热轧2250活套自动控制浅析及应用实绩分析--中国期刊网

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热轧2250活套自动控制浅析及应用实绩分析

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：林海彬

[导读] 摘要：活套在热连轧过程中起着平衡机架间流量，维持机架间张力恒定的作用。

        宝钢湛江钢铁有限公司广东湛江 524072
        摘要：活套在热连轧过程中起着平衡机架间流量，维持机架间张力恒定的作用。精轧活套主要控制活套的高度（角度）和机架间张力，确保机架间有足够的套量，使机架间在拉钢或堆钢时能够通过活套存储的套量补偿拉钢或堆钢导致秒流量不平衡，防止机架间套量过大或过小导致堆钢轧破或拉钢事故的发生。
        关键词：活套、自动控制、参数
        1、概述
        精轧机活套装置作为机架间带钢流量不平衡时的缓冲环节。由于主传动速度的变化以及轧机辊缝的波动，同时在稳定轧制阶段存在着各种外部干扰，因而不可能始终保持各机架之间的速度配比关系。设置活套装置的目的即是检测相邻机架之间的速度偏差，并由活套装置给岀上游机架的速度调节器附加值，纠正带速偏差，当机架间流量不平衡时，能在短时间内释放或缩短带钢套量，使流量的偏差不会立即影响带钢所受的张力；同时，当活套减少或增大活套量时，活套臂摆动，发出角度位移信号，用来调节前后机架速度，纠正流量差，保证带钢热连轧在稳定的小张力下进行轧制。
        2、活套自动控制原理
        2.1活套传统控制
        一种传统的活套控制方法，是通过调节上游机架主传动速度控制活套高度，通过调节活套液压缸输出力矩来控制机架间带钢张力，其中高度控制为闭环控制，张力控制为开环控制。
        2.2活套ILQ控制
        活套ILQ控制时，张力和角度的控制精度都比传统的活套控制方式要高。ILQ理论是反向的思考LQ（Linear Quadratic）问题，也就是反向的解决LQ问题。

        图1模式活套控制模块原理
        活套ILQ控制中，活套角度和张力控制均为闭环控制，角度控制环的内环为液压缸压力控制环，活套角度通过安装在活套臂上的角度编码器获得；张力反馈值由安装在活套臂上的测压头（LC）或者液压缸有杆腔和无杆腔压力传感器（PT）测量值计算得到。ILQ控制系统的输出量为上游机架速度逐移量（SUC）和液压缸输出力矩。通过速度逐移量（SUC）和液压缸输出力矩来实现活套对张力和角度的控制。
        3、活套自动控制参数调整现场应用实绩
        2019年1月17日，轧制规格1.77*1200带钢，头部穿带经过F6、7机架时，6#活套角度抬至19°后，重新落下到8.9°左右，并再也无法正常抬起到设定角度21°。由于此时活套处于传统模式下，低活套角度控制前机架升速，在7秒内输出逐移量为700。活套无法正常抬起，一直停留在9°左右，且轧机升速导致F6、7之间积累带钢套量过多，带钢失张叠轧导致F7出口轧破废钢，导致较长时间停机。
        3.1 数据分析回顾异常过程
        从ODG数据收集器查看活套动作情况：F7咬钢后，活套先是启动大力矩模式用于活套快速抬起，油缸输出力为87000N，在300ms秒内从等待位置10.4°上升到19°；300ms后切换到传统模式，此时油缸输出力给定从87000N逐步下降到56000N，反馈力由于接触带钢的影响一直在62000N往上，且伺服阀开口度由力偏差来给定，存在反向打开现象，活套在与带钢接触外力及阀反向开口度的共同作用下迅速下降，从19°下降到大约8.9°。低角度下油缸力反馈为56000N左右，与油缸力给定相近，油缸达到力平衡后导致伺服阀开口度一直在0附近，无法继续调节活套高度。且由于活套长期处于8.9°左右，与设定角度偏差大于10°，不满足从传统模式切换到ILQ模式条件，传统模式下活套无法有效通过输出油缸力来调节自身高度。从工业录像及测压头（LC）反馈数据来看，当时活套并未与带钢接触，实际轧制过程中带钢一直处于失张状态，而活套传统控制判断角度低是因为带钢套量少，对前机架进行升速，导致F6、7之间一直累积多余套量，最终造成F7叠轧废钢。
        排查分析情况如下：
        ①查看活套PT/LC/角度编码器反馈数据曲线，无跳变及超限情况，
        ②重新对活套进行角度标定，当台下活套9°时，画面显示活套角度10.2°，实际角度比计算角度偏小。由于活套角度越低，自重力矩越大，而低角度下油缸力转换成力矩效率也越低，活套抬起需要的油缸力也越大。因此角度偏移（实际低）可能会导致计算油缸力偏小的情况，导致活套无法抬起。（异常）
        ③切换伺服阀A-B、B-A模式，将活套从9°APC动作到60°的时候，发现活套动作到53°均无法继续提升。查看阀开口度曲线均无明显异常，可以排除伺服阀造成异常的可能性。
        ④重新对活套做自重测试，发现自重系数存在异常。查看活套自重系数变更履历，2018年11月06日6#活套自重系数为1.363，2019年1月15日6#活套自重系数1.442，调整原因为生产反馈活套在换辊时无法APC到最高位；直到17日废钢后重新做自重测试，发现自重系数已经到1.632。自重系数越大，说明活套抬起需要更大的力矩来克服自身重力力矩，当原较小的自重系数没有及时进行调整时，容易导致活套抬起困难。且查看6#活套APC动作时油缸输出情况，油缸力给定56000N，空载活套才开始动作，而与废钢时活套异常动作现象相吻合。（异常）
        针对以上两点异常，重新对活套进行角度标定和自重标定，且优化了活套从CNV模式到ILQ模式的切换条件。观察活套APC过程及轧钢时均动作正常，满足正常生产需求。但从自重系数快速变化趋势来看，影响活套异常动作的根本原因还没找到，活套仍然存在废钢风险。不排除活套机械结构存在卡阻的可能性。
        19日上午对活套做自重标定并记录相关数据，发现自重系数上升到1.71。在正常换辊过程中，对油缸实际压力进行测试，并对活套做E-LOW实验。正常轧钢后分析ODG曲线发现，6#活套在E-LOW时油缸无杆腔压力传感器反馈值存在异常。正常活套E-LOW时油缸两腔压力都被泄空，压力传感器反馈值应在0bar左右，而6#活套无杆腔油压传感器反馈值仍有20bar。对比5#活套E-LOW时无此现象，因此异常锁定为6#活套无杆腔油压传感器。更换后重新做自重标定，自重系数恢复到1.321，查看E-LOW后油压传感器反馈值为2bar左右，异常消除。
        4、总结
        活套的控制直接影响着带钢轧制过程的稳定性，保证活套控制的稳定，能最大限度确保轧钢过程稳定，活套的稳定控制主要由参数调节及现场检测设备共同作用，本文通过对活套参数调节的分析及如何确保现场检测设备的精度进行论述，经过现场的实绩分析，对活套控制的稳定起到促进的作用。
        参考文献：
        [1]付文鹏，谢向群，张雄.热轧活套精度对轧制稳定性的影响分析[J].梅山科技，2016（1）：55-58.