［摘要］本文著重介紹了引進(jìn)的法國(guó)VAI公司的新技術(shù)30000kN熱矯直機(jī)在濟(jì)鋼中厚板廠的開發(fā)與應(yīng)用。著重對(duì)矯直工藝的原理、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能，以及該設(shè)備的設(shè)備性能指標(biāo)進(jìn)行了分析和說明。從設(shè)備的組成、工藝參數(shù)的設(shè)定等方面進(jìn)行了具體的描述。主要介紹了液壓HGC系統(tǒng)、彎輥系統(tǒng)、電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)以及二級(jí)模型策略分析，對(duì)同行業(yè)具有較好的借鑒價(jià)值。

　　［關(guān)鍵詞］熱矯直機(jī) 液壓HGC 彎輥 二級(jí)模型

　　前言

　　在全國(guó)中厚板行業(yè)嚴(yán)重供大于求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的局面下，只有生產(chǎn)高強(qiáng)度的品種板和高附加值的品種鋼才能更好的占領(lǐng)市場(chǎng)，取得更大的效益。強(qiáng)力矯直機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是適應(yīng)中厚板廠生產(chǎn)形勢(shì)，加大品種板生產(chǎn)的有利條件。

　　矯直工藝原理就是通過輥間的可逆彎曲將產(chǎn)品拉伸，其目的就是將鋼板拉伸，使所有纖維達(dá)到相同長(zhǎng)度。主要功能是：①去除入口鋼板的形狀缺陷。形狀缺陷如邊浪、中浪和1/4瓢曲等有可能通過矯直機(jī)去除。②使鋼板內(nèi)的殘余應(yīng)力降到最低，以便能保持鋼板平直度。

　　1 矯直機(jī)的傳動(dòng)控制

　　熱矯直機(jī)由兩臺(tái)主電機(jī)（1#、2#）分別對(duì)11根工作輥進(jìn)行分組控制，鋼板咬入矯直機(jī)后，主電機(jī)控制系統(tǒng)MASTER加速到鋼板矯直速度，矯直完成后降速控制將鋼板送出矯直機(jī)。

　　當(dāng)鋼板的尾部在第一組控制分組的工作輥內(nèi)時(shí)，1#電機(jī)的力矩極限根據(jù)尾部在第一組輥內(nèi)的位置進(jìn)度減小，防止接軸過力矩，矯直速度由1#電機(jī)控制。2#電機(jī)保持速度控制，力矩被控制在正常的范圍內(nèi)。當(dāng)鋼板尾部到第一組輥的第三根輥?zhàn)酉旅鏁r(shí)，2#電機(jī)的加速度以一定的等變率減小。計(jì)算該等變率，在尾部走出第一組工作輥時(shí)取消加速度。這時(shí)，2#電機(jī)的力矩極限被提高到最大電機(jī)力矩，這樣鋼板速度由第二個(gè)電機(jī)按S-RAMP速度曲線進(jìn)行控制。

　　當(dāng)鋼板尾部在第二組控制分組的工作輥內(nèi)時(shí)，尾部走出第一組控制分組的工作輥時(shí)，第二個(gè)電機(jī)傳動(dòng)是速度控制。第二個(gè)傳動(dòng)的力矩極限逐漸從最大傳動(dòng)力矩減小到最后接軸的最大力矩。要按照尾部在第二組輥內(nèi)的進(jìn)度減小。

　　當(dāng)尾部走出矯直機(jī)時(shí)，力矩極限等于最后接軸的最大力矩。出口處的CMD6檢測(cè)到鋼板尾部時(shí)，速度主控器MASTER用S-RAMP降低矯直機(jī)輥的速度基準(zhǔn)，入口/出口輥道速度降為0。當(dāng)鋼板停止時(shí)，道次宣告結(jié)束，由矯直機(jī)后輸送輥道將鋼板送出。

　　1#電機(jī)是主傳動(dòng)控制電機(jī)，主傳動(dòng)設(shè)備扭矩限制值是PLC根據(jù)L2模型數(shù)據(jù)計(jì)算值來執(zhí)行的。此扭矩等于L2計(jì)算出的鋼板實(shí)際接觸到的矯直輥所產(chǎn)生的扭矩總和。

　　2#電機(jī)是從動(dòng)控制電機(jī)，對(duì)從屬傳動(dòng)設(shè)備的扭矩極限是通過主傳動(dòng)設(shè)備傳遞過來，然后在PLC中乘以一個(gè)系數(shù)。此系數(shù)是根據(jù)鋼板在熱矯直機(jī)中的位置以及L2模型根據(jù)矯直輥實(shí)際接觸鋼板后的數(shù)據(jù)計(jì)算出來的。從屬傳動(dòng)設(shè)備系數(shù)的計(jì)算：

　　2 液壓HGC輥縫控制

　　矯直機(jī)的輥縫控制是由液壓HGC系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。首先要對(duì)液壓缸的位置傳感器進(jìn)行進(jìn)零點(diǎn)校準(zhǔn)，自動(dòng)回零。然后將HGC系統(tǒng)設(shè)置到CLOSELOOP（閉環(huán)）控制狀態(tài)，設(shè)置輥縫的控制程序運(yùn)行于一級(jí)控制系統(tǒng)的PLCS7-400上。該P(yáng)LC通過以太網(wǎng)TCP-IP與二級(jí)計(jì)算機(jī)相連接,矯直機(jī)一級(jí)接收到二級(jí)模型發(fā)出的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)之后，控制相應(yīng)的伺服閥進(jìn)行動(dòng)作，達(dá)到設(shè)定的輥縫位置。

　　操作工也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)的輥縫設(shè)定，在HMI上人工輸入輥縫值，HGC系統(tǒng)可接收指令自動(dòng)擺到相應(yīng)位置；也可以使用操作桿進(jìn)行HGC系統(tǒng)的位置操作，伺服控制器采用響應(yīng)特性較好的P型(比例)和D型(差分)型?？刂茍D如下圖2所示：

　?。▓D2：HGC回路控制）

　　3 彎輥控制原理

　　彎輥系統(tǒng)用于補(bǔ)償矯直過程中矯直輥和箱體的偏差，彎輥系統(tǒng)可在矯直過程中使矯直輥保持平行。示意圖如圖3所示：

　　（圖3：彎輥功能示意圖）

　　上矯直輥和支承輥箱體安裝在一個(gè)對(duì)半可開閉的框架上。該框架被分成兩部分，由活動(dòng)接頭連接?？蚣茼敳康钠难b置可將這兩部分分離，使矯直輥彎曲。內(nèi)部裝有位置傳感器的液壓缸啟動(dòng)該偏心裝置。兩個(gè)壓力傳感器給出液壓缸壓力反饋。用一個(gè)伺服比例閥驅(qū)動(dòng)彎輥缸，可控制彎輥缸位置并進(jìn)行過載保護(hù)。

　　對(duì)開框架的偏心運(yùn)動(dòng)是不可逆的。彎輥缸只能在矯直機(jī)無負(fù)載時(shí)改變位置，所以在負(fù)載條件下不允許彎輥動(dòng)作。

　　4 人機(jī)操作界面（HMI）

　　HMI展示了熱矯直機(jī)上下游的設(shè)備及鋼板跟蹤情況，以矯直機(jī)主體區(qū)域?yàn)橹?。顯示矯直機(jī)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)，詳細(xì)描述了工藝路線和物料跟蹤情況。

　　操作人員根據(jù)HMI上顯示的工藝預(yù)設(shè)值和設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行臨控，正常情況下是控制系統(tǒng)自動(dòng)完成鋼板的矯直工作，但當(dāng)出現(xiàn)異?；蚺c現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不符合的情況下，允許操作工根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行人工干預(yù)和修改參數(shù)。主要監(jiān)控內(nèi)容包括：輥道控制（送電/停電/速度顯示/故障信息）、主機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)（送電/停電/速度顯示/故障信息）、HGC系統(tǒng)、彎輥系統(tǒng)、液壓站系統(tǒng)、換輥系統(tǒng)、油汽潤(rùn)滑系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)等多個(gè)操作畫面，允許操作人員啟動(dòng)/停止設(shè)備，并各類設(shè)備的顯示工作狀態(tài)。如下圖4所示：

　?。▓D4：人工操作界面）

　　5 二級(jí)模型控制策略

　　熱矯直機(jī)的二級(jí)模型計(jì)算是基于鋼板的PDI（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）信息。模型利用在矯直機(jī)入口的測(cè)溫儀測(cè)量出的鋼板溫度來計(jì)算鋼板的熱演化，并在矯直過程中根據(jù)鋼板的實(shí)際鋼種、化學(xué)成分特性等來進(jìn)行道次間計(jì)算。

　　根據(jù)鋼板的幾何特性、每個(gè)道次不同溫度下的鋼種屬性，計(jì)算出上輥箱的工作位置（輥縫值），以及矯直機(jī)入口和出口處第一支引導(dǎo)輥的位置，并在設(shè)計(jì)的限定值的范圍內(nèi)計(jì)算出扭矩及矯直力的預(yù)設(shè)值，得出矯直策略。

　　控制系統(tǒng)應(yīng)用這些預(yù)設(shè)值進(jìn)行鋼板矯直之后，一級(jí)控制系統(tǒng)將扭矩和矯直力的測(cè)量值發(fā)送給二級(jí)模型。二級(jí)模型根據(jù)這些測(cè)量反饋值，利用模型自身的自學(xué)習(xí)功能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以提高下一支鋼板的矯直質(zhì)量。二級(jí)模型策略分析如下圖5所示：

　?。▓D5：二級(jí)模型策略分析）

　　二級(jí)模型的主要功能如下：

　　鋼板跟蹤：接收精軋機(jī)二級(jí)的數(shù)據(jù)，主要包括鋼板的信息：鋼板的ID號(hào)，化學(xué)成份，鋼種，軋制溫度，當(dāng)前溫度，厚度，長(zhǎng)寬等。

　　數(shù)據(jù)記錄和報(bào)告：根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行矯直數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，并存儲(chǔ)實(shí)際矯直數(shù)據(jù)以及設(shè)備狀態(tài)，出具矯直報(bào)告。

　　操作人機(jī)接口（HMI）：能過人機(jī)接口界面，可以使操作工看到模型計(jì)算的數(shù)據(jù)是否符合實(shí)際的應(yīng)用，并可以進(jìn)行人工的干預(yù)和修改。

　　模型計(jì)算：主要根據(jù)精軋機(jī)的鋼板數(shù)據(jù)和信息，計(jì)算出矯直時(shí)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，如輥縫值、矯直速度，矯直壓力等。

　　6 小結(jié)

　　熱矯直機(jī)的應(yīng)用提高了鋼板的板形質(zhì)量，矯直機(jī)控制系統(tǒng)主要功能包括了傳動(dòng)控制和液壓系統(tǒng)的控制，以及二級(jí)模型的完善應(yīng)用，極大提高了鋼板的矯直質(zhì)量。目前中厚板廠利用該熱矯直機(jī)可生產(chǎn)JG670DB、X70、SS400等高強(qiáng)度品種板30余種，為生產(chǎn)高端中厚板產(chǎn)品提供可靠的技術(shù)保障，為企業(yè)贏得了效益，具有一定的推廣價(jià)值。

　　作者：岳臨萍，女，電氣高級(jí)工程師，主要從事計(jì)算機(jī)控制與自動(dòng)化儀表的現(xiàn)場(chǎng)管理與維護(hù)。手機(jī)：13864172994

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