第七篇高速轧机主控台控制操作技术第一章主控台操作分工与操作技术素质要求主控台是控制全轧线生产的中心操作室，是全厂的中央信息处理站，在高速线材轧机的连轧控制中，主控台对轧制的正常顺利进行起着关键作用。
下面以某钢厂高速线材轧机的主控台为例进行介绍。
一、主控台所管辖的区域设备主控台所管辖的区域设备有：（1）粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组以及夹送辊、吐丝机。
（2）粗轧机组后的飞剪、预精轧机组前的事故卡断剪、精轧机组前的飞剪、事故卡断剪及轧制平台下的事故碎断剪。
（3）轧线上所有活套控制器。
（4）轧制平台下载运废料的振动运输机。
二、主控台的职能与控制对象主控台的职能与控制对象有：（1）设定、调用、修改轧制程序。
（2）控制上述所有轧制区设备的动作及运行。
（3）监控轧制区的轧制过程，实现轧制工艺参数和程序控制最优化。
（4）控制轧机各机组的轧辊冷却水开与闭。
（5）组织、协调轧制生产工艺，保证生产的正常进行。
（6）担负轧制生产线的日常生产信息传递，进行轧制区物料跟踪方面的操作。
（7）有关生产数据报表的记录与汇总。
（8）监视全生产线的机械、电气、能源介质供应系统的设备运行状况与故障显示。
三、主控台与生产调度室及各操作台（点）的分工和关系1、主控台与生产调度室的关系主控台主要负责生产线上轧制生产的组织与协调，即偏重于轧钢生产人员本身的内部指挥；生产调度室主要负责轧制生产的总体指挥与协调，它的任务有：与公司总调系统的对口联系，与水、电、风、气等外部能源介质供应单位的联系，对高速线材厂（车间）3个专业（轧钢、电气、机修）的指挥与协调，即偏重于轧钢外部的联系。
2、主控台与各操作台（点）的关系根据高速线材生产工艺流程特点，一般说来，轧制生产线上配置有 5个操作台：入炉操作台（负责原料区原料的入炉与计量）；加热出钢操作台（负责加热炉加热工艺操作和出钢操作）；主控台（负责轧制区的轧制生产工艺操作和轧钢生产协调）；冷却控制台（负责冷却工艺操作）；卸卷操作台（负责成品盘卷的称量，标牌打印，卸卷等操作）。
主控台对上述4个操作台具有指挥与领导作用，即设备的开、停机命令、轧制生产的节奏与控制指令都是由主控台发出。
四、主控台人员的操作技术素质要求主控台对操作人员的技术素质要求的内容有：（1）较为全面地了解轧钢工艺知识。
（2）具有一定的机械与电控基础知识。
（3）对本厂设备（特别是对轧制区的设备）与功能有一定的了解。
（4）掌握质量控制的基础知识。
第二章电气控制与工艺过程自动化第一节高速线材连轧工艺对电气控制和自动化控制的要求高速线材轧制工艺的基本特点是：（1）全连续式连轧工艺。
（2）较高的成品轧制速度（邢钢高速线材轧机目前最高轧制速度已达到 140m/s）。
（3）表面质量和内部质量全优的成品（公差可达±0.1mm）。
（4）大卷重、高生产率。
（国内最大线材卷重达 2t 左右，最高小时产量达 140t）。
由上述的基本特点，决定了对电气控制和自动化控制技术的高要求。
具体概括为如下3个方面。
一、连轧工艺对主传动特性的要求为动态地满足各机架轧件秒流量相等这一连轧关系的基本原则，在全连轧过程中，要不断用调节有关机架主传动转速来微调轧辊转速，抵消各种外扰因素带来的不利影响。
为此，高速线材连轧机对主传动的要求有：（1）调速范围大。
高速线材连轧机主传动（驱动轧辊的电机）已普遍采用直流电机，以解决调速问题。
直流电机有以下特点：A、优点：可以精确控制速度；速度控制范围大；可以定速运转；可以制造启动转矩非常大的电机；B、缺点：因结构复杂而难以维护；重量大，价格高。
（2）调速精确度高，静态速降小。
实际生产中，为调整产品规格和改变轧件堆拉状况，改善产品尺寸精度，要求主传动的调速精确性达到很高的水平才能准确地设定各架轧制速度，并在连轧过程中准确地纠正已经观察到的过度堆拉钢现象。
现场操作表明：高速线材轧机主传动电机的静态速降不大于±0.1%，当给定控制精度在±0.1%左右时，才能较好地满足控制产品尺寸公差的要求。
（3）动态速降小与恢复时间短。
轧机主传动直流电机在受到突加负载（咬钢）时，会产生转速的降低，由于速度调节系统的作用使电机在转速恢复过程中，转速的变化呈阻尼衰减的波动形状。
其中开始转速下降至最大值称为动态速降值，转速恢复到静态速降的时间称为恢复时间。
轧钢主传动电机在咬钢发生动态速度降低时，连轧相邻机架的金属秒流量暂时失去平衡，产生两方面后果：1）在相邻机架间积累了一个多余的轧件长度（活套）。
2）处于轧辊间变形区的轧件头部因受堆挤而增大（增宽和增厚，主要是增宽）。
为保证轧件全长尺寸的一致性，故需切去轧件头部的增大端（剪机切头长度的确定将在后面提到）。
综上所述，减少主传动动态速降和缩短恢复时间将对稳定转速关系亦即堆拉关系有利，从而能够获得稳定的轧制条件。
（4）调速快。
在高速线材轧机操作中，更换产品、规格后的重新设定主传动转速的调速操作一般在未轧制前进行，因此有足够的时间来改变主传动转速。
但随机调速、调整堆拉关系或补偿转速偏差，因在轧制过程中进行，则需要在尽可能短的时间内完成，以减小轧件中间尺寸变化对线材成品的影响。
这就要求轧机主传动调速能做到快速，纠偏能力大。
现代高速线材轧机在供电和调速方面广泛采用了可控硅整流器，直流电机传动的开环与闭环控制回路也在不断地改进，并引入了计算机控制，以满足轧制高速度对控制系统的调速性能要求。
二、轧制高速度、产品高精度对自动化控制的要求线材生产向着高速化、自动化和高精度方向发展，为实现这些要求必须对生产过程进行严格、精密、准确而又迅速的控制，这种控制只有采用电子计算机才能完成。
随着自动化检测仪表和执行装置的日趋完善，电子计算机已成为高速线材轧制技术不可缺少的组成部分，并对全生产过程进行自动控制。
现代化高速线材轧制技术要求计算机控制完成以下任务：（1）轧制速度与轧制程序的计算、控制与存贮。
（2）根据要求的切头（尾）长度和相应的轧制速度，计算出所有切头飞剪的启动时间，速度超前量大小，并对剪机实行自动控制。
（3）在活套控制系统中计算活套的抬起、下落时间，实现机组和机架间的活套自动调节。
（4）根据预先计算的轧制速度跟踪轧件通过各机组的时间和过程。
（5）水冷段水阀开启数量，水阀的开、闭时间与冷却程序的计算、控制和存贮。
（6）对所有在线的辅助传动装置实行同步运转计算与控制。
（7）在显示屏上以数字形式显示操作人员所需要的数据，如转速、线速度、切头量、超前量、吐丝系数等。
三、生产的高效率对计算机的要求提高轧机效率是使生产得以经济合理的必要措施。
由于电控技术和计算机技术的发展，大大提高了对故障监控与生产管理的自动化程度，在现代化控制中计算机主要完成：（1）采用“目标跟踪”技术，即时刻跟踪轧件所处的位置，并将其相应的数据输入计算机。
计算机按规定指令对诸如钢种、批号、重量、尺寸等参数显示，并按批、按班、按日、按月综合统计成生产报表，并用打印机打印报出。
（2）对在线使用的轧辊（辊环）实行自动管理，内容应包括：轧槽轧制吨位与总轧制吨位，轧槽代号等。
（3）在轧制过程中，显示诸如轧制电流、轧制压力等工艺参数。
（4）对各个系统及各台设备运行状况进行监视，并按区分类对故障显示和报警。
第二节高速线材轧机各机组的主传动特点与参数一、各机组的主传动特点由于高速线材轧机各机组的工艺布置形式和电气控制方式不同，因而各机组采用了不同的主传动布置形式与调速特点。
A 粗、中轧机组粗、中轧机组的主要任务是利用轧件的高温，增加轧件的延伸。
轧件断面相对较大，轧制速度较低，机架间间距也较大。
在该两机组，对每个机架都采用了带有整流装置的直流电机单独传动，各架轧机的转速手动可调以维持连轧关系，每个机架的单独传动装置均采用了重型联合传动装置这一先进的设计，它可以只用一个简单的传动箱就实现总的减速比。
B 预精轧机组预精轧机组由四架或两架轧机组成，采用直流电机单独传动。
机组各机架呈水平垂直交替布置以消除轧件在机架中的扭转。
各架间布置有活套控制器以自动调节轧机转速来保证轧件的无张力轧制。
单独传动的单线预精轧机组，再配合活套控制器，是预精轧机的传动和调速特点。
其优越性是中间轧件表面质量好，断面公差小而保证了废品减少，可满足精轧机组的来料需求。
C 无扭精轧机组无扭精轧机组的传动特点是采用集体传动形式。
这是因为轧件断面越小（如φ5.5 线材，其截面积F=23.8mm2)，终轧速度越高（目前大部分终轧速度大于50m/s，最快达140m/s），要靠电气控制来保证连轧条件就越困难。
而且这种轧机机架间距小，在结构上也难以实现单机传动。
成组集体传动，同机组各机架间无法实现速度的互相调节，连轧关系要靠孔型设计，固定速比和正确的辊缝设定来保证。
只有合理的孔型设计与符合要求的红坯来料才能保证预计的微张力轧制效果，得到满意的成品尺寸精度。
二、主传动参数各机架的主传动参数在设计时选定。
各厂家由于所选用的坯料、机架数等工艺参数不同，主传动参数也有所不同，主控台操作人员应熟知主传动参数中的有关数据，以便于得心应手地驾驭轧制过程。
主传动参数中有关的数据包括：电机容量、额定电流、最大允许电流、调速范围等。
第三节高速线材轧机自动检测自动化控制离不开自动检测。
所谓自动检测就是通过电的或机械的（物理或化学的）方法在无人工干预的情况下给出被测目标的信息，在高速线材轧制控制中，主要是给出轧线上轧件的位置信息。
自动检测由检测元件来完成。
用于高速线材轧机的检测元件一般有热金属检测器、活套扫描器、非接触式测温仪、工业电视等几种形式。
一、热金属检测器热金属检测器（又称光电管），是一种把轧件（红钢）放出的红外线用光学原理采集，并将它变换成电信号的装置，在轧钢生产中用于检测轧件的有无。
用于轧钢生产中的热金属检测器有两种：一种是固定式，它是由透镜、光电元件和电子处理单元组成。
工作原理是：具有一定温度的红钢将产生红外辐射。
当红钢进入检测器的视场范围时，由硅材料做成的红外光接受器在这种辐射作用下将改变本身的状态，且通过电子处理单元把这种变化信号变成逻辑电信号送往自动控制系统来检测轧件的有无。
这种检测器对检测温度有一定要求，高速线材厂所用的该种检测器要求的检测温度一般不得低于 600℃。
另一种是光电扫描型，它是由透镜、光电元件和同步电机带动的多面镜鼓以及晶体管放大器等部分构成。
工作原理是：利用旋转的多面镜鼓对视场进行扫描，并将轧件的影像经光电元件处理后，以电信号的形式输入自动控制系统。
这种检测器灵敏度高、视场广，但结构及保护装置较复杂。
二、活套扫描器活套扫描器是一种用于检测活套量大小的检测器，它是利用光电扫描脉冲相位比较原理来实现对活套量大小的检测。
三、非接触式辐射测温仪控制轧制温度是控制轧制的重要内容之一，为此有必要检测轧件温度。
