宝钢湛江钢铁有限公司 广东湛江
摘要：本文对目前2250热轧产线轧制管线钢CT封锁问题进行充分分析，结合现有控制逻辑，对卷取机轧制管线钢时负荷分配功能进行优化，以提高卷筒建张过程中的稳定性。该优化与改进进一步提高了2250产线管线钢轧制的稳定性，因温度波动大造成封锁卷大大减少，取得效果明显。
关键词：卷取、管线钢、CT、卷筒速度
Abstract：In this paper，the CT blocking problem of rolling pipeline steel in 2250 hot rolling line is fully analyzed.Combined with the existing control logic，the load distribution function of the coiling machine is optimized to improve the reeling process.Stability.This optimization and improvement further improves the stability of the 2250 line pipeline steel rolling.Due to the large temperature fluctuations，the blockage volume is greatly reduced，and the effect is obvious.
Keywords：coiling，pipeline steel，CT，coil speed
1 问题概述
在批量轧制管线钢时，出现大批量CT封锁情况。当时轧制管线钢规格为14.38*1550，钢卷全长在120m左右；卷取温度设定430，实际轧制过程中，卷取二号机带钢尾部温度偏上限，卷取一号机带钢尾部偏下限，因温度波动大共造成封锁卷达17卷。
2 速度控制逻辑
从卷筒速度控制时序分析：
①卷筒咬钢前，卷筒处于速度控制模式，此时卷筒速度设定值=精轧出口穿带速度*超前系数，且速度为闭环控制，因此卷筒反馈速度能很好地跟随设定速度。同时助卷辊速度>卷筒速度>夹送辊速度>层冷辊道速度>精轧出口穿带速度，以帮助带钢在头部穿带过程中建立张力，并让卷筒顺利咬入。
②卷筒咬钢后，此时卷筒转为张力控制模式。卷筒张力值由L2设定，通过L1转换为电机扭矩，传给传动做闭环控制；而卷筒速度设定值为精轧出口穿带速度加上张力对速度补偿，传给传动并做开环控制。控制过程中，卷筒不再以速度为第一控制目标，而是以张力作为首要控制目标，并且由于速度是做开环控制，一般都存在有速度偏差的现象，只要偏差不太大，都认为是合理的。
③夹送辊抛钢前，卷筒提前切换到速度控制模式，并保持当前速度一段时间，保证卷取过程中尾部穿带正常；夹送辊抛钢后，卷筒开始自动定尾，并在自动定尾完成后停止运转，开始卸卷；卸卷完成后，卷筒以空转速度开始运行；直到下一块钢进入精轧轧机后，卷筒再次以精轧出口穿带速度*超前系数作为速度设定开始动作。
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图1.卷筒速度控制时序图
3 原因分析
从ODG上查看，一号卷取机卷筒在咬钢前为速度控制模式，给传动设定速度为3.08m/s，实际速度为3.078m/s，反馈速度能很好地跟随设定速度，速度控制模式无异常；咬钢后，卷筒切换到张力控制模式，给传动设定速度为3.41m/s，与精轧同步设定速度为2.72m/s，实际速度2.60m/s，速度偏差0.12m/s，实际速度偏低，但仍在合理范围内。查看张力的情况，卷筒咬钢过程中，张力能一直保持在9.0MPa左右，因此认为张力控制模式也是没有问题的。
与三号卷取机卷筒张力控制模式下轧制某块管线钢数据进行对比，卷筒给传动设定速度为3.39m/s，与精轧同步设定速度为2.71m/s，实际速度2.82m/s，速度偏差为0.11m/s，实际速度偏高；张力能一直保持在9.0MPa左右，张力控制模式正常。因此，张力控制模式下，张力控制都比较精准；由于速度做开环控制，速度偏差存在且不可避免。
另外观察其他厚规格带钢轧制情况，发现在同规格带钢卷取过程中，卷筒速度并不一致；正常卷筒速度为2.60m/s左右，卷筒张力能达到设定目标；异常卷筒速度为3.0m/s左右，且卷筒张力仅在头部咬钢阶段能保持住，后续卷取过程中张力一直逐渐下降。就卷筒速度异常情况，与工艺及L2讨论后认为：当卷筒速度异常过快时，会导致卷取温度偏高，L2卷取温度模型自学习系数会往温度低方向学习，错误的学习导致层冷辊道开水量大；当卷筒以正常速度卷取时，有可能卷筒速度在正常范围内但偏低（如上述一号卷取机卷筒），同时在L2模型错误学习的大开水量的作用下，导致卷取温度低封锁。
对三台卷取机轧制管线钢卷筒设定力矩、实际力矩、设定卷筒速度、实际卷筒速度情况做统计，如下表所示。
表1.三台卷取机轧制管线钢卷筒数据
异常多发生于二号卷取机，一号机偶尔会发生这个现象。通过查看ODG可以发现，卷筒速度异常现象集中发生于精轧机抛钢后，此时卷筒建张条件由卷筒与精轧机转移到卷筒与夹送辊上。由于卷筒此时处于张力控制模式，速度是开环控制的，因此怀疑是由于卷筒与夹送辊建立张力过程中出现问题，导致卷筒速度异常。
可能导致卷筒与夹送辊无法建立张力有以下几个原因：
①卷筒打滑。常发生在卷筒咬钢前几圈。从目前现象上看卷筒咬钢后建张过程比较正常，卷筒建张成功后一般不会再发生打滑现象，故排除；
②夹送辊设定压力小，无法有效夹紧带钢。在21日管线钢计划中尝试将夹送辊压力增加，卷筒速度及张力异常现象未消除，故排除；
③当精轧末机架抛钢后，卷取区域通过负荷分配控制（Load Shift Control），将精轧机与卷筒之间的张力转移到夹送辊与卷筒上。负荷分配控制对上下夹送辊加入一个相对卷筒滞后的速度补偿，通过速度差来保持对卷筒的张力。
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图2.夹送辊负荷分配控制框图
从程序上看，夹送辊的速度补偿可以通过负荷分配系数（Load Shift Rate）来调整。当负荷分配系数过小时，速度补偿较小，无法产生足够的张力；查看负荷分配控制启动时刻点，当精轧末机架往前两机架抛钢，且此时卷取机已经咬钢后，负荷分配才会启动。由于当时F7空过，F6为精轧末机架，负荷分配将F4抛钢信号作为启动信号，DC2、DC3还没咬钢的时候，F4就已经抛钢，导致DC2、DC3的夹送辊一直无法在精轧抛钢后与卷筒建立可靠张力。尽管DC3的实际力矩能达到设定值，可能因为三号机大功率卷筒带动产生，实际还是有问题的。
4 优化措施
针对以上两点，在轧制管线钢时对负荷分配功能做优化：
①调整2号机夹送辊负荷分配系数，由目前0.5优化为0.6；
②将2号机夹送辊负荷分配开始机架由F4改为F6，并优化启动负荷分配的判断逻辑。
优化后效果如下图所示。DC1、DC2卷筒速度恢复正常，卷筒实际张力也能达到设定张力。
5 结论
结合对目前2250热轧产线轧制管线钢CT封锁问题进行充分分析，结合现有控制逻辑，对卷取机轧制管线钢时负荷分配功能进行优化，以提高卷筒建张过程中的稳定性。该优化与改进进一步提高了2250产线管线钢轧制的稳定性，因温度波动大造成封锁卷大大减少，取得效果明显。从数据来看，该功能优化大大降低了2#、3#卷取机因卷筒速度控制异常导致的管线钢CT封锁。
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