酸洗生产线自动控制系统

1、优化连续酸洗生产线自动控制系统，提高产品质量，降低生产成本唐钢冷轧薄板厂殷雅楠 刘巍巍 张利军 刘明摘要：本文讲述了在酸洗生产过程中优化自动控制系统，实现工艺改进的措施和方法。关键词：工艺改进、自动控制、系统优化、提高产品质量、降低生产成本前 言：连续酸洗线是冷轧的第一道工序，酸洗质量的好坏直接关系到后续工艺的质量，关系到冷轧厂的经济效益。下面根据一年来酸洗生产中的实际经验介绍一下通过工艺改进和连续酸洗生产线自动控制系统优化，提高产品质量，降低生产成本一些方法。酸洗工艺简介：冷轧薄板厂连续酸洗线由意大利DANIELI公司设计，采用3段式连续浅槽式高速Turboflo®紊流 酸洗工艺。

2、生产线入口采用双开卷机，保证两条生产线通过焊接后的连续生产；入口活套和出口活套将生产线分割为入口区域和出口区域，出口区域采用单卷曲方式。生产线的中间环节采用了破鳞-酸洗-平整这种独特的布置方式，钢带通过破鳞机时将表面的氧化铁皮进行松散剥离，经过酸洗槽，漂洗槽和烘干等设备确保钢带的酸洗质量，通过平整机改善板型，提高产品的表面质量。1. 结合生产实际，提出合理的数学模型，提高生产线机时产量，提高作业率的同时保证酸洗质量。意大利DANIELI公司提供的自动控制系统中，生产线速度一直是靠操作工修改，速度变化率大，速度高，生产不稳定，给生产组织和设备维护带来极大困难。经过酸洗生产线控制系统的深入分析和研

3、究，我们对生产线原有的控制系统进行了大胆的创新，添加了原来不存在的速度控制的数学模型，部分模型如下： 其中 ： L 钢带长度 系数（与钢种有关） 运行系数（与工作区域有关） T1 活套排空系数 Tmin 最小套量 Tmax 最大套量 t 工作时间 工艺速度 超速度在将速度模型应用到实际的生产的同时，对酸洗模型和速度模型的综合考虑，摸索出比较系统的符合连续酸洗线生产实际的自动控制系统的相应活套控制参数，剪切系数、钢种、运行系数等参数，使酸洗模型和速度模型结合更加紧密，提高了酸洗生产中的工艺速度，减少了人为对生产线工艺速度的干预，提高了生产效率。2. 根据速度控制模型解决自动控制系统中制约速度控制

4、的不利因素2.1对制约生产线速度的焊机系统整改，和自动控制功能的完善。随着对速度模型研究的不断深入，我们发现在入口区域影响速度的关键因素是入口焊接时间。焊接时间、工艺段速度，入口速度，入口活套套量的关系如下图所示：在通常情况下甩尾时间和焊机焊接时间通常在3分钟左右，一旦在准备焊接过程中，焊机出现问题，将严重影响工艺段速度，影响酸洗质量，严重的还会导致生产线停车，产生停产斑。通过分析，我们对焊机系统进行了改进和自动控制功能的完善。主要有：l 完善焊接的对中系统，将对中系统进行精确定位，保证在甩尾过程中钢带位置准确；l 改善定缝刀的控制系统，增加定缝刀控制精度，保证钢带头部尾部断面良好；l 测量焊

5、接过程中的相应时间，减少不必要的等待，节约焊接时间；l 完善焊接中性层的调整过程，保证焊接过程中不产生搭接，避免重焊，减少焊接时间；l 改进刮削系统，加装吹扫装置保持钢带表面清洁，避免因焊缝表面毛刺造成平整机工作辊的划伤。通过通过对自动控制系统中焊机控制系统和活套控制系统综合研究、改进和完善，优化焊机控制系统系统响应，焊机系统入口的焊接时间减少到2分半左右，减少了焊接时间，提高活套的利用率，为生产线连续稳定运行提供了可靠的保证。2.2对生产线尾部影响边部质量的切边剪控制系统进行分析，将钢材硬度和切边剪的剪间隙和重叠量控制结合起来，减少刀片消耗，提高边部质量；在生产过程中经常因为出口区域切边剪锛

6、刀造成出口停车。通常情况下切边剪间隙和啮合量与钢种和钢带厚度有关，如下图：根据实际将带钢材质厚度和操作工日常使用的重叠量和剪间隙写进二级计算机的数据库中，并添加了自动调刀功能，当焊缝到达切边剪时，自动根据跟踪钢带的钢卷ID从二级的数据库中下载设定当前材质、厚度下的刀隙和重叠量并进行自动调整。这样减少了出口的换刀时间，降低了工人的劳动强度，降低了出口运行时间。以3.5mm带钢为例，出口区域速度、出口活套套量和时间的关系如下图：通过测算，速度模型投入后，生产一卷3.5mm的带钢由原来的8分钟减少到6分钟左右。按此测算，每班可多增加产量200吨。2.3对破鳞机和平整机两个子系统综合分析，研究它们对自

7、动控制系统的影响，通过对破鳞机啮合量、延伸率、张力等的控制和平整机轧制力、平整机延伸率等的控制，摸索出合适的张力控制和延伸率控制参数模型，降低酸液消耗，提高平整板材的表面质量；2.4通过对酸循环系统的优化控制和其他辅助设备的控制提高产品质量，降低能源介质的消耗，降低生产成本。从生产过程中，针对影响酸洗效果的主要因素采取了如下措施：2.4.1控制氧化铁皮的破碎程度氧化铁皮的破碎程度关系到酸液消耗量，直接关系到酸洗的成本。经过反复实践，我们把将用于头部处理的拉矫机的控制程序进行了改进，根据不同的钢种对入口和出口矫平辊压下量自动计算和调节，既平整了板型又在一定程度上起到了钢带头部氧化铁皮破碎的作用。

8、在酸槽入口，我们通过对破鳞机辊箱啮合量自动控制和调节将氧化铁皮进行进一步的破除，提高酸洗质量。2.4.2酸循环温度控制酸洗温度的控制主要是酸液经过蒸汽热交换器加热，控制蒸汽控制阀开度来控制酸液温度。通过安装在酸液输送管道上的温度检测装置，实现酸液温度的闭环控制。在温度控制中不仅充分考虑到对酸循环的温度影响，还要考虑到漂洗区域漂洗水温度对漂洗质量的影响。通过对漂洗水温度的控制和边部吹扫烘干达到最好的漂洗效果，防止停车斑的产生。2.4.3控制酸液等各种介质的离子浓度连续酸洗生产线的浓度控制是通过对酸液H+浓度和Fe2+离子浓度控制实现的。在酸洗生产工艺中对酸罐的酸液浓度（H+离子浓度、总酸浓度、F

9、e2+离子浓度）进行控制，达到比较合理的酸洗环境。2.4.5钢带速度控制和流量控制相结合流量控制实质实质是控制酸液的喷射量。通过设定的工艺段速度计算入口和出口喷射量，再通过喷射量设定来设定酸循环系统中酸循环泵的设定速度。l 对酸循环中间介质进行合理的添加为了更加有效的控制酸洗钢带的质量，在酸循环区域和漂洗区域添加缓释剂减缓盐酸和金属铁反应速度，保证酸槽内合理的酸洗环境。l 当钢带低速运行时（小于20m/min）, 通过在漂洗区域高速喷入定量防锈剂，防止FeCl2在钢带表面形成结晶，影响钢带质量。l 控制酸洗过程中酸性介质的添加量，通过对酸循环流量的合理控制减少废酸、废水、酸雾的排放量，达到环保指标要求。l 自动控制系统二级设定功能实现对酸循环控制在电气系统中着重通过过程PLC对酸洗线进行控制，通过现场仪器仪表检测相应控制点的状态，根据现场的实际情况计算各种数据，实现速度控制、温度控制、液位控制、浓度控制、流量控制、压力控制等。过程PLC与二级服务器通讯，实现一级和二级的数据交换。系统框图如下：二级服务器过程和酸洗PLC速度控制温度控制液位控制浓度控制流量控制压力控制等变频器控制酸循环和生产线设备酸分析仪检测酸液浓度仪器仪表实现对各种控制回路的检测和阀门控制结束语：对连续酸洗线工艺改进后，通过跟踪计算机二级控制系统对生