［摘要］本文著重介紹了引進的法國VAI公司的新技術(shù)30000kN熱矯直機在濟鋼中厚板廠的開發(fā)與應(yīng)用。著重對矯直工藝的原理、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能，以及該設(shè)備的設(shè)備性能指標進行了分析和說明。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)、電機傳動控制系統(tǒng)以及二級模型策略分析，對同行業(yè)具有較好的借鑒價值。

　　［關(guān)鍵詞］熱矯直機 液壓HGC 彎輥 二級模型

　　前言

　　在全國中厚板行業(yè)嚴重供大于求和市場競爭日益激烈的局面下，只有生產(chǎn)高強度的品種板和高附加值的品種鋼才能更好的占領(lǐng)市場，取得更大的效益。強力矯直機的開發(fā)和應(yīng)用是適應(yīng)中厚板廠生產(chǎn)形勢，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，使所有纖維達到相同長度。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 矯直機的傳動控制

　　熱矯直機由兩臺主電機（1#、2#）分別對11根工作輥進行分組控制，鋼板咬入矯直機后，主電機控制系統(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。

　　當鋼板的尾部在第一組控制分組的工作輥內(nèi)時，1#電機的力矩極限根據(jù)尾部在第一組輥內(nèi)的位置進度減小，防止接軸過力矩，矯直速度由1#電機控制。2#電機保持速度控制，力矩被控制在正常的范圍內(nèi)。當鋼板尾部到第一組輥的第三根輥子下面時，2#電機的加速度以一定的等變率減小。計算該等變率，在尾部走出第一組工作輥時取消加速度。這時，2#電機的力矩極限被提高到最大電機力矩，這樣鋼板速度由第二個電機按S-RAMP速度曲線進行控制。

　　當鋼板尾部在第二組控制分組的工作輥內(nèi)時，尾部走出第一組控制分組的工作輥時，第二個電機傳動是速度控制。第二個傳動的力矩極限逐漸從最大傳動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)的進度減小。

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

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

　　2#電機是從動控制電機，對從屬傳動設(shè)備的扭矩極限是通過主傳動設(shè)備傳遞過來，然后在PLC中乘以一個系數(shù)。此系數(shù)是根據(jù)鋼板在熱矯直機中的位置以及L2模型根據(jù)矯直輥實際接觸鋼板后的數(shù)據(jù)計算出來的。從屬傳動設(shè)備系數(shù)的計算：

　　2 液壓HGC輥縫控制

　　矯直機的輥縫控制是由液壓HGC系統(tǒng)來實現(xiàn)的。首先要對液壓缸的位置傳感器進行進零點校準，自動回零。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行于一級控制系統(tǒng)的PLCS7-400上。該PLC通過以太網(wǎng)TCP-IP與二級計算機相連接,矯直機一級接收到二級模型發(fā)出的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)之后，控制相應(yīng)的伺服閥進行動作，達到設(shè)定的輥縫位置。

　　操作工也可根據(jù)實際情況進行手動的輥縫設(shè)定，在HMI上人工輸入輥縫值，HGC系統(tǒng)可接收指令自動擺到相應(yīng)位置；也可以使用操作桿進行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。控制圖如下圖2所示：

　　（圖2：HGC回路控制）

　　3 彎輥控制原理

　　彎輥系統(tǒng)用于補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對半可開閉的框架上。該框架被分成兩部分，由活動接頭連接。框架頂部的偏心裝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該偏心裝置。兩個壓力傳感器給出液壓缸壓力反饋。用一個伺服比例閥驅(qū)動彎輥缸，可控制彎輥缸位置并進行過載保護。

　　對開框架的偏心運動是不可逆的。彎輥缸只能在矯直機無負載時改變位置，所以在負載條件下不允許彎輥動作。

　　4 人機操作界面（HMI）

　　HMI展示了熱矯直機上下游的設(shè)備及鋼板跟蹤情況，以矯直機主體區(qū)域為主。顯示矯直機的所有相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)，詳細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)定點進行臨控，正常情況下是控制系統(tǒng)自動完成鋼板的矯直工作，但當出現(xiàn)異常或與現(xiàn)場實際情況不符合的情況下，允許操作工根據(jù)實際情況進行人工干預(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）、主機傳動系統(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)、油汽潤滑系統(tǒng)、故障報警系統(tǒng)等多個操作畫面，允許操作人員啟動/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：

　　（圖4：人工操作界面）

　　5 二級模型控制策略

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

　　根據(jù)鋼板的幾何特性、每個道次不同溫度下的鋼種屬性，計算出上輥箱的工作位置（輥縫值），以及矯直機入口和出口處第一支引導(dǎo)輥的位置，并在設(shè)計的限定值的范圍內(nèi)計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)值進行鋼板矯直之后，一級控制系統(tǒng)將扭矩和矯直力的測量值發(fā)送給二級模型。二級模型根據(jù)這些測量反饋值，利用模型自身的自學(xué)習(xí)功能自動進行調(diào)整和優(yōu)化，以提高下一支鋼板的矯直質(zhì)量。二級模型策略分析如下圖5所示：

　　（圖5：二級模型策略分析）

　　二級模型的主要功能如下：

　　鋼板跟蹤：接收精軋機二級的數(shù)據(jù)，主要包括鋼板的信息：鋼板的ID號，化學(xué)成份，鋼種，軋制溫度，當前溫度，厚度，長寬等。

　　數(shù)據(jù)記錄和報告：根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進行矯直數(shù)學(xué)模型的計算，并存儲實際矯直數(shù)據(jù)以及設(shè)備狀態(tài)，出具矯直報告。

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

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

　　6 小結(jié)

　　熱矯直機的應(yīng)用提高了鋼板的板形質(zhì)量，矯直機控制系統(tǒng)主要功能包括了傳動控制和液壓系統(tǒng)的控制，以及二級模型的完善應(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可生產(chǎn)JG670DB、X70、SS400等高強度品種板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，具有一定的推廣價值。

　　作者：岳臨萍，女，電氣高級工程師，主要從事計算機控制與自動化儀表的現(xiàn)場管理與維護。手機：13864172994

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