宽厚板自动控制系统优化方案的相关研究

宽厚板自动控制系统优化方案的相关研究
刘虎成;韩学敏
【摘要】宽厚板生产中的质量与大包称重系统、二次切割车定位、铸坯喷号机故
障和子坯切后长度确认等问题比较多.因此,必须要对宽厚板自动控制系统进行优化,尤其是其加热炉区、轧机区、MULPIC加速冷却区系统,这样才可以提高宽厚板产
品的质量,更好的控制宽厚板的加热炉温度控制系统、轧机动态板型控制系统和MULPIC加速冷却控制系统.
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2019(000)002
【总页数】2页(P107-108)
【关键词】宽厚板;自动控制系统;优化方案
【作者】刘虎成;韩学敏
【作者单位】山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司,山东莱芜,271104;山信软
件股份有限公司莱芜自动化分公司,山东莱芜,271104
【正文语种】中文
0 引言
随着宽厚板生产线的建设，其中开始运用自动控制系统，不仅大大提高了控制精度，也优化了控制系统工艺的自动化。

作为现代轧钢的基本控制手段，模型控制包括宽厚板厚度控制、轧机辊缝控制和压下模型、ACC冷却系统控制、跟踪和批轧控制
生产线节奏控制模型等，宽厚板的自动控制系统非常重要，为轧线控轧控冷系统提供了关键技术。

1 宽厚板自动控制系统的主要问题
1.1 大包称重系统稳定性差
宽厚板连铸机大包称重系统处理信号运用的是西门子专用称重模块，其生产过程需要在大包臂放置装满钢水的大包，此时对称重传感器产生冲击力，会对称重系统数据测量的稳定性和准确性产生直接影响。

其数据处理故障比较频繁，这与其专用称重模板抗干扰能力有关。

一旦大包称重系统测量值错误，连铸二级系统采集到的钢水重量正确性也会受到影响，使得钢包炉次出现信息错误，铸坯喷号、定尺长度等信息紊乱，整条生产线数据链错误，难以进行铸坯热送[1]。

1.2 二次切割车定位不准
宽厚板运用二次切割系统，其具有两个火焰切割机，在车体位置编码器上安装切割车的行走定位，可以三分切割一次切割完成后的母坯。

编码器的计数精确度比较高，在切割车回到原位时，需要清零编码器计数，而切割车因为受到惯性原因的影响会回到起始位。

如果原位限位被挡板触发，切割车的运动不会马上停止，程序中记录的切割车位置为零，但是切割车并未停在零位，其停止出现了偏差，而且没有规律。

1.3 铸坯喷号机故障率高
宽厚板的连铸机运用电弧式喷号机，电机过载频繁跳电、喷嘴易被阻塞、相关限位频繁损坏等故障非常频繁。

设备主机通常不能及时回到原位，因为喷号机故障锁定了喷号区域内辊道，铸坯不能及时移走，出现了铸坯跟踪信息措施，所喷号码也自然出现错误。

如果铸坯没有喷印信息或喷印信息错误，在后部工序前相关人员就要对铸坯长度、重量、钢种、规格等多种铸坯信息进行核对，这样操作人员的劳动强度大大增加，生产效率比较低。

1.4 子坯切后长度确认困难
完成二切子坯切割后，人工在线会对部分规格的铸坯进行测量，及时获取尺系统与切割误差，并做好一、二切定尺系统的修正。

在线测长时，在打号机辊道附近需要两名操作工等待，在子坯去毛刺打号后，辊道上会暂时停留铸坯，此时两名操作工要紧贴热坯旁手持专用测量杆，在测量杆上对坯长进行标记，并运用钢卷尺进行测量，就可以得到热坯长度。

但是高温会对操作人员产生严重辐射，增加其劳动强度，而且难以保证其标记和钢卷尺测量的准确度，数据的准确性不高。

2 宽厚板自动控制系统的优化方案
2.1 温度控制
通常加热炉不均匀加热、加热时间长、加热速度控制不当，宽厚板钢板就会出现麻点、非金属夹杂、裂纹、龟裂等问题，所以要做好其温度控制。

在莱钢中运用的是模糊管理程序，根据实际运行情况来确定调控装置中传统的PI（比例积分）参数。

要适当增加温度模糊控制器，运用比例积分调节的温度控制回路。

模糊控制器向温度控制回路传送计算出的温度控制回路的比例和积分参数，其计算需要结合所测炉温、炉温变化率、炉内负荷、空煤比、实际步距等进行，并通过计算设定值和反馈值来得到执行机构的输出信号，对温度进行闭环调节[2]。

模糊控制器的连通或断
开需要操作工在画面上进行选择和指令，模糊控制器断开，原先调定的缺省值就是温度控制回路的比例积分参数。

2.2 动态板型控制
所需弯辊量需要通过二级模型计算，在二级模型优化中运用测厚仪测量结果，操作员可以手动消除控制过程中模型设定的不足和扰动。

二级系统在每道次之后做一次计算，修正下一道次的弯辊量。

动态板形控制通过自动化手段投入二级弯辊模型，对板形控制效果进行改善，钢板凸度会大大减少，双边浪、中浪等钢板板形质量问题也越来越少。

钢板板形测量装置运用测厚仪时，动态板形控制的执行机构为精轧机现有的弯辊系统，其测量结果不需要改动现有的设备，在升级现有软件后进行控
制。

在改造一级系统时，弯辊系统必须要频繁动作，所以阀台蓄能器的容量会增加，液压系统的响应速度大大提高[3]。

在新增加的二级动态板形控制模型中，弯辊量
向TDC传输时可以运用系统原有空闲的备用通道，最终弯辊命令输出就是原有的
手动弯辊量和新增二级模型弯辊量的总和。

改造二级系统时，需要在现有服务器基础上进行升级，以新的独立进程方式运行新的动态板形控制模型，通过中间件系统与一级数据交互。

2.3 控制冷却
在粗、精轧机轧制后，在进入MULPIC 水冷区前，钢板的温度不均匀，冷却过程
的跟踪误差加剧了冷却模型的偏差，钢坯长度方向的温度也出现了不均匀的现象。

在钢坯出炉计算预设定时，要结合实测终轧温度对终轧后的一次修正设定进行计算，注意提高控冷过程的及时性和可靠性，二次修正计算进入水冷区时的实际开冷温度。

目前长度方向温度不均的情况可以通过微跟踪来消除，其工作原理是沿长度方向将钢坯分成若干物理段，跟踪物理段的状态，对在轧线上钢坯处的具体位置进行跟踪，这就是微跟踪。

（1）预设定计算处。

钢坯的数据档案建立需要控制系统接收钢坯出炉消息后进行，钢坯物理段长度的确定需要控制系统结合输入的成品钢坯长度进行，对钢坯的微跟踪物理段进行划分。

通过钢坯原始PDI数据，预设定计算其控冷参数。

（2）一次修正设定计算处。

在钢坯最后一个道次轧制时，结合计时器的读数和钢坯的运行速度，钢坯头部可以抵达轧机后的测温仪控制系统，此时可以对钢坯各物理段与轧机后测温仪之间的距离进行计算。

控制系统得到的钢坯各物理段的实际温度由扫描高温计测得，其对控冷规程进行一次修正计算要结合各物理段的实际温度进行开展，调节一级控制系统对阀的开口度。

（3）二次修正设定计算处。

二级系统通过高温计可以得到测得的钢坯各物理段的实际温度，二次修正计算微跟踪物理段的实际温度。

结合计时器的读数和钢坯的运
行速度，控制系统可以对钢坯各物理段到轧机后测温仪的距离进行计算，并依据其实际位置对各集管下钢坯的物理段序号和对应物理段集管的设定状态进行计算。

在对当前控冷线集管的状态确定后，结合执行控冷规程，一级控制系统可以对阀门的开关状态和开度大小进行管理控制。

（4）冷却区。

对于完全处于冷却区中的钢坯，计时器的读数和钢坯的运行速度为控制系统提供了计算的钢坯各物理段到轧机后测温仪的距离。

钢坯的实际位置为各集管下钢坯的物理段序号提供了计算依据，并据此来把握物理段序号和对应物理段集管的设定状态，向一级系统传送当前控冷线集管的状态和参数。

（5）冷却区后。

钢坯进入冷却出口区时，其尾部就会到达控冷区后的测温仪处，根据一级传来的实测温度值，二级系统进行自学习计算，并对下一个钢坯的预设定值进行修正，完成当前钢坯的微跟踪。

钢坯离开冷却出口区需要其尾部离开矫直机前的测温仪。

对钢坯进行微跟踪时要考虑控冷系统阀门的延迟性，提前给出控制结果。

而且划分钢坯物理段时不能太短，这样系统误差就不会对其控制效果产生影响，也大大提高了控制的方便性。

如果物理段划分太长，也不能实现微跟踪的目的，通常要根据宽厚板的物理段长度设定，1m左右即可。

要及时控制冷却区中的钢坯，必须在钢坯进入冷却区后只调节集管开闭状态，禁止流量调节，微调控制控冷区末段安排的小流量集管，将钢坯长度方向的温度波动消除。

3 结语
近年来，我国钢铁企业生产中大量引进了国外先进的宽厚板，而且自动控制系统的运用提高了设备和技术的总体水平。

但是目前宽厚板产品中产能过剩，其质量生产中还存在很多问题，必须要对其自动控制系统进行优化，选择合适的优化方案。

因此，要注重对宽厚板自动控制系统进行温度、动态板型、冷却等进行控制，优化其控制系统，保证宽厚板的质量。

参考文献
【相关文献】
[1]吕霞.宽厚板自动控制系统优化[J].工程技术研究,2016（2）：23-26.
[2]钟闻,赵鹏,谭玉倩.宽厚板立辊自动控制系统的研发与应用[J].电子技术与软件工程,2014（9）：249.
[3]李波,唐敏,何纯玉,等.宽厚板轧制区域自动化控制系统整合优化[J].重钢机动能源,2015（1）：26-28.。