活套在热轧带钢厂的应用

活套在活套在热轧带钢热轧带钢厂的厂的应应用用 李李伟伟超超 日照 日照钢铁钢铁有限公司有限公司 2150 带钢带钢厂厂 山山东东 日照日照 276806 邵永生邵永生 日照 日照钢铁钢铁有限公司有限公司 2150 带钢带钢厂厂 山山东东 日照日照 276806 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 关关键词键词 活套 活套 转转矩 矩 编码编码器 器 张张力 摩擦力 力 摩擦力 压压力力传传感器 感器 PDA 曲曲线线 APPLICAION OF LOOPER IN HOT STRIP MILL Li Wei Chao Shao yong sheng Abstract Looper Is Used To Tension The Strip Between Finishing Mill Stands In Order To store Constant Stock It Transmit Relevant Data To The Speed Control System Of Main Drives And Controll constant tention Use valve Keywords Looper Torque Encoder Tention Friction Pressure Transduce PDA 活套控制在活套控制在热轧带钢热轧带钢厂整个控制系厂整个控制系统统中属于受影响的因素最多因而中属于受影响的因素最多因而 控制最复控制最复杂杂的控制之一 也是精的控制之一 也是精轧轧机最重要的机最重要的设备设备之一 之一 2150 热轧项热轧项目目 的机械的机械设备设备由一重提供 控制系由一重提供 控制系统统是由德国西是由德国西门门子公司承包 以下子公司承包 以下对对 2150 精精轧轧机活套控制系机活套控制系统统作一介作一介绍绍 1 活套的功能 活套的功能 1 1 储储存套量及活套高度控制存套量及活套高度控制 通通过过活套高度的活套高度的变变化在化在轧轧机之机之间储间储存一定的套量 以存一定的套量 以缓缓冲冲带钢带钢金属流量 的变化 同同时时根据根据检测检测的套量的套量变变化化对对上游机架速度上游机架速度进进行相行相应应的的调节补偿调节补偿 纠纠正正实际轧实际轧制中秒流量不相等的制中秒流量不相等的问题问题 维维持套量 活套高度 不持套量 活套高度 不变变 1 2 恒定的小恒定的小张张力控制力控制 在在进进行套量行套量闭环闭环控制的同控制的同时时 张张力力闭环闭环控制是活套控制中另一控制是活套控制中另一项项不可不可 或缺的功能 既或缺的功能 既为为了了实现实现在在轧轧制制过过程中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 活套控制系 活套控制系统组统组成及各部分的作用成及各部分的作用 采用西采用西门门子的子的 TDC 控制器控制器 机架型号 机架型号 UR5213 CPU 型号型号 CPU551 参数 参数 64bit RISC 处处理器理器 266MHZ 时钟扫时钟扫描描 32Mbyte 缓缓存区存区 作 作为为活活 套的套的逻辑逻辑控制和模型控制和模型计计算算 以 以实现对实现对活套得控制 活套得控制 绝对值编码绝对值编码器 型号器 型号 HMG11 S 13 Z0 参数 参数 12bit 检测检测活套的活套的实际实际 角度 以角度 以实现实现活套的活套的闭环闭环控制 控制 压压力力传传感器 型号感器 型号 HDA3840 A 400 000 400bar 检测检测液液压压缸活塞两缸活塞两 侧压强侧压强来来计计算出活套得算出活套得转转矩用于矩用于张张力力闭环闭环控制 控制 伺服伺服阀阀 的型号 的型号 D661 MOOG 通 通过过伺服伺服阀阀来来调调整液整液压压缸所受的缸所受的压压力 力 同同时时伺服伺服阀给阀给控制器控制器发发出出阀阀芯反芯反馈馈信号 信号 维护维护人人员员可通可通过阀过阀芯反芯反馈馈来判来判 断伺服断伺服阀阀的工作情况 的工作情况 3 活套液 活套液压驱动压驱动系系统组统组成及成及驱动驱动原理原理 为为了保了保证证活套的可靠和响活套的可靠和响应应的快速性 的快速性 选择选择两两组组伺服伺服阀阀并并联联使用 使用 其工作模式有其工作模式有 4 种模式可通种模式可通过过 HMI 任意任意选择选择 分 分别为别为 1 模式 模式 2 模式 模式 1 2 模式 模式 2 1 模式 模式 1 2 模式和模式和 2 1 模式中的前一模式中的前一组阀为组阀为主主驱动阀组驱动阀组 后一后一组阀为辅组阀为辅助助驱动阀组驱动阀组 在主 在主驱动阀组驱动阀组无法提供所需无法提供所需压压力力时辅时辅助助驱驱 动阀组协动阀组协助控制 最助控制 最终终达到所达到所设设定的定的转转矩矩值值 图图 1 如如图图 1 所示伺服 所示伺服阀阀控制的主油路上安装有受液控制的主油路上安装有受液压锁压锁控制的液控控制的液控 单单向向阀阀 此液 此液压锁压锁在在选选到手到手动动或自或自动动控制模式控制模式时时得得电电将液控将液控单单向向阀阀的的 油路打开 使伺服油路打开 使伺服阀对阀对液液压压缸缸进进行控制 行控制 选择选择到到 OFF 控制模式控制模式时时液液压压 锁锁失失电电将主油路将主油路锁锁定停止定停止动动作 在主回路上另外安装有溢流作 在主回路上另外安装有溢流阀对阀对系系统统 进进行行压压力保力保护护另外在急停或快停另外在急停或快停产产生后可以通生后可以通过过控制溢流控制溢流阀阀上的卸上的卸 荷荷线线圈使系圈使系统统快速卸荷将活套落下 快速卸荷将活套落下 4 活套控制系 活套控制系统统基本基本计计算方程算方程 4 1 轧轧机机间带钢间带钢套量套量计计算算 如如图图 4 图图 4 其中 其中 综综上 上 由式 由式 1 6 可知 活套套量 可知 活套套量 L 是活套是活套辊摆辊摆角角 的三角函数 即 的三角函数 即 式 式 1 6 所示的表达式比 所示的表达式比较较复复杂杂 为为了分析活套量了分析活套量 L 与与 之之间间的的变变化化 规规律 律 将将 F 在 在附近附近进进行泰勒展开 即 行泰勒展开 即 0 当当 时时 L 0 F 0 且且 F 0 如果忽略高 如果忽略高阶阶小小项项 那么活 那么活 0 0 0 套量套量 L 与与 之之间间的数学关系可以的数学关系可以简简化化为为 4 2 活套自重活套自重转转矩矩计计算算 在活套在活套张张力力闭环闭环控制控制环节环节活套本身重力活套本身重力值值的的计计算非常重要 如算非常重要 如图图 5 所 所 示示 图图 5 ME GE g P cosX XP GE 活套重量 活套重量 kg g 重力加速度重力加速度 9 807m S2 P 活套主活套主轴轴中心到活套重心的距离中心到活套重心的距离 mm X 活套角度 活套角度 deg XP 重心偏差角重心偏差角 deg Differential absolute value of the center of gravity angle 5 3 机架机架间带钢间带钢重力重力计计算算 机架机架间带钢质间带钢质量量计计算如算如图图 6 gb BD BB L1 L2 RHO gb 带钢质带钢质量量 kg BB 带钢宽带钢宽度度 mm BD 带钢带钢厚度厚度 mm L1 L2 活套到活套到轧轧机的距离机的距离 F1 or F2 mm RHO 7 7 kg kg dm3 铁铁的密度的密度 图图 6 平衡机架平衡机架间带钢间带钢的的转转矩矩值值如如图图 6 MB KMB gb g R1 cos x MB 平衡平衡带钢带钢的的转转矩矩值值 Nm KMB 带钢质带钢质量的模型因数量的模型因数 1 gb 带钢质带钢质量量 kg R1 活套臂的活套臂的长长度度 mm X 活套角度活套角度 deg 根据根据经验经验 KMB 被被设设置在置在 0 5 到到 2 0 之之间间 4 4 带钢带钢弯曲弯曲转转矩矩计计算算 MD SW KMD BB BD BD L1 L2 R1 cos X MD 弯曲弯曲转转矩矩 Nm SW 热稳热稳定性定性 N mm2 KMD 带钢带钢弯曲因数弯曲因数 BB 带钢宽带钢宽度度 mm BD 带钢带钢厚度厚度 mm L1 L2 活套到活套到轧轧机的距离机的距离 F1 or F2 mm R1 活套臂的活套臂的长长度度 mm X 活套角度活套角度 deg 5 5 带钢张带钢张力力值计值计算算 综综合各合各图图示示 MZ BZS SZ BD BB BZS X KCT BZ X 1 KCT BZ AP BZ MBZ FZUG MBZ MZ1 MZ2 MZ1 R1X F1Y R1Y F1X MZ2 R1X F2Y R1Y F2X FZUG FZ1 FZ2 SZ BD B MZ 带钢张带钢张力力转转矩矩 BZS 稳稳定定带钢张带钢张力因数力因数 BB 带钢宽带钢宽度度 mm BD 带钢带钢厚度厚度 mm SZ 单单位位带钢设带钢设定定张张力力值值 N mm2 KCT 固定固定张张力因数力因数 BZ 带钢张带钢张力因数力因数 mm MBZ 补偿张补偿张力的力的转转矩矩 Nm FZUG 活套 活套辊辊受受 F1 F2 两两侧带钢总侧带钢总拉力拉力 N FZ1 FZ2 受 受轧轧机机 F1 F2 方向的拉力方向的拉力 N 5 6 活套活套输输出出总转总转矩矩值值 如如图图 7 MG MO ME MB MZ MD MG 总转总转矩矩 Nm MO 转转矩偏差矩偏差值值 Nm ME 活套自重活套自重转转矩矩 Nm MB 带钢带钢重力重力转转矩矩 Nm MZ 带钢张带钢张力力转转矩矩 Nm MD 弯曲弯曲带钢转带钢转矩矩 Nm 图图 7 5 活套控制 活套控制 分分为为起套控制 小起套控制 小张张力控制 落套控制力控制 落套控制 5 1 起套控制起套控制 1 活套起套的 活套起套的逻辑逻辑控制信号控制信号 通通过检测轧过检测轧制力的制力的办办法来控制起套 当法来控制起套 当 Fn 1 轧轧机咬机咬钢钢后后轧轧制力会有制力会有 一定的突一定的突变值变值 这这个突个突变变信号就作信号就作为为了活套起套的了活套起套的逻辑逻辑控制信号 控制信号 2 活套起套的控制原理 活套起套的控制原理 活套活套逻辑逻辑控制信号控制信号发发出起套命令后 活套控制器出起套命令后 活套控制器给给伺服伺服阀阀加一加一较较大的大的 定量活套起套控制信号使活套快速起套与定量活套起套控制信号使活套快速起套与带钢带钢接触 然后按上位机接触 然后按上位机给给定定 的活套高度和活套的活套高度和活套张张力力进进行行闭环闭环控制如控制如图图 PDA1 所示 活套从机械零位所示 活套从机械零位 角以下的位置上升到工作位置一般需要角以下的位置上升到工作位置一般需要 0 2s 0 4s 此 此时带钢时带钢仍仍处处于松弛于松弛 状状态态 一方面活套 一方面活套辊辊会越会越过设过设定角度定角度继续继续上升上升绷紧带钢绷紧带钢 另一方面会 另一方面会给给 上游机架上游机架发发送速度送速度调节调节量使套量量使套量趋趋向于向于设设定套量 定套量 张张力力值值到达到达设设定定值值的的 瞬瞬间间速度速度调节调节投入工作如投入工作如图图 PDA2 所示 此所示 此时张时张力力环环和位置和位置环环双重控制 双重控制 图图 PDA1 图图 PDA2 图图 3 活套起套 活套起套过过程示意程示意图图 5 2 小小张张力控制力控制过过程程 小小张张力力轧轧制制阶阶段是指段是指带钢带钢被咬入之后 并在机架之被咬入之后 并在机架之间间建立起小建立起小张张力 力 处处于于稳稳定定连续轧连续轧制的制的阶阶段 段 该阶该阶段所占的段所占的时间约为时间约为整个整个连续轧连续轧制制时间时间 的的 95 此 此阶阶段活套段活套辊摆辊摆角在活套高度角在活套高度调节调节器的作用下 在器的作用下 在设设定角度附定角度附 近波近波动动 而 而带钢张带钢张力在力在给给定定张张力力值值周周围围有微小波有微小波动动 5 3 落套落套阶阶段段 在在带钢带钢尾部离开尾部离开轧轧机前 活套机前 活套辊辊必必须须降至机械零位以下 以免降至机械零位以下 以免翘翘起起 的的带钢带钢尾部被高速甩出去 尾部被高速甩出去 发发生折叠事故 当生折叠事故 当带钢带钢尾部离开上游机架 尾部离开上游机架 因因为负为负荷消失 采集到荷消失 采集到变变化信号后化信号后经过经过一定的延一定的延时时 此 此时时活套控制器活套控制器输输 出高速落套出高速落套给给定使活套落到定使活套落到设设定的位置定的位置给给定角度 使定角度