冷連軋機(jī)輥縫自動標(biāo)定原理及應(yīng)用

摘要：冷連軋機(jī)輥縫自動標(biāo)定是液壓輥縫控制中精度要求最高的環(huán)節(jié)之一，2007年鞍鋼股份有限公司新建1 450 mm冷軋機(jī)采用德國Siemens公司TDC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了輥縫自動標(biāo)定功能。作者從應(yīng)用角度分析了軋機(jī)輥縫自動標(biāo)定的分類與過程，闡述了軋機(jī)輥縫自動標(biāo)定時，如何實現(xiàn)相對軋制力、輥縫位置、輥縫傾斜的零點標(biāo)準(zhǔn)，同時，對現(xiàn)場標(biāo)定過程出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行分析并提出解決方法。實踐證明通過輥縫自動標(biāo)定，可以提高軋機(jī)HGC精度，保證成品帶鋼的厚度要求。

　　關(guān)鍵詞：冷連軋;TDC自動控制;輥縫標(biāo)定;軋制力控制

　　在軋機(jī)正常軋制帶鋼前，更換工作輥或支撐輥后使整個軋機(jī)的軋制線發(fā)生了改變，所以必須對軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)架液壓輥縫零點標(biāo)定，通過標(biāo)定可以獲得軋制力、輥縫位置、輥縫傾斜的零點標(biāo)準(zhǔn)，只有獲得以上3種變量的零點標(biāo)準(zhǔn)，軋機(jī)才能實現(xiàn)正常軋制時HGC系統(tǒng)的自動控制功能?？梢哉f機(jī)架液壓輥縫標(biāo)定是軋機(jī)進(jìn)行液壓HGC不可或缺的前提，是實現(xiàn)冷連軋生產(chǎn)高精度成品的必要條件。本文立足于2007年鞍鋼股份有限公司新建1 450 mm冷連軋機(jī)調(diào)試實踐經(jīng)驗，針對其它生產(chǎn)線冷軋機(jī)輥縫自動標(biāo)定過程進(jìn)行完善與精簡，從輥縫自動標(biāo)定的技術(shù)原理出發(fā)，介紹1 450 mm冷連軋機(jī)標(biāo)定過程，為生產(chǎn)順行提供依據(jù)和保證。

　　1 輥縫標(biāo)定理論基礎(chǔ)

　　軋機(jī)機(jī)架液壓輥縫標(biāo)定是建立在軋機(jī)彈跳方程的基礎(chǔ)上。

　　彈跳方程：h=S0+(P-P )/K (1)

　　式中，h為軋件出口厚度;S0為空載輥縫;P為軋制力;P0為影響輥縫的軋制力極限值;K為軋機(jī)剛度。

　　如圖1所示，軋件塑性線斜率為，軋機(jī)彈性線斜率為K。當(dāng)某種因素影響軋件塑性線由B變化到時，為保證軋機(jī)出口帶鋼厚度h不變，需調(diào)整軋機(jī)輥縫△S，使軋機(jī)彈性線由A變化到A’。厚度控制的基本原理是：無論軋制過程如何變化，總使軋機(jī)彈性線A與塑性線B相交于等厚軋制線C0軋制力在作用的過程中有一個從小到大的過程，對輥縫的影響會從大到小變化，在軋制力相對較小時，輥縫變化呈非線性，當(dāng)軋制力達(dá)到P0時，輥縫變化開始呈線性趨勢。而這種影響是通過軋制力作用在軋輥兩端產(chǎn)生的，輥縫的非線性段計算方法如下：

　　SP=CP×(P—P0) (2)

　　式中，s 為軋制力對輥縫的影響值;C 為軋制力對輥縫影響的補(bǔ)償系數(shù)，當(dāng)P>P。時，進(jìn)入線性段后則C 為0[3]。

　　通常在軋制前啟動輥縫標(biāo)定功能，將軋輥按初始壓力P。壓靠到一定程度，并將此時的輥縫.s。確定為軋機(jī)調(diào)整的零輥縫。通過輥縫標(biāo)定將圖1中曲線的非線性部分進(jìn)行處理，把s 前面非線性段去除，實現(xiàn)在正常軋制時軋制力和輥縫之間的線性化。

　　2 輥縫標(biāo)定測量系統(tǒng)與軋制線標(biāo)定

　　2.1 輥縫標(biāo)定測量系統(tǒng)

　　鞍鋼1 450 mm冷連軋機(jī)輥縫標(biāo)定測量系統(tǒng)主要包括：液壓缸位置檢測和軋制力檢測系統(tǒng)。其中，液壓缸位置檢測元件主要采用日本Sony公司位置傳感器，該位置傳感器精度達(dá)到0.001 mm，可以精確檢測輥縫標(biāo)定時液壓缸桿的具體位置。軋制力測量系統(tǒng)采用德國HYDAC公司的壓力傳感器，它利用液壓缸油腔將液壓油壓力傳遞給壓力傳感器，測量到的壓強(qiáng)與相應(yīng)活塞面積相乘，得到實際軋制力，這種壓力傳感器工作穩(wěn)定，其精度完全滿足現(xiàn)場要求，被廣泛應(yīng)用在輥縫標(biāo)定軋制力測量系統(tǒng)中[3]。

　　2.2 軋制線標(biāo)定

　　軋制線標(biāo)定是輥縫標(biāo)定的前提。軋機(jī)正常生產(chǎn)時，應(yīng)保持一個穩(wěn)定不變的軋制線，使帶鋼始終處于同一水平高度進(jìn)行軋制，但是更換機(jī)架軋輥以后則會影響軋制線的位置，因此需要重新調(diào)整軋制線到原定位置[5]。鞍鋼1 450 mm冷連軋機(jī)軋制線標(biāo)定時，按照軋機(jī)各個部件數(shù)據(jù)計算軋制線的調(diào)整高度，其計算和調(diào)整過程通過Siemens公司的PCS7系統(tǒng)中S7實現(xiàn)，軋制線標(biāo)定原理如圖2所示。

　　為了準(zhǔn)確控制軋制線調(diào)整精度，軋制線調(diào)整裝置采用梯形臺和精調(diào)斜楔組合來調(diào)整軋制線高度。其中梯形臺共有6級臺階，通常首階高度為40 mm，其余臺階高度為30 mm;精調(diào)斜楔的移行距離與高度調(diào)整量之比為20：1。

　　軋制線高度

　　Hpassline=H一(DBR/2+DIR+DWR)+△H (3)

　　式中，H為支撐輥軸承中心線到軋制線距離;DBR為支撐輥直徑;DIR為中間輥直徑;DWR為工作輥直徑;△H為輥徑偏差。

　　梯形臺水平調(diào)節(jié)量(粗調(diào))

　　Swedge =(Hpassline-H1)H0× 130 (4)

　　式中，H1為首階高度;H2為其余臺階高度;130 mm為臺階長度。