的时间约为整个连续轧制时间 的的 95 95 此阶段活套辊摆角在活套高度调节器的作用下 在设定