精轧区功能说明速度活套V2.0分解

首钢 1580 热轧精轧主速度活套控制器功能说明

首钢 1580 热轧带钢 精轧区主速度活套控制器功能说明

北京北科麦思科自动化工程技术有限公司

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首钢 1580 热轧精轧主速度活套控制器功能说明

目录 主速度活套控制器功能说明 ................................................................................... 3 1.1.1 F1E 立辊轧机 .................................................................................................. 3 1.1.1.1 F1E 立辊轧机的功能....................................................................... 3 1.1.1.2 F1E 立辊轧机的技术参数............................................................... 3 1.1.1.3 F1E 立辊轧机的速度控制............................................................... 4 1.1.1.4 F1E 立辊轧机的操作....................................................................... 5 1.1.1.5 F1E 立辊轧机的状态显示............................................................... 6 1.1.2 F1-F7 精轧机 ................................................................................................... 6 1.1.2.1 F1-F7 精轧机的功能 ....................................................................... 7 1.1.2.2 F1-F7 精轧机的技术参数 ............................................................... 7 1.1.2.3 F1-F7 精轧机的速度级联 ............................................................... 9 1.1.2.4 F1-F7 精轧机的速度控制 ............................................................. 12 1.1.2.5 F1-F7 精轧机的主轴定位控制 ..................................................... 15 1.1.2.6 F1-F7 精轧机的操作 ..................................................................... 15 1.1.2.7 F1-F7 精轧机的状态显示 ............................................................. 15 1.1.3 活套 ................................................................................................................. 16 1.1.3.1 活套的功能 ..................................................................................... 16 1.1.3.2 活套高度及张力控制 ..................................................................... 16 1.1.3.2.1 活套机构的基本方程 ............................................................. 16 1.1.3.2.2 活套张力控制方法 ................................................................. 19 1.1.3.2.3 活套高度调节原理 ................................................................. 20 1.1.3.3 活套的技术参数 ............................................................................. 20 1.1.3.4 活套的控制 ..................................................................................... 20 1.1.3.5 活套的操作 ..................................................................................... 21 1.1.3.6 活套的状态显示 ............................................................................. 22 1.2 精轧区模拟轧钢功能 ............................................................................................. 22 1.2.1 区域模轧 ......................................................................................................... 22 1.2.2 全线模轧 ......................................................................................................... 23 1.3 精轧区主速度通讯 ................................................................................................. 23 1.3.1 精轧区主速度与传动系统通讯 ..................................................................... 23 1.3.2 精轧区主速度与精轧区压下控制系统通讯 ................................................. 25 1.3.3 精轧区主速度与精轧区板形控制系统通讯 ................................................. 25 1.3.4 精轧区主速度与卷取控制系统通讯 ............................................................. 25 1.1

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1.1 主速度活套控制器功能说明
主速度活套控制器控制 F1E 立辊轧机,F1-F7 精轧机和 L1-L6 活套。其 中主轧机和活套是精轧区域的最核心设备。

1.1.1 F1E 立辊轧机
F1E 立辊轧机由主传动装置、立辊机架装配、左右侧辊缝调整装置、轧辊轴 承、 吊具、 配管及平台等部件组成。 立辊轧机的控制功能包括立辊轧机速度控制、 立辊轧机侧压的位置控制等。

1.1.1.1F1E 立辊轧机的功能
F1E 立辊轧机的作用通过辊缝调整装置移动立辊调整立辊开口度, 以满足轧 制程序表中所列压下规程的要求,帮助精轧机咬入。

1.1.1.2F1E 立辊轧机的技术参数
中间坯规格: 厚度: 宽度: 温度: 最大轧制力 最大轧制力矩 最大轧制速度 轧辊开口度 轧辊直径 28~55mm 700~1450mm ≧920 ℃ 1500KN 315KN· M 0~1.25~3.125m/s 680~1580mm Φ570~Φ630mm
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辊身长度 轧辊材质 主传动电机(立式) 主传动减速机减速比 侧压压下速度(单侧) 侧压液压缸 液压缸系统工作压力 单侧压下量: 侧压平衡缸 平衡缸系统工作压力 速度 主传动轴: 接轴提升缸 工作压力 速度

250mm 60CrNiMo 2×370KW i=5.28 50~ 100 mm/s φ350/φ300×1115 mm 20MPa Max 5 mm(坯厚 55 mm 时) ф100/ф56×25mm 20Mpa(差动) 80 mm/s 十字头万向接轴 ф140/ф80×600mm 16Mpa 50 mm/s 锻钢 200/500 r/min

1.1.1.3F1E 立辊轧机的速度控制
立辊轧机的速度控制通过 PLC 自动化程序可以在操作台上进行控制,立辊 轧机的操作侧和传动侧轧辊分别由一台立式电机传动,并且都配带有脉冲发生 器,用于速度控制,在正常工作时,立辊轧机正、反向运行。 由于在正常轧制过程中,立辊轧机与平辊轧机形成连轧,所以立辊轧机的速 度控制是以 F1 精轧机的速度为基准,由秒流量相等的原则可得出立辊的速度 VE =(1-ε)VF1E 其中: ε——压下率(0<ε<1) VF1E—F1 精轧机的速度 具体控制模式如下: ? 手动模式
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手动模式下,立辊轧机运行的条件如下: ? 选择主控 ? HMI 选择手动操作 ? 液压站就绪状态 ? F1E 画面选择 ? 传动就绪 ? 操作侧立辊轧机合闸 ? 传动侧立辊轧机合闸 ? 无急停 ? 无快停 在满足以上条件后,在操作台上通过“正转/反转”手柄控制运转方向;通 过手柄上的“1 档/2 档”档位来控制速度的大小,手动模式下,立辊轧机速度的 大小由 PLC 程序确定,1 档/2 档速度均为定值。 ? 自动模式 自动模式下, 立辊启动的条件为满足精轧机的启车条件 (具体条件参见 F1-F7 精轧机的起车条件) ? 检修模式 在选择检修模式后,立辊轧机会分闸并禁止合闸,速度给定为 0。 ? 急停快停模式 拍下急停,F1E 立辊轧机以急停斜率(由传动给出)停车,停车后分闸, 拍下快停,F1E 立辊轧机以快停斜率(由传动给出)停车,停车后不分闸。

1.1.1.4F1E 立辊轧机的操作
? HMI 操作 ? 手动 APC 定位:在故障状态或调试过程中,在自动定位未完成的情况, 操作工可以手动在 HMI 上手动点选 F1E 定位按钮,让其再一次定位, 以达到目标值。 ? 操作台操作 ? 运行操作:在操作台上通过“F1E 正转\反转”转换开关可以控制立辊的运
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行方向, 通过手柄上的“1 档\2 档”转换开关可以控制立辊的运行速度, 自 动模式下操作台手柄调速无效。 ? 急停快停操作:拍下快停,主传动会以最快的速度停车,立辊侧压液压 缸卸荷打开;拍下急停,主传动会以最快的速度停车后分闸,立辊侧压 液压缸卸荷打开。

1.1.1.5F1E 立辊轧机的状态显示
在 HMI 上,可以观察以下关于 F1E 立辊的信息: ? 立辊轧机电气传动的状态和故障 ? 立辊轧机的运行速度和电机的电流值 ? 立辊的实际开口度 ? 立辊的轧制力大小 ? 立辊侧压液压杠杆侧和腔侧的压力值大小 ? 立辊电机轴承温度检测 ? 立辊电机漏水检测

1.1.2 F1-F7 精轧机
F1-F7 精轧机与 F1E 立辊轧机一起组成精轧机组, 经过 F1 到 F7 顺序轧制, 将中间坯轧制成成品带钢。 F1-F7 四辊精轧机采用四辊闭式机架,主电机通过主联轴节、齿轮减速机、 接轴、齿轮机座传动上、下工作辊,轧机由机架装配,工作辊轴承、工作辊弯辊 及横移装置、支承辊轴承、液压 AGC 压下装置、接轴夹紧装置、上下阶梯垫、传 动装置、平台、配管及检测装置组成。液压 AGC 压下装置及上下阶梯垫用于调整 轧机开口度及轧辊径变化以满足轧制程序表中所列压下规程的要求。 液压 AGC 压 下装置上部 AGC 缸装有辊缝仪检测轧机辊缝位置,更换工作辊、支承辊时液压 AGC 缸活塞杆退回,其辊缝仪发信号。接轴定位通过接近开关检测其夹紧与打开 位置。工作辊、支承辊轴端卡板由液压缸驱动,通过接近开关检测其卡紧与打开 位置。平衡装置由两个吊钩、横梁及一个柱塞缸组成,通过行程检测装置来检测

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上阶梯垫更换位置以及换辊位置。机架的侧隙缸布置在机架出口侧牌坊里,通过 液压系统保证其活塞杆伸出和退回位置。

1.1.2.1F1-F7 精轧机的功能
F1-F7 精轧机的主要功能是对带钢厚度的控制,过程计算机依据来料的规 格温度和成品的规格等条件,计算出每台精轧机的速度和压下量,保证了 F7 出 口成品带钢的厚度。

1.1.2.2F1-F7 精轧机的技术参数
型式: 最大轧制力: 测压仪: 最大轧制力: 测压仪: 轧机刚度: 牌坊断面: 最大开口度: 工作辊直径: F1━F4: F5━F7: 工作辊辊身长度: F1━F3: F4━F7: 工作辊材质 F1━F4: F5━F7: 工作辊磨辊: 支承辊直径: 支承辊辊身长度: 支承辊材质: 支承辊油膜轴承: 可带箱磨辊 Ф1550/Ф1400 mm 1580 mm Cr5 轧辊(辊身硬度 HS65±3) 54″━75 KL(无键双止推)
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四辊不可逆式(全液压压下 ) F1━F4: 40000 kN 2×23000 kN F5━F7: 34000 kN 2×20000 kN 7000kN/mm 7000 cm2 70 mm (最大辊径时) Ф800/Ф710 mm Ф700/Ф625 mm 1780 mm 1880 mm 高铬铁(辊身硬度 HS72±3) 无限冷硬铸铁辊(辊身硬度 HS75±3)

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压下液压缸(HGC) :

直径: F1━F4:Ф1050/Ф970 mm F5━F7:Ф1000/Ф900 mm 行程: 100(120)mm 工作压力(max) : F1━F4: 27 MPa F5━F7 : 24 MPa

压下速度(对称点) : 响应频率: 正弯辊力: 弯辊缸直径: 弯辊缸行程:

3 mm/s >12HZ F1~F7: 1200kN (单侧)

Ф160/Ф120 mm 上辊: 下辊: 155 mm 85 mm

工作压力: 20 MPa 窜辊缸: 直径: 行程: 速度: Ф220/Ф120 mm 320 mm 20 mm/s

工作压力: 20 MPa 支承辊平衡缸: 直径: 行程: Ф360(Ф380 )mm (柱塞) 420 mm

工作压力: 16 MPa 工作辊换辊轨道为: 上、下支承辊轴承座压紧缸 直径: 行程: 固定式 Ф100/Ф70 mm 15 mm

工作压力:10 MPa 接轴卡紧缸: 直径: 行程: Ф140/Ф90 mm 140 mm

工作压力:16 MPa 轴端卡板缸: 直径: 行程: Ф80/55 mm 70 mm

工作压力:20 MPa

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下支承辊抬升缸:

直径: 行程:

Ф125 /Ф80 mm 215 mm

工作压力:20 MPa 主传动电机: F1━F5: F6: F7: i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 F7 出口速度: 上阶梯垫调整范围: 下阶梯垫(材料 3CF1-F7 精 3) 阶梯垫横移液压 AC8000 kW 160/450r/min AC7500 kW 200/600r/min AC7500 kW 200/600r/min 4.8 3.7 2.7 1.75 1 21.99 m/s 150mm=6×25mm 调整范围:165 mm=11×15mm φ125/φ90×1600mm 工作压力:16Mpa 机架间距: 5500mm

1.1.2.3F1-F7 精轧机的速度级联
在带钢热连轧生产过程中, 为了保证正常的生产, 即保证通板不堆钢、 拉钢, 轧制处于恒定小张力状态,需设置连轧机主速度级联系统,并采用恒张力活套支 持器动态调节。 为使活套系统正常工作,要求主速度设定精度得到保证,也只有在机架之间 的设定速度得到很好的匹配时张力控制才能较好地实现。 连轧机组各机架轧辊的转速要相对严格同步,因此要求各机架主传动的速 度,不仅在静态下,而且在过度过程中均要精确分配,以协调各机架间的速度。 保证正常连轧的基本条件是: B1×h1×v1=B2×h2×v2=...=Bn×hn×vn
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也即各机架应严格遵循秒流量相等的关系进行设定。 在实际生产中,精轧宽展可以忽略,这样秒流量公式可以演变为: h1×v1=h2×v2=...=hn×vn 其中 hi——第 i 机架的出口厚度; vi——第 i 机架带钢出口线速度。 Bi——带钢的宽度; i=1,2,...,n。
PG 过程计算机 设定值 反馈值 设定值 半自动 设定值 (精调用) 主速度设定 M

去上游机架的逐移信号

人工单动

人工联动 活套高度闭环 AGC补偿 下游机架的逐移信号

图2-19 精轧主速度系统的功能框

图 1-1 精轧主速度系统的功能框图 速度设定是由过程计算机,根据轧制工艺状况,以及设备能力情况,按照合 负荷分配得到各机架出口厚度,并根据终轧温度确定未机架出口速度后,用秒流 量方程反推出各机架速度设定值。由于存在前滑,因此带钢速度与轧辊线速度的 关系为: Vi=VOi(1+fi)
hn 1 ? f n VOi= hi × 1 ? fi Von

因此 其中

fn——末机架的前滑值; fi——i 机架的前滑值;
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Von——末机架的轧辊线速度; Voi——i 机架的轧辊线速度。 秒流量方程仅使用于稳定轧制状态。当对机架间活套进行调节时,各机架流 量将不再相等。 精轧机组速度给定控制系统接收过程机的 F1~F7 穿带速度设定值 、末机 架最大轧制速度设定值和加速度设定值 ,实现速度基准的设定计算 、轧制过程 中的加减速控制、活套高度控制的自动速度补偿、AGC 的自动速度校正控制、 各种手动速度微调控制 、点动操作控制 、速度设定系统的顺控联锁及故障报警 显示控制,最终向主传动系统输出正确的速度基准值 。末机架为基准机架。 系统通过设定 MRH 和穿带速度 Vithr 来实现速度的设定。 关系表达式如 下 : Vi= MRH % × Vithr 基准信号输出时 ,转换成相对值并加上了速度补偿信号 。 SPREFi = Vi Vimax = MRH %×Vithr×(1+ADJREFi) Vimax 式中 Vithr ?? 来自过程机的第 i 机架穿带速度设定值(m/min) ; MRH % ?? 6 个机架共同速度基准调节系数(%) 。 ×(1+ADJREFi)

F1-F7 速度调节包括手动微调,活套高度闭环,AGC 的活套量补偿,以 及下游机架送来的逐移补偿。为此,第 i 机架的速度调节量用下式来表达: Δ vi=Δ viR 十Δ vir 十Δ viAGC 十Δ viLC 十Δ vis 其中 Δ viR——人工联动速度微调节量; Δ vir——人工单动速度微调节量; Δ viAGC 一 AGC 速度补偿量; Δ viLC——活套高度闭环调节量; Δ vis——下游机架来的逐移量。 实际计算时,上述各量都应为相对于本机架速度设定值的百分数。 i 表示第 i 机架[i=1~(n-1) ] ,n 为未机架,未机架的速度是作为基准值而 不调节的,调节时的逐移方向是由下游向上游机架进行,通常称之为逆调。稳定
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精轧出口速度对轧机与卷取机的匹配和终轧温度控制都是有利的。 在上式中,i 机架的活套调节量是来源于 i、i+1 机架间活套的活套高度闭环 控制,而 AGC 补偿为后机架 AGC 对本机架速度的补偿量。 机架间速度逐移量的计算为: Δ v(i-1)s=(Δ viR 十Δ vsr 十Δ viAGC 十Δ viLC) 其中 vi——第 i 机架速度的设定值。 在实际控制过程中,所有上述量都采用百分数形式,以便于逐移。每个控制 周期都计算逐移量,应按轧线的逆流方向逐机架计算,这样才能保证各机架逐移 信号无滞后地进入各机架速度输出中。 在升速轧制的机组中,各机架设定值应按比例升降,以此保持升降过程中的 同步性。 (i=2,3,…(n-1))

1.1.2.4F1-F7 精轧机的速度控制
F1-F7 精轧机是精轧区域的核心设备,精轧的轧制过程和压下量都在此完成. 精轧机的速度控制模式有 4 种:自动模式、HMI 模式、手动模式和急停快停模 式;速度种类有 3 种:穿带速度、轧制速度和抛钢速度。带钢以穿带速度送入轧 机,当精轧穿带完成后,开始升速;当 F1 抛钢后,开始降速,降至抛钢速度, 如此循环。 ? 手动模式 如果精轧没有起车,在选择手动模式后,操作台的手柄直接控制轧机的正、 反转,速度大小 PLC 程序中为设定为定值,由操作台上的手柄的 1 档/2 档进行 档位选择。如果精轧起车,此种控制模式优先级别高于自动模式和半自动模式, 即在自动模式或者半自动模式下,在轧机无钢的情况下,可以直接在操作台上通 过手柄对轧机进行调速。 ? HMI 模式 如果选择 HMI 模式,操作工可以在 HMI 人机界面输入各个设定值,按照这 些设定值进行轧制。此种控制模式为轧钢模式之一,通常在现场条件不满足 L2 投入的情况下使用。 ? 自动模式
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速度、辊锋等所有数据由 L2 下放,按照 L2 下放数据进行轧制。轧制过程 中操作工可以对速度、辊锋等进行手动干预。自动模式是实际轧钢中最经常采用 的模式,正常轧制状态下都应选择自动模式。 F1-F7 精轧机是整个精轧区域的核心, F1E 立辊及轧机前后辊道的速度都是 以精轧机速度为基准,对于精轧区域精轧机有一个总的起车条件,只有这个总的 起车条件满足后,精轧机才可以启动。 F1-F7 轧机起车条件具体如下: ? HMI 选择自动 ? 无急停 ? 无快停 ? 精轧液压站运行 ? 精轧 AGC 液压站运行 ? 润滑站运行正常 ? 油膜轴承润滑正常 ? 轧辊辊径已输入 ? 轧辊活套已打开 ? 入口导位塞侧压力正常 ? 入口导位杆侧压力正常 ? 出口导位塞侧压力正常 ? 出口导位杆侧压力正常 ? 接轴平衡位 ? 立辊的平衡 ? 工作辊平衡 ? 支撑辊平衡 ? 油膜轴承润滑压力正常 ? 轧机前后导位在轧钢位 ? 无电机温度重故障报警 ? 立辊定位完成 ? 工作辊摆位完成

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? 无主轴定位请求 ? 非换辊状态 当满足以上条件后,主轧机可以启动,具体速度大小,将根据精轧轧制方式 由 L2 或 HMI 设定。 F1-F7 精轧机的立即停车条件: ? 拍急停 ? 拍快停 ? 油膜轴承压力不正常 ? 入口导位塞侧压力不正常 ? 入口导位杆侧压力不正常 ? 出口导位塞侧压力不正常 ? 出口导位杆侧压力不正常 ? 主传动重故障 在轧制过程中,如果出现以上情况中的一个,精轧区域立即停车; F1-F7 精轧机延时停车条件: ? 精轧液压站故障 ? 精轧 AGC 液压站故障 ? 润滑站故障 ? 轧辊活套关闭 ? 无工作辊平衡 ? 无支撑辊平衡 ? 无入口卡板锁紧信号 ? 无出口卡板锁紧信号 ? 主电机温度重故障报警 如果以上其他连锁条件在轧制过程中不满足, 那么会轧完当前穿带带钢后再 停车,以免带钢卡在轧机里。 ? 急停快停模式 在发生紧急情况或设备失控时,需立即拍下急停或者快停: 拍下快停:精轧机无论在什么控制模式下,都会以最快速度停车,

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拍下急停:精轧机无论在什么控制模式下,都会以最快速度停车后分闸。

1.1.2.5F1-F7 精轧机的主轴定位控制
精轧机主轴定位控制是指在换辊之前要把轧辊扁头转至垂直位置, 这样的话 工作辊接轴也转至垂直方向,以方便新辊的装入。 在 HMI 上通过按钮“主轴定位启动”来启动主轴定位功能,主轴定位功能 启动后,轧机以低速运行,在扁头垂直位置装有接近开关,第一次经过接近开关 的时候,将码盘脉冲数记录,然后在此脉冲数前 1000 个脉冲的地方记为减速点, 待轧机运行到此位置时,速度降为 0.5m/s,然后再经过接近开关的地方停止,此 时主轴定位结束。超时故障。

1.1.2.6F1-F7 精轧机的操作
? HMI 操作 ? 主轴定位操作:在 HMI 上点选“主轴定位启动”按钮,此时按钮变成绿 色,主轴开始定位,定位结束后, “主轴定位结束灯”会亮起。 ? 起车/停车操作:在 HMI 上点选“起车/停车”按钮,控制精轧全部投入 运行的轧机起车或者停车。 ? 操作台操作 ? 速度操作:在操作台上通过“正转/反转”手柄可以控制立辊的运行方向, 通过手柄“1 档/2 档”档位可以调节精轧机的运行速度, 无论在自动或半自 动控制模式下,手动操作皆可对轧机速度进行调节。 ? 急停快停操作:拍下快停,主传动会以最快的速度停车,HGC 液压缸卸 荷打开;拍下急停,主传动会以最快的速度停车后分闸,HGC 液压缸卸 荷打开。

1.1.2.7F1-F7 精轧机的状态显示
在 HMI 上,可以显示 F1-F7 精轧机的以下信息: ? 自动、HMI 模式
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? F1-F7 精轧机的设定速度和实际反馈速度 ? F1-F7 精轧机主电机电流大小 ? F1-F7 精轧机轧制力的大小 ? F1-F7 精轧机轴承温度检测 ? F1-F7 精轧机主轴定位状态

1.1.3 活套 1.1.3.1活套的功能
活套安装在轧机 F1-F6 的输出侧。该装置用于张紧精轧机座间的带钢,并将 相应的数据传递给轧机的主传动速度控制系统。

1.1.3.2活套高度及张力控制
恒定活套量和小张力轧制是现代热连轧精轧机组的一个基本特点。 在轧制过 程中,由于主传动系统总是存在着动态咬钢速降,在稳定轧制阶段又总是存在着 各种外部干扰,不可能始终保持各机架之间的速度匹配关系,所以设置活套的主 要目的,就是在于检测到这些偏差,进而通过高度调节吸收这些活套量,使得生 产正常稳定。此外,因为在热连轧轧制过程中,轧件温度很高,若受到太大的张 力,其张应力就有可能超过金属的流动极限,使带钢受拉(拉窄,变薄)变形和 尾部失张厚跃等一系列降低成品质量的不良后果, 而活套装置的另一个作用就是 使带钢保持恒定的小张力。

1.1.3.2.1 活套机构的基本方程
液压活套工作原理如图 1-2 所示,该装置主要由液压传动装置、活套臂和活 套辊构成。通过对液压系统进行控制,控制活套臂的抬升或落下及活套臂保持某 个状态所需的力矩。当活套臂抬起并以一定力矩顶住带钢时,就会使带钢产生一 定的张力,控制伺服阀流量的大小,就可得到所需要的带钢张力。

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A

i机架

i+1机架

R' B ? L
1

R D ? L
3

C

?

?' L

图 1-2 机架间活套各机械量的关系 图中的(AB+AC)-L 即是带钢产生的套量△L,由几何关系可以导出△L 和活套 辊摆角 θ 如下关系 △L= ( L1 ? R cos ? ) 2 ? ( R sin ? ? L3 ? r ) 2 + ( L ? L1 ? R cos ? ) 2 ? ( R sin ? ? L3 ? r ) 2 -L 其中 L、L1、L3、R 和 r 都是已知常数。 由上式可知,只有 θ 是变量,因此可以表示为△l=f(θ)。当 θ 从 0° ~40° 时, △L 的变化曲线如图 1-3 所示。其中 θ0 为活套臂的机械零位。

△l=f(θ )

△L=Kθ

2

θ0

活套臂摆角 θ(度)

图 1-3 活套量与活套臂摆角关系曲线 从图中可以看出,活套量与 θ 角的关系在工作段基本符合二次曲线方程: △L=f(θ)=Kθ2

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活套装置的正常工作角度 θ 为 20° ~25° ,而相应的活套量为几十毫米,故 称之为微套量轧制。 在实际控制系统中, 人们不仅对实际活套量关心, 而且对在不同的 θ 角时活 套器所承受的张力矩和重力矩更为关注。因为得到合力矩后,才能真正去控制活 套伺服阀流量,达到恒定小张力控制。 在轧制过程中,活套支持器承受的力矩主要有两个部分:一是带钢在两机架 之间形成的张力力矩;二是带钢重量和活套辊自重量形成的力矩,这称为重力力 矩。 两者合一的力矩就是活套装置所承受的总力矩。 力矩方程的推演见下列各式。 张力力矩 MT=αFT

可以将力矩关系式演变到 θ 的函数关系: FT=2Tsin ( α=R′sin(90°-θ′+

? ??
2

)

? ??
2

)=R′cos(θ′-

? ??
2

)

由上述三式可推得张力力矩公式 θ′=arctg( 其中 R′= R 2 ?
R sin ? ? r ) R cos ?

R sin ? 2 +r 2

α=arctg

R sin ? ? L3 ? r L1 ? R cos?

β=arctg

R sin ? ? L3 ? r ( L ? L1 ) ? R cos?

重力矩 Mw 是带钢重量和活套装置自身结构重量共同作用的力矩,可表示为 Mw=(l+Kw)RWcosθ 其中 Kw 为计算实际活套装置摆臂重量后折算为带钢重量的一个系数,低惯量快 速活套装置一般取 Kw =0.2。 W 为带钢重量,且有 W=(L 十 ΔL)Bhγ

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其中 L+ΔL——实际活套量长度与机架之间平直带钢长度之和; B——带钢宽度; h——带钢厚度; γ——钢密度,一般取 γ=7.8t/m3 由上面各式可以计算出活套装置所承受的力矩(带钢弯曲力矩一般可以忽 略) ,且总力矩仅与 θ 角成函数关系。由此可见,活套角的检测对于活套控制系 统是十分重要的。 在实际控制过程中只要实时地得到活套角 θ,通过上面各式计算,就可以得 到实际轧制过程中活套装置所承受的力矩,这给恒张力控制提供了反馈信号。也 只有可靠准确地得到活套角信号,才能进行高度闭环控制和张力控制。 当活套处于动作过程时,液压传动系统实际上还承受一个动力矩,其大小与 活套系统转动惯量成正比。

1.1.3.2.2 活套张力控制方法
成功的活套控制系统, 必须建立在高度闭环和张力控制混合功能实现的基础 上, 单纯地投入某一个功能, 都将对轧件轧制过程产生不良影响。 在起套过程中, 张力控制尚未投入,此时从起套初始阶段后立即进入高度闭环,一旦主速度动态 速降恢复,带钢与活套辊接触,则应投入张力控制功能。张力控制的目的应在于 维持恒定小张力轧制,避免产生堆钢和拉钢。 张力控制,首先根据预设张力、预设带钢的重力,在给定的活套高度下计算 出活套合力矩电流给定。一旦由于活套量的变化,会使活套角产生变化,在新的 活套角反馈后,又将计算出此刻的张力力矩和重力力矩,再折算出新的合力矩伺 服阀设定值。 在起套过程中,张力设定值既不能过大,也不能过小。过大对带钢品质有影 响,过小会使活套系统不稳定,亦不利于稳定轧钢。应当说,张力设定应该在允 许张力范围内偏上限部分为好。

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1.1.3.2.3 活套高度调节原理
所谓活套高度自动控制系统就是以某一设定的活套高度(一般为 20° ~25° , 相应的套量为 10.37~18 毫米)为基准,用调节主机速度来维持活套量恒定,即 在由主传动控制系统及活套装置的套量信号(活套臂的摆角信号)所组成的活套 高度闭环控制系统中,当实际的活套高度(活套量)与基准值不等时,用其差值 控制上游(或下游)机架主传动的速度,纠正秒流量偏差,以保证活套量恒定。 抛钢前活套降低高度基准进行小套控制。 现代带钢热连轧机一般用其活套量变化的信号去调节上游机架主传动的速 度,而不调节下游机架的速度。这是因为末机架为成品机架,为保证产品质量, 不希望轧制速度频繁变化。因此以精轧机组的末机架为基准架,调节上游机架的 速度,将多余的套量信号往加热炉方向赶(称之为逆调) 。

1.1.3.3活套的技术参数
无。 (未收到此方面相关资料)

1.1.3.4活套的控制
精轧机间活套为液压缸驱动结构,些结构可使机间带钢的张力变动为最小, 可通过液压缸实现快速动作,惯量低。活套设计成摆动框架,用于安装活套辊。 活套辊为熔融堆焊表面的钢管带插入式的辊颈,两端装有逢调心辊子轴承,辊子 为被动辊子,带内部冷却水。 液压活套是精轧区域的核心设备, 它有 2 种控制模式: 手动模式和自动模 式。手动模式即手动起落套,目标角度在 PLC 程序中为定值 60 度。自动模式即 L2 下放带钢宽度、出口厚度、单位张力、活套目标高度,液压活套按照 L2 下放 数据动作,绷紧带钢,实现机架间带钢微张力轧制,同时通过反馈角度与设定角 度的对比调节上游机架速度,保证秒流量相等。 ? 手动模式 手动模式通过 HMI 上的活套上升\下降按钮来实现。 此模式通常检修时使用,
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但是在轧制过程中也可通过手动模式操作活套上升按钮, 作用是强制前机架负荷 继电器信号(注意:仅在前机架咬钢但压头信号/热检故障情况下可以使用! ) 活套手动模式投入条件具体如下: ? 精轧 HGC 液压站正常 ? 精轧机处于停车状态 ? 活套安全销未锁定 ? 机架导卫移入 ? 自动模式 自动模式下无需对活套进行任何操作,PLC 内部程序将根据热金属检测器 及负荷继电器信号自动抬起或落下活套。 活套手动模式投入条件具体如下: ? 精轧 HGC 液压站正常 ? 活套冷却水正常 ? 精轧机处于起车状态 ? 活套安全销未锁定 ? 机架导卫移入

1.1.3.5活套的操作
? HMI 操作

? 活套单动操作:在 HMI 中的设备单动画面,选择 Li 活套,表示选中此设备进 行操作,然后在操作台上按下上升\下降按键,即可以抬起\落下选中活套。 ? 活套卸荷操作:在 HMI 中的伺服阀选择画面,可对任一活套进行手动卸荷。 画面显示卸荷完成状态,可以对卸荷状态进行复位,取消卸荷状态。 ? 活套伺服阀选择:在 HMI 中的伺服阀选择画面,可对任一任一活套进行伺服 阀选择, 选择用 A 阀工作, 或者用 B 阀工作, 或者先 A 后 B, 或者先 B 后 A 。 ? 活套标定操作:在 HMI 中的活套标定画面,可对任一活套进行标定。标定分 为普通标定和活套标零。选中任一活套,点击普通标定,此时可根据活套实 际角度在活套角度标定值这一栏输入角度,输入之后先确认,将活套标定为
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输入的角度。选中任一活套,点击活套标零,点击确认后活套的角度将被标 为机械零位角度。 (注意:只有活套在一号限位即最低限位的时候才可以标 零。 ) ? 空过机架活套选择:在空过机架活套选择画面,可以选择机架空过时起前活 套还是后活套。 根据厂方要求, 在没有任何选择的情况下, 默认起前活套 (即 低速套) 。 ? 操作台操作

? 活套单动操作:在 HMI 中的设备单动画面,选择 Li 活套,表示选中此设备进行操作,
然后在操作台上按下上升\下降按键,即可以抬起\落下选中活套。

1.1.3.6活套的状态显示
在 HMI 上可以显示活套的以下信息: ? 活套高度 ? HGC 液压站状态 ? 活套伺服阀选择 ? 活套伺服阀阀芯反馈 ? 活套卸荷状态 ? 活套腔侧\杆侧压力反馈

1.2 精轧区模拟轧钢功能
模拟轧钢功能是在无钢状态下,模拟轧制,检测各设备的动作逻辑及轧机、 辊道的运行速度给定是否正确。模轧功能分为:区域模轧和权限模轧。

1.2.1 区域模轧
区域模轧即为本区域单独模轧。
模轧的过程其实就是热检信号的模轧,区域模轧启动之后,精轧区第一个热检 FMBFZI401A 便被点亮,PLC 内部程序按照逻辑顺序依次点亮之后的热检及各个负荷继电 器信号,观察各个设备运转时序,持续一定时长之后,再依次熄灭。
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1.2.2 全线模轧
全线模轧是本区与其他区域的共同模轧。 全线模轧与区域模轧的区别是在点选“区域模轧请求” “区域模轧确认”2 个按钮之后,第一个热检便被点亮;而全线模轧完全不需要在精轧区进行任何操 作,由卷取区发送全线模轧指令,并发送各个模拟信号。 注意:在模轧结束之后一定要“取消模轧” ,避免在模轧状态下轧钢。

1.3 精轧区主速度通讯
精轧区主速度的通讯包括:精轧区主速度与传动系统、精轧区主速度与精轧 区压下控制系统、精轧区主速度与精轧区板形控制系统、精轧区主速度和卷取控 制系统以及精轧区主速度与二级控制系统的通讯。

1.3.1 精轧区主速度与传动系统通讯
精轧区的传动系统分为主传动和辅传动。主传动是指主轧机的传动系统,辅传动 是指辊道,F1E 小立辊等传动系统。 ? 与主传动(ABB)通讯协议及内容

状态字:由传动装置通过 DP 网传给 PLC。 状态字 word1:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

传动就绪(=1) 合闸反馈(=1) 运行反馈(=1) 重故障(=1) 轻故障(=1) 速度不等于 0
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状态字 word2: 速度反馈 状态字 word3: 电流反馈 控制字:由 PLC 通过 DP 网传给传动装置。 控制字 word1:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

合闸 急停 快停 使能

复位 常1 控制字 word2:速度给定 ? 与辅传动(simense)通讯协议及内容

状态字: Word1:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

传动就绪(=1) 合闸反馈(=1) 运行反馈(=1) 重故障(=1) 轻故障(=1) 速度不等于 0

Word2:速度反馈

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Word3:电流反馈 控制字: Word1:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

合闸 急停 快停 使能

复位 常1 Word2:速度给定

1.3.2 精轧区主速度与精轧区压下控制系统通讯

1.3.3 精轧区主速度与精轧区板形控制系统通讯

1.3.4 精轧区主速度与卷取控制系统通讯
精轧区主速度与卷取控制系统通讯内容为: ? 1 号卷取机咬钢信号 ? 2 号卷取机咬钢信号 ? 3 号卷取机咬钢信号 ? 精轧末机架速度 ? 精轧出口高温计检得

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