轧钢生产过程中自动化控制技术的应用研究刘广华

轧钢生产过程中自动化控制技术的应用研究刘广华

关键词:轧钢生产;自动化控制技术;应用;

传统的轧钢过程有很短缺点,不能完成现代社会对轧钢的要求,在轧钢过程加入了自动化的控制系统,克服了轧钢技术中要求的高精度、高效率和稳定生产的要求,但是自动化控制过程是需要有专业的人才才能达到既定的效果,自动化与计算机具有很大的联系性,所以也需要轧钢自动化控制系统与计算机技术的实时更新。

轧钢生产过程中自动化控制技术的应用

轧钢过程自动控制的目的为提高产量、完善质量、降低成本与劳动力,其最根本的目的就是为了完善产品的质量,已达到客户的要求。产品的质量一般包括三个方面:尺寸形状精度、内部组织性能和表面状况,所以轧钢的自动控制技术也是主要围绕这些方面产生的。

1.尺寸精度自动控制技术。轧件的形状尺寸主要包括厚度和宽度,其中厚度控制(简称AGC)是板材类产品最重要的质量指标,如中厚板、热轧带钢、冷轧带钢都属于这一类。由于其运用广泛,所以AGC技术是现在轧钢过程控制中最为成熟的技术。一是冷轧带钢AGC。带钢的冷连轧过程轧制力大、速度快、产品精度要求高,为了保证最好的控制效果,通常不同机架按控制功能的需求要配备好几种不同的自动厚度控制方法。二是热轧带钢AGC。热轧带钢的控制技术相比冷轧带钢要复杂一些,原因是热轧的温度作用比冷轧要大很多,并且在轧制的过程中,轧件的头尾与中部的状态变化也更加多样化,因而会大大增加对厚度控制的难度。近些年来,随着液压压下的普遍使用、设备模型精度的提高、控制系统性能的提升,出现了绝对值AGC,所谓绝对值AGC是指将绝对厚度的目标值先由设定模型给定,再根据实测轧制力与预设定轧制力的偏差来改变压下位置,使轧出的板厚达到设定计算的目标厚度,尽可能缩短超差的长度,从而使带钢进入轧机后立即按照它的绝对厚度进行控制。此外,现在大部分轧钢厂家把冷轧和热轧技术经验相结合,在精轧机组的机架间安装测速仪和测厚仪,进行前段控制和自适应控制,大大的提升了热轧带钢的头部精度。三是中厚板AGC。中厚板在轧制过程中,其难点是在一个机架内往复进行多道次轧制,辊缝尺寸频繁大幅度变化,而中厚板自身的轧件一般较短,头尾占的比例较大,轧制时间较短,这些都为精确的厚度控制增加了难度。通过采用绝对值AGC、近距离测厚仪、高精度设定模型来提高厚度精度,同板差可达0.03毫米,异板差可达0.09毫米。

2.板形控制。板形控制主要包括平直度控制(AFC)和断面轮廓控制,其中平直度控制对冷轧带钢、热轧带钢和中厚板都非常重要,是板形控制的重要部分。现在市面上见到的板形控制轧机主要有西马克公司开发的可以在线连续改变凸度的CVC轧机,三菱公司通过工作辊与支持辊成对交叉来控制辊缝凸度的PC轧机,以及日立公司开发的控制轧机横刚度的HC轧机等等。

3.中厚板的平面形状控制。中厚板轧件和带钢相比,平直度问题不是很突出,因为其厚度比带钢要大,金属横向流动的自调节能力比较强。但是其也有些带钢所不具备的问题,如中厚板轧件头尾占的比例大,平面形状不规则,导致切头、切边等造成的金属损失也会增大,所以要进行平面形状控制。现在常用的平面形状控制方法为MAS轧制法。通过在前部道次把轧件轧制成狗骨形,转钢90度轧制时,狗骨处多余的金属用于补偿轧件角部失宽现象。

4.组织性能控制技术。热轧过程中对轧件组织性能的控制,是通过控制轧制和控制冷却来实现的,其被称为控轧控冷技术,简称为TMCP,主要是对变形量的控制和对轧件温度和冷却速度的控制。其中温度控制的方法有机架间冷却和轧后加速冷却等,冷却的方法有水幕、高密度直集管层流等。

二、注意的问题

连轧机是现在轧钢普遍使用的一种机器,因为它的生产效率高,质量也易于控制,并且能够实现自动化和机械化的结合,这样轧钢的产量就大,企业的经济效益就能达到。许多的先进科学成果都应用于连轧过程,这样就促进了轧钢自动化的发展,自动化技术在轧钢的运用已经趋于成熟。随着社会技术的发展,为了适应轧钢自动化的进一步发展的要求,所以我们应该从以下几个方面来加重认

识:第一,轧制过程中数学模式的把握和确定。在轧制过程中目前还存在着一些数学上的计算问题,比如摩擦力的分布、张力的计算等,还有对轧机的动态特性活套的支撑响应特性等也存在计算精度上的问题。轧制主要依靠自行的张力调整,新厂的连轧实际过程参数与设定偏差也较大,所以最终的控制模型是来至大量的生产实际,通过学习来不断修正。刚开始新的规格和新的钢种的轧制难免是是处于尝试性的,会出现尺寸上的差量,现在完善的理论模型可以更加接近实际设定的参数,能够减少试轧的次数。第二,要进一步完善检测仪表和相关变换系统的性能。现在轧钢的速度越来越快,产品的范围也越来越广,质量要求也越来越高,所以轧钢检测仪表的性能以及功能要求需要进一步增强和完善。比如,有些要求的进度极高,因为这些轧机则要求的在线检测残余应力和组织能力较强。第三,进一步改进计算机控制系统的配置,这样对计算机的各项性能上都有所提高,比如可靠性、稳定性、快速性和维修检测的便利性等。紧跟着计算机的发展,不断改进计算机的控制系统,轧钢系统要求在不断发展过程系统的同时,也要配合管理机制的发展系统,这样才能保证管理机与控制机的控制系统稳定结合起来,从而形成分级集成控制系统。

总之,现代的轧钢生产正在向着高效化、大型化、连续化和自动化方向快速的发展,社会生产要求轧钢技术越来越高,所以为了适应社会发展的需求,要时刻关注轧钢技术的进一步发展,当然更多的专业型人才是必不可少的。

参考文献:

[1]王国栋,刘相华,王军生.冷连轧厚度自动控制.轧钢[J].2015,20(3):38-41

[2]中国金属学会热轧板带学术委员会.中国热轧宽带钢轧机及生产技术[M].北京,冶金工业出版社,2016

[3]韩香慧,张笑虹.高速线材生产自动化控制的改进与提高[J].金属世界,2015.

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