内科大材料成型控制工程基础课件10高速线材生产过程自动控制

10高速线材生产过程自动控制

主讲：李振亮教授2本章主要内容：

■高速线材轧机控制系统

■微张力控制系统

■飞剪控制系统

■活套控制系统

复习思考题

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本章要点：

●学习本章内容

了解要了解高线生产工艺布置及各系统的硬件、软件组成特点

熟悉每一系统的控制功能

重点掌握掌握相关的控制原理

4图10-1某高速线材厂主轧线工艺平面布置图H—水平辊轧机；

V—立辊轧机■高速线材轧机控制系统5某厂高速线材生产线采用全连续轧制工艺，全线轧机28架，采用6-6-6-10形式，机组组成为6架粗轧机、6架中轧机、6架预精轧机、10架精轧机，呈平、立交替布置。1H-12H轧机采用微张力轧制，13H-18V采用活套轧制，精轧机组采用无扭无张力轧制。粗、中、预精轧每架轧机分别由一台交流电机单独驱动，精轧机组10架轧机则由一台5500KW同步电机驱动。精轧机组末架轧机设计最高速度为105m/s，保证速度不得低于90m/s，产品规格Ø6.5~16mm，设计年产量50万吨。6全线共设7个活套，用于对轧件进行无扭、无张力轧制。

12V-14V轧机之间设2个立活套

14V-15H轧机之间设1个侧活套（又称“水平套”）

15H-18V轧机之间设3个立活套

18V-19#轧机之间在精轧机前设有1侧活套

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图10-2

某高线自动控制系统网络结构图8

图10-3控制系统的主要功能9所谓“速度级联控制”，即在高速线材轧制过程中，为保持机架间的速度关系完全匹配、机架间轧件秒流量相等，对轧制过程中来自活套闭环控制的调节量、手动干预调节量，按逆轧制方向依次对前面的各机架速度进行增减，实现轧机速度的级联控制。当轧件在两机架间断开时，级联调节取消；轧件在两机架间连续轧制时，级联轧制重新建立。速度级联控制是连轧生产线电气控制思想的精华，它充分体现了钢材连轧生产的特点。10本系统通过“级联速度设定”及“自动级联调节”相结合的方式为轧线各机架的速度提供速度设定。“级联速度设定”是指通过确定轧线基准速度（本系统采用精轧机出口速度）和各机架延伸率来确定各机架的设定速度；“自动级联调节”是指根据微张力调节器或活套调节器产生的速度修正信号,通过级联的方式对各机架的速度进行修正。11■微张力控制系统微张力控制就是使粗、中轧机组各机架之间的轧件在微小的张力范围内进行高速线材生产，一般采用“电流—速度”的间接微张力控制法。12

其基本原理是:

张力的变化是由线材的秒流量差引起的，调节轧机的速度就能改变秒流量，从而达到控制张力的目的。通过对相邻两工作机架中上游机架电机的转矩进行检测、记忆存储，形成表示钢坯内张力大小的实际值，与设定的张力给定值比较偏差，通过比例、积分控制校正上游机架的速度，协调两机架之间的关系，实现微张力控制。其控制关键是准确测量各轧机的轧制电流（即力矩)，系统通过检测相应机架的电枢转矩间接得到该值。当本机架的轧件咬钢而轧件尚未进入下架轧机时，控制系统计算出的力矩值便是本轧机的轧制力矩值。当下架轧机也咬钢时，重新计算得到新的力矩，两力矩之差是轧件上的张力力矩。若偏差值为正，表示机架间堆钢；若偏差值为负，表示机架间拉钢。系统就是根据偏差值的正负和大小，给出相应的速度修正来平衡轧机的速度，保证机架间的张力被限制在一定范围内，实现微张力控制。13■飞剪控制系统●系统硬件结构

●飞剪动作执行过程

●飞剪控制原理

14●系统硬件结构图10-5起停式飞剪GE90-30PLC控制系统原理图15图10-62#飞剪自控系统硬件配置示意图16●飞剪动作执行过程

图10-7剪切动作执行过程示意图17●飞剪控制原理

图10-8飞剪定位区域示意图18■活套控制系统●设备配置

●活套控制方式

●活套控制过程

●活套位置与套型控制19●设备配置图10-10活套高度双闭环控制原理图Hc—内存或键盘输入的活套高度设定值；Hf—活套高度反馈值；H—活套高度值20●活套控制方式

活套控制是通过改变相应机架的主设定基准值来实现的。活套控制方式按控制过程可分为：活套预形成、活套形成、活套控制以及甩尾。按控制方式可分为：逻辑控制和速度控制，其中速度控制又包括模拟量控制和数字量控制；21●活套控制过程

具体活套控制过程包括四个阶段：活套预形成、活套形成、活套控制以及甩尾。（1）活套预形成。当上一根钢坯的尾部从上游轧机吐出后，便进入该根钢坯的起套准备阶段，这个阶段一直持续到下游轧机咬钢时为止。（2）起套。系统在突加额定负载时的动态速降约为5%，其恢复时间约为0.5~1.0s。（3）自动控制。起套完成后，即进入活套控制阶段。此时系统按级联方向对所有机架进行实时速度修正。（4）收套。当轧件的尾部接近上游机架时，即进入收套阶段。如果坯尾还没有从上游轧机中脱出，失去挑套辊支撑的活套会惯性地向下游涌去，撞在出口压套辊上，这种现象为“浪涌”；当坯尾从上游轧机脱出并进入活套台时，如果套位仍然比较高，坯尾会先后鞭打活套台上罩和底部，容易损伤机械设备，这种现象为“甩尾”。22●活套位置与套型控制图10-11活套扫描器的几何关系23图10-12活套设定与套型之间的关系24

复习参考题1.高速线材的生产工艺特点？有哪几项关键技术？2.高线不同控制系统的数据传输和网络通讯如何实现？3.速度级联调节的原理？4.微张力控制有几种方式？控制原理如何？什么是自由轧制电流？5.你了解的电机调速方法有几种？6.飞剪控制系统构成？7.飞剪定位速度算法原理？8.