马钢UCM冷连轧机厚度及板形控制特点的分析

马钢U CM冷连轧机厚度及板形控制特点的分析沈新玉　胡　柯(马鞍山钢铁股份有限公司) 摘　要　介绍了UCM轧机的发展及其特点,阐述并分析了马钢4机架6辊UCM连轧机A GC、ASC等系统的主要特点。

关键词　UCM轧机　控制特点The Crow n and Shape Control of the Cold T andem U niversal Crow n Mill of MasteelShen Xinyu　H u K e(Maanshan Iron&Steel Co.Ltd.) Abstract　The development of characteristics of UCM is introduced.The main features of the AGC,ASC and other systems of the42stands62rolls UCM in Masteel are discussed and analyzed. K ey w ords　UCM　characteristics of control0　前言 UCM轧机是由日本日立公司在其开发和设计的HCM轧机的基础上,引入中间辊弯辊系统,以进一步提高带钢凸度和带钢平直度的控制能力,命名其为万能凸度控制轧机。

近年来,在世界宽带钢冷轧机生产线上受到广泛青睐和应用。

本文详细阐述了马钢UCM连轧机厚度及板形控制特点,供同行借鉴。

1　UCM轧机特点 通常UCM轧机有如下特点: (1)采用工作辊正负弯辊缸分开设置,响应快、过渡平滑。

UCM轧机通过中间辊的轴向移动,提高工作辊的刚性,减少工作辊的挠度,使工作辊正负弯辊留有充分的裕量,进行即时调节。

(2)辊形控制范围大,带钢板形稳定性好,可以显著提高带钢平直度。

通过中间辊的串动再配合工作辊和中间辊的弯辊,无论是单一浪形,还是复合浪形都可以得到高质量的板形控制。

(3)可减少带钢边部减薄和减少边裂宽度,减少切边损失,提高成材率。

(4)可采用小直径工作辊,大压下量,减少轧制道次和轧机数量,实践证明4机架UCM轧机比常规5机架4辊连轧机具备更强的轧制能力。

(5)凸度控制能力强,仅一种初始工作辊凸度可以满足所有条件的轧制,如轧制负荷、带钢宽度和压下率。

因此,轧辊备件数量能够减少,磨辊容易,管理方便,无传统轧机多种初始凸度轧辊配辊的麻烦。

2　马钢UCM厚度及极形控制特点 马钢UCM冷连轧机工艺流程如图1所示。

图1　马钢UCM冷连轧机工艺流程 作者简介:沈新玉,工程师,安徽省马鞍山市(243000)马钢第一钢轧总厂41ANHUI METALL URG Y 2006年第4期　2.1　马钢冷轧4机架6辊UCM轧机技术参数 (1)轧辊数据 轧辊数据如表1所示。

(2)轧机传动由单个AC马达通过齿轮机架由工作辊驱动,传动参数如表2所示。

表1　轧辊数据mm 类 型辊径长度工作辊425～3851720中间辊490～4401757.5支撑辊1300～11501720表2　轧机工作辊传动参数No.1机架No.2机架No.3机架No.4机架额定电机功率/kW AC4000AC5750AC5750AC4000电机转速/r・min-1375/1035435/1200435/1200375/1035传动比1/2.561/1.871/1.221/1轧制速度m/min 最大工作辊195/538311/857476/1190500/1250最小工作辊176/487281/776431/1190454/1250电机额定扭矩/kgm1038912875128710389最大轧制扭矩/kgm26700240761570710389 (3)压力形式为H YRO P2F(带执行电动机阀的液压轧辊定位系统),压下能力最大约22000kN。

(4)轧制速度 1#轧机机架入口:Max.330m/min。

4#轧机机架出口:Max.1250m/min。

焊缝轧制速度:Max.300m/min。

F GC速度:Max.250m/min。

分卷速度:Max.250m/min。

2.2　A GC自动厚度控制系统 (1)A GC系统在设计时提供了如下功能和配置:专门为此轧机开发的力马达伺服阀和SON Y磁尺在中心组合为一体,响应快速可靠。

1#轧机和4#轧机配有压头,所有轧机之间、1#轧机入口和4#轧机出口配有张力测量仪,1#轧机和4#轧机入口和出口均配有X射线测厚仪(4#轧机出口配有2台),2#轧机和3#轧机及4#轧机出口配有激光测速仪,另外1#轧机的支撑辊配有接近开关、2#和3#轧机在轧辊液压定位缸配有压力传感器。

(2)轧机其ACC控制可分为两大部分:一机架的压下控制和2～4机架的秒流量速度控制。

来料的缺陷基本上可在一机架消除。

一机架控制的好坏将直接影响到产品的质量。

所以,在本ACC系统中一机架采用了多种控制手段,其目的就是尽可能使一机架出口厚差最小,主要的A GC控制模式有前馈控制(FF)、虚拟测厚仪控制(GM2SM IT H)、反馈控制(FB)、轧机弹性系数控制(B ISRA)和支撑辊偏心控制(REC)。

1#机架控制:控制1#机架液压压下位置的B ISRA A GC反馈信号分别来自于1#机架的压头和磁尺,通过快速响应的控制系统实现对来料厚差的控制,目的是消除热轧带钢的厚度偏差和硬度偏差造成的影响;控制1#机架液压压下位置的A GC 前馈信号来自于1#机架入口X射线测厚仪,目的是补偿热轧带钢厚度的速变;反馈控制(FB):控制1#机架液压压下位置的A GC反馈信号来自于1#机架出口X射线测厚仪,目的是维持1#轧机出口厚度与目标厚度一致;轧辊偏心控制信号来自于安装在支撑辊上的接近开关和电机轴上的脉冲发生器检测的转速,目的是补偿主要由支撑辊偏心引起的周期性厚度偏差。

GM2SM IT H是属于监控A GC,它不仅具有反馈控制的稳定性,而且还克服了反馈控制的滞后性。

在低速时监控效果则更好,这是由于出口测厚仪与一机架之间有2.5m的固定距离,所以从出口测厚仪所测的实际值在时间上要滞后一段时间,特别在低速时这段时间相对较长。

反馈控制就是利用出口测厚仪进行检测和控制的,所以无法克服这一滞后时间。

而GM2SM IT H则利用轧制力接间计算出一机架的出口厚差进行控制,再利用出口测厚仪进行修正,所以,与反馈控制相比就克服了这段滞后时间。

在高速轧制时,这段滞后时间相对较短,已不影响监控效果,所以就直接用反馈控制。

反馈控制和GM2SM IT H的切换控制,弥补了仅用反馈控制在低速时的不足,使一机架的监控效果更佳。

2#～4#机架的控制:用秒流量控制进行轧机速度控制的反馈A GC其反馈信号来自于4#机架X51　2006年第4期 安　徽　冶　金射线测厚仪的偏差量的反馈信号和轧机入口、出口带钢测速仪所测带钢速度。

(3)加速和减速补偿控制:液压压下位置同时考虑在轧机加速和减速时工作辊和带钢间摩擦系数变化要求的补偿进行控制。

(4)动态变规格的控制:一旦焊缝处的厚度发生变化,带钢被作为从一种规格到另一种规格的楔形轧制。

要在这种状态下轧制,机架上轧辊位置的调整使轧制程序表和PL C的信号一致。

同时,轧机的轧制速度的控制使轧机间带钢张力恒定。

要减小机架间张力的波动,通过轧辊位置变化和轧制速度变化良好同步完成;一个机架跟着一个机架完成上述过程。

2.3　ASC自动板形控制系统 UCM冷连轧机组由4个机架组成。

该冷连轧机组使用的板形控制手段包括压下倾斜(F1-F4)、工作辊正负弯辊(F1-F4)、中间辊轴向串辊(F1-F4)、中间辊正弯辊(F1-F4)和F4工作辊31段精细分段冷却(F4)。

本套平坦度自动控制系统由日本日立公司开发,它具有一般平坦度控制系统的功能结构:预设定控制模块、轧制力—弯辊力前馈控制模块和闭环反馈控制模块。

(1)预设定模块 带钢头部进入冷连轧机组之前,轧机的各个板形调控机构都应具有正确的预设定值,以保证闭环反馈控制模型投入前所轧带钢的板形良好,为闭环反馈控制提供较好的起点。

作为闭环反馈控制的调控起点,其对反馈控制效果有一定的影响。

此预设定控制模型采用表格设定法。

另外,此预设定模型还带有设定值自适应模块,即根据同种规格和材质的来料板形状况相似的特点,利用当前带钢正常轧制中的实测参数,对预设定表格中的设定值进行优化。

(2)轧制力—弯辊力前馈控制模式 轧制力及其分布是对板形影响最大的因素之一,在轧制过程中,总是波动的轧制力必将对板形造成影响。

为了快速消除轧制力波动对平坦度的干扰,需根据轧制力的波动调整F1～F4的工作辊和中间辊弯辊力对带钢平坦度实施快速的前馈控制。

(3)闭环反馈控制模块 自动板形控制使用安装在轧机出口侧的板形仪进行检测和反馈控制,使所轧的薄板金属成形更接近于目标板形,自动板形控制对所轧薄板金属的形状通过数学功能接近于图形化,在被分裂成对称的和对称部件相对于薄板金属宽度中心线之后,进行分析。

然后,对称部件通过工作辊弯辊和中间辊弯辊进行调整,对称部件通过压下调平进行调整。

系统功能和控制对象如表3所示。

表3　控制对象控制项目控制对象区段工作辊弯辊控制板形边缘区域的二阶公式控制中浪,边浪中间辊弯辊控制板形中间区域的二阶公式控制W类型,M类型轧机调平控制薄板金属所有宽度上一阶公式控制楔形多段冷却控制薄板金属所有宽度上复杂阶公式控制3　结语 (1)厚度控制 综上所述,日立的UCM轧机在厚控方面通过对以上几个功能的调试,来料的厚差及缺陷在通过一机架以后基本得到消除,确保了四机架后产品的质量。

厚差和波动都比较大的来料,在经过一机架后,厚差已控制在允许范围内,这是几个控制功能共同作用的结果。

该带钢再经过2～4机架的秒流量速度控制,最终得到厚度精度很高的产品。

在正常轧制时,产品厚差控制在0.3%以内。

(2)板形控制 板形控制手段丰富。

预设定控制的被操作量有F1-F4的工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊轴向移位的设定值;闭环反馈控制模块的被操作量有F4的工作辊弯辊和中间辊弯辊。

第四机架31区段的工作辊精细分段冷却系统,采用先进的模糊控制技术。

这也是目前最为先进的工作辊精细分段冷却控制。

UCM冷连轧机组平坦度自动控制系统投入运行后,通过生产调试运行,在板带材的平坦度控制中发挥了重要的作用。

(收稿日期　2006-09-28)61ANHUI METALL URG Y 2006年第4期　。