棒材轧制中的活套控制

长钢连轧厂1986年从意大利引进的二手设备经过多次改造后,现已达到年产30万t 的规模.图1为轧制区设备布置图,全线共由21架轧机组成,轧机布置分三个部分:一粗轧、二粗轧、中精轧.一粗轧由两台800kW的交流主电机拖动.1#-3#、4#一5#为集体驱动;二粗轧由两台 800 kW交流主电机拖动,6#一7#、8#—9#为集体驱动;中精轧共由12架轧机组成,其中10#一13#、18#一19#、20#一21#为集体驱动,直流电机拖动,主电机分别为 927 kW、660 kW、735kW.只有14#一17#为直流电机单独拖动.主电机功率均为530 kW.一粗与二粗、二粗与中精轧之间两次脱头,未形成连轧.为满足中精轧机架间的无张力轧制,分别在13#一14#、16#-17#、18#-19#、20#-21#之间设置了四个活套,用适量的红钢位置转换成套量,调整上游各机架的转速,实现机组间无张力轧制。

1活套控制

1.1连轧的特点

从二组轧轧出的轧件进入中精轧后要在12个机架中连续轧制,想的连轧是保持在同一时间内通过各轧机的金属体积相等。即在每秒钟内通过各机架的金属体积相等(见图2).n道与n+1道之间的连轧,其数学表达式为:

从式(2)可以看出,连轧常数臣轧件的面积、平均工作辊径、轧朝的转速二要素组成。轧件面积(即红坯尺寸)是通过孔型设计计算而得来的,在生产中调整工通过调整辊缝的大小来改变其面积的大小,住由于孔型变形规律的限制,也不能大幅度地进行调整.轧辊的工作辊径是根据工艺要求而决定的,换载后,操作是按给定的轧辊尺寸使用的,辊径变化不能擅自更改,只有直流电机的转速可进行调整,从而得到合理的轧辊速度,来满足式(2)的关系.

在实际轧制中,由于温度、摩擦系数、孔型磨损、导卫磨损、操作水平等因素的波动,理想的连轧是不现实的。只有通过速度的不断调节做到秒流量近似相等,速度的微小调节靠人工干预非常困难,而活套控制的自动调整巧妙地解决了这个问题。

1.2活套控制设备构成

整个活套控制是由检测红钢位置的活套扫描器控制和套辊电磁阀控制构成。活套扫描 器采 用意大利 D)ANELI 公司生产的ID;50()型光电固定式活套位置扫描器,扫描器的有效夹角范围为45°,扫描器把其夹角范围内看到的轧件位置分成2048点,变换成)~10V的电压信号.送人计算机控制系统内对活套进行控制,套辊由电磁阀控制气缸动作,最大起套角度为30°~-40°,并可通过限位调节螺杆调节最大起套角度,套辊工作时起支撑轧件形成稳定套量的作用.

1.3活套控制原理

当活套套辊电磁阀在起套后活套扫描器立即投人工作,在活套工作时间有个套量设定值,保证活套工作在操作人员所期望的位置,套辊电磁阀落套后,活套扫描器不参与工作。

套量(活套高度的工作零点位置)一般定在距轧制线 400 rnam 左右,可通过调整活套扫描器的安装角度或计算机改变工作零点设定值来调整活套高度工作零点。

1.4活套控制的过程

当上游侧红钢头部到达热金属检测器时.该检测器发出一个接点信号给 PL".PC机经过延时计笃当红钢头部被下游侧轧机咬钢后,PC机就发出一个讯号控制1#活套电磁阀起套,同时控制1#活套扫描器封锁信号解封,扫描器投人工作,同样PC机控制2#、3#、4#活套的起套,这是一个活套的起套过程。当然金属检测器接收到钢的尾部信号时,PC机控制落套,活套落套同时控制这些活套封锁不参与工作。

1.5工作过程分析

1.5.1轧机的级联调速控制

连轧的特点,是要求轧件通过各机架的金属秒流量相同,这就要求各机架的速度和轧制延伸率相匹配,延伸率与孔型的设计和调整有关,基本上固定的.各机架的速度需根据其延伸率来确定以满足速度匹配,从而满足秒流平衡。为了消除轧机调整时或设定值改变时影响前后机架的堆拉关系,采取了精轧机为速度基础的级联速度逆调方式,将某机架速度改变的百分值送给上游侧机架以保证机架间的秒流量关系。

1.5.2动态速降补偿

当轧件头部进入轧机时,传动系统将产生动态速降,经过一定的恢复时间后,转速才能恢复到设定转速,加之轧件头部的一段断面偏大延伸率偏大,在轧件头部进人各架轧机时,很容易产生堆钢,为了防止轧件头部堆钢,在没有动态速降补偿的情况下,只能增大拉钢系数,造成轧件、头中、尾断面差别加大,会影响成品的合格率及后面轧机轧制的稳定性.计算机通过对各架轧机负荷的检测,在轧件进入某架轧机之前,对该架轧机速度的设定值增加一个速降量,并动态速降结束时,恢复到原设定值,从而实现了动态速降补偿的功能。为轧机间微张力轧制提供了必要的条件。

1.5.3活套工作过程分析

以3#活套为例分析活套的整个过程。当3#活套接到有钢信号时,该信号送至PC机,当PC 机接收到18#轧机咬钢信号时,PC机控制3#活套电磁阀工作,套辊起套,同时活套控制部分的封锁信号解封,活套投入工作,如果活套扫描器检测到红钢位置在最低部,活套控制部分经过计算处理后,输出一个负值电压信号,经过级联控制部分后分别送到17#及前面所有机架的主电机,控制主电机升速,当红钢位置与设定套量高度一致时,该机架前面的所有电机均维持动态平衡,如果活套扫描器检测到红钢位置过高时,活套控制部分经运算处理后输出一个正值电压信号,经过级联部分变换后分别控制17#及前面所有机架的主电机降速,直到活套实际高度与设定高度一致。活套控制过程一直是一个动态控制过程。当尾部信号至17f轧机抛钢时,18#轧机同时升速,可消除轧件在尾部打结。

活套的控制采用套量差、数字积分及套量增减速度的大小值进行综合控制。套量差为比例调节量,数字积分使活套最终实现无差调节,套量增减速度量避免活套产生过大的超调。使活磁平衡快速达到活套工作零点。活套综合控制信号同时进入上游侧各机架的速度级联控制.另外,PC机计算出每一根轧件在过钢周期内活套上游侧机架速度的平均增减量.作为速度调整系数,按级联速比关系进入上游各机架,对其设定速度进行校正,必要时操作员根据PC机显示的速度平均增减量对速度设定值进行人工干预。这样在机组之间即使速度设定的不合适,偏差较大也能在过下支钢时,进入稳定状态。

2结语

活套控制系统控制方式简单、效果很佳,该设备在意大利生产时双线产量最高仅达到16.6万 t/a,从1994年起我厂开始采用这种活套控制方式,经过几次改造逐步完善,目前单线生产已达 30 万 t/a。该活套控制方式往轧制过程中能满足各种调速要求。