钢板动态速比调控技术的分析与应用

第３３卷第５期　２０１１年１Ｏ月　

山　东　

Ｓｈａｎｄｏｎｇ　冶　金　

Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖ０ｌ－３３　Ｎｏ．５　

０ｃｔｏｂｅｒ　２０１　１　

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试验研究；　

・、．＾．　’．．．－、＾．＾．＾．＾．＾．＾．　’・　钢板动态速比调控技术的分析与应用　

何绪友，李延芝，王信尧，张爱琴　（济钢集团有限公司中厚板厂，山东济南２５０１０１）　

摘　要：济钢中厚板厂２５００产线厚度１０　ｍｍ以下薄规格产品出现头部翘扣、板型异常等问题，通过优化设计主电机动态速　比控制程序，调整钢板头部咬入形态、增加咬入限速、最高速度限制以及末道次速度控制模式控制等，实现了薄规格产品的　高效化生产，厚度１０　ｍｍ以下产品年产量达５２多万ｔ，其中６～７　ｍｍ规格钢板占薄规格板产量的２０．２１％，且产品机时产量由　１１０ｔ／ｈ提高到１４０ｔ／ｈ，板形控制良好，生产控制稳定。　关键词：薄规格钢板；动态速比调控；控制咬入；末道次限速　中图分类号：ＴＧ３３５．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４６２０（２０１１）０５—００９３—０３　

１　前言　薄规格钢板是指钢板厚度在１０　ｈｉｍ以下的产　品，由于其生产控制难度大、生产效率低、轧制板形　不易控制，国内大多数中厚板厂受设备能力、工艺　技术及操作水平的限制，生产效能较低。济钢中厚　板厂薄规格产品生产主要受轧制温度、咬入条件、　工作辊辊系、凸度配置以及上下辊转速差等条件影　响，在薄规格产品轧制过程中，存在钢板头部翘扣、　板形异常等生产不稳定状况，生产效能和产品质量　控制能力有待于提升。　２薄规格产品生产技术难点分析　２．１　薄规格产品轧制控制技术难点　薄规格产品在生产过程中受电机特性条件、轧　件上下表面温度以及轧辊凸度等工艺：条件影响，均　会造成钢板咬人时头部上翘或下扣，对轧制的稳定　性影响较大。从轧制理论来讲，保持钢板头部咬入　稳定的条件是钢板变形均匀一致，上下主电机负荷　相等或相近。由于四辊轧机上下工作辊分别由２台　电机传动，２台电机的特性不可能完全一致，在咬人　瞬间，其动态速降不同，动态恢复时间也不同，使上　下辊电机负荷出现瞬间不平衡，从而使轧件产生不　均匀变形，在钢板咬人时头部产生上翘或下扣，影　响板形和质量控制，该现象是国内同行业薄规格板　生产的技术“瓶颈”。　２．２轧制速度控制的难点　薄规格产品在生产过程中降温快．，尤其是生产　高强度薄规格板时，因咬人速度、轧制速度以及抛　钢速度等无法实现灵活调整，使轧制过程中的不稳　收稿日期：２０１１－０８—０８　作者简介：何绪友，男，１９７０年生，１９９３年毕业于昆明工学院压力加　工专业。现为济钢中厚板厂副厂长，高级工程师，从事轧钢技术研　究与高端产品开发等工作。　定因素无法通过速度调节进行控制，刮框等异常状　况的处理难度、停机时间以及产品的改判损失增　加，实现对轧制速度的控制，是保证薄规格产品生　产稳定和板形控制的必要条件。　２．３轧制工艺条件的保证　在薄规格板生产过程中，科学的辊型凸度配　置、轧机精度保障以及压下规程随辊型凸度的灵活　调整与设计是保障实施主机转速控制和轧制速度　控制的先决条件。从目前的工艺设备条件来看，工　作辊辊型的优化配置、精轧压下规程的优化设计、　轧机精度的保障，是实现薄规格板轧制控制与效能　最大化的关键。　

３主要技术方案　３．１　头部咬入稳定性条件　为了保证轧件在轧制过程中上下辊的负荷均　衡，通过对主电机特性条件的分析，设计主电机动　态速比控制程序。根据轧制的品种、温度、轧制压　力，设定钢板调翘基数，动态实时修改上下辊电机　的转速比和上下辊电机扭矩，以达到钢板咬入和抛　钢瞬间对钢板头部状态的控制。头部调翘功能实　现的关键是咬钢后速比控制时间把握以及不同钢　种、温度以及辊型条件下头部调翘基数的选择使用。　动态速比控制思想核心是在确保轧机轧制过　程中上下辊负荷平衡的前提下，根据设定工艺参　数，动态实时修改上下辊电机的转速比和上下辊电　机扭矩，以达到钢板咬入和抛钢瞬间对钢板翘头的　控制。其主要特点是，能根据轧制过程中轧制压力　或者轧制转矩自动投用和切除动态速比控制，既能　达到实时调整上下辊速比的目的，还能避免长期速　差的存在导致的电机负荷不均衡现象，避免钢板轧　制过程中出现较大的上翘和下扣现象。　１）精轧机动态速比调控程序的设计。精轧机　

９３　２０１１年１Ｏ月　山东冶金　第３３卷　动态速比调控的设计思路是，根据钢种、温度、辊型　条件设定调翘基数，调翘基数控制在±４转范围　内。调翘控制的先决条件是以电机轧制电流和精　轧机ＡＧＣ轧制压力两者信号的稳定为基准，以ＡＧＣ　系统的轧制压力作为动态速比程序自动投用与切　除的信号。在轧制过程中，操作人员能够根据实际　板形变化，在±４转范围内，通过点按“＋”和“一”按钮　来增加和减小基数，从而达到动态控制翘头和下扣　的效果。　２）不同规格、钢种调翘工艺参数。各钢种、规　格调翘基数的选择见表１。　表１　各钢种、规格调翘基数的选择　

钢种　牌号—　

在实际生产过程中，轧制温度、辊型凸度等工　艺条件变化较大，调翘基数必须要根据温度、辊型　凸度的匹配情况进行灵活的选择和调整，以确保轧　制稳定。针对不同的轧辊凸度、不同的轧制温度、　不同钢种进行了研究，形成了不同温度、辊型条件　下调翘基数调控模型，见图１。　

２・５　瑚２．０　

１．０　Ｏ　

图１　调翘基数与轧制温度、辊型凸度的调控模型　从调控模型可以看出：随着辊型凸度增加和轧　制温度的升高，动态速比调控基数减小；随着辊型　凸度的减小和温度的降低，调翘基数增加。随着温　度、凸度、轧机精度等条件变化，可根据钢板头部状　态增加或减小调翘基数。　３．２钢板轧制速度控制技术　１）咬人限速控制。轧制速度控制的技术关键　在于咬钢限速功能的实现，以低速咬钢为原则，以　实现咬入保护、提高ＡＧＣ系统咬钢信号准确性为目　标，设计了咬钢限速程序，包括速度限制投用和取　消功能，速度限制投用功能每次咬人速度调整范围　

９４　

为±５０转，以保证调翘功能的实现。咬人限速设计　基本原理见图２。　

图２　咬入限速基本原理框图　２）抛钢距离控制。轧制过程中抛钢速度和抛　钢距离是保证薄规格板轧制节奏的关键，需要在速　度控制过程中选取自动减速点。将机前机后的热　检传感器来作为减速信号的判断点，通过调节热检　检测点的位置来实现减速信号的大范围可调。　３）道次速度干预控制技术。在薄规格板生产　过程中，高强度薄规格产品，如ＡＨ３２／３６、ＤＨ３２／３６、　Ｑ４６０Ｃ、ＪＧ５９０、Ｑ３４５系列产品等，受钢板特性、温度　条件等影响，板形控制难度增加，尤其是当轧制到　钢板尾部时，由于辊缝值小，加上轧机的弹跳，轧制　速度过快导致薄规格钢板跳动严重，特别是在板形　出现偏差时，更容易出现钢板跳动。因此，控制末　道次速度和钢板两侧带负荷调整，对提高轧制稳定　性具有重要意义。　根据速度控制原理，设计了薄规格钢板速度干　预和最高速度限制两种控制方式。通过提前输入　轧制道次、末道次轧辊转速等参数，实施末道次转　速干预控制，实现钢板板形控制和轧制速度控制的　良好配合。　薄规格道次速度干预模式首先要实现轧制末　道次的速度恒定控制，通过轧制信号判断主机的最　后２个道次，使主电机速度在设定速度下恒速控制；　同时配合液压ＡＧＣ系统，实现头部厚度补偿、宽度　补偿、轧辊热膨胀补偿、轧辊凸度和磨损补偿、轧辊　偏心补偿等技术参数的修正，在稳定轧制的基础上　提高板形和厚度的综合控制效果。　最高速度限制是实现每一道次最高速度的最　大值限制。每道次速度先进行最大值给定，通过检　测主机反馈速度，在达到设定速度时给恒定速度，　在稳定轧制的条件下实现轧制节奏的高效化控制。　３．３轧制工艺保障条件　在钢板轧制过程中，辊型凸度、辊系精度以及　轧制规程的设计与动态调整是保障动态速比控制、　速度控制的工艺条件。从实际的生产情况以及设　备运行状况看，辊系交叉以及轴向窜动产生的板形　控制问题依然存在，通过技术改进，保障工艺设备　条件的良好配置是提高薄规格板轧制控制能力、板　何绪友等　钢板动态速比调控技术的分析与应用　２０１　１年第５期　形控制能力以及生产效能的先决条件。　为了准确地实施辊系磨损间隙补偿，以精轧机　压下螺丝轴心为基准，对轧机轧制中心线进行定　位，分别测量工作辊轴承座与轧机４角牌坊衬板接　触面的距离，确定上下工作辊轴心的偏移量；同时　测量了牌坊衬板距轧制中心线间隙，确定支撑辊轴　心的偏移量，测量结果见图３、图４。　

西北侧　牌坊　丽　衬板　／一　６１７　＼５ｏ　４　。、｜。　垫块　东北侧　牌坊　

东南侧　牌坊　

图３　工作辊对中性测量示意图　西北侧　牌坊　西南侧　牌坊　］　ｆ　ｌ／＇８２１　８２３、Ｉ　』＼１　一ｌ　垫块　｛　［　东北侧　牌坊　

东南侧　牌坊　

图４　上支撑轴承座滑板间隙测量　从测量结果看，精轧机中心线距：［作辊两侧牌　坊衬板间隙不一致，造成工作辊轴线上下不平行；　中心线距同一侧两衬板间隙不一致，导致上下工作　辊轴线水平方向有夹角；上支撑辊与上工作辊牌坊　衬板磨损呈反向，说明两辊轴线之间有夹角，支撑　辊与工作辊交叉受力示意图见图５。　图５　支撑辊与工作辊交叉受力示意图　根据以上分析结果，从提高辊系运行精度人手　进行了工艺和设备改进：１）为了保证轧辊在机架牌　坊内的同心度，恢复支撑辊和工作辊轴线６　ｍｍ的偏　心值，从理论上消除了辊系的交叉问题，提高了辊　系的稳定性。２）对轧辊轴承座各配合部位进行了　焊补、加垫等处理工作，恢复图纸设计尺寸，确保了　辊系本身的稳定运行。３）调整龙门架中心轧机牌　坊中心偏差，保证滑板间隙可以补偿接轴本身制造　公差带来的小的振动偏转。４）通过调整接轴托架　和轴承座的相对位置以及接轴平衡高度，来调整接　轴部分的倾角，以消除或减小轴向力。　４实施效果　随着济钢中厚板厂工艺条件的不断完善，以及　对薄规格板轧制控制与产能最大化项目的研究，使　薄规格板生产比例大幅增加，１０　ｍｍ以下规格钢板　成为增强市场占有率、提升产品利润的拳头产品。　２０１０年，济钢中厚板厂２５００产线共生产厚度１０　ｍｍ　以下产品５２０　８２５．５５１　ｔ，其中厚度６～７　ｍｍ规格钢　板１０５　２４８．３４２　ｔ，占薄规格板生产比例的２０．２１％。　６　７　ｍｍ小规格产品机时产量由１１０　ｔ／ｈ提高到１４０　ｔ／ｈ，班产量达到１　１００　ｔ以上，成功实现５倍尺６　ｍｌＴＩ×２　０００　１Ｔｉｍ　Ｘ　３００　０００　ｍｍ、Ｑ４６０Ｃ产品的生产，板　形控制良好，生产控制稳定，解决了钢板轧制过程　中的翘扣问题，并实现了低成本的自动轧钢，较好　地满足了市场需求。　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｔｉｏ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｐｌａｔｅｓ　ＨＥ　Ｘｕ—ｙｏｕ，ＬＩ　Ｙａｎ—ｚｈｉ。ＷＡＮＧ　Ｘｉｎ—ｙａｏ。ＺＨＡＮＧ　Ａｉ—ｑｉｎ　（Ｔｈｅ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ｐｌａｔｅ　Ｐ１．ａｎｔ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅａｄ　ｗａｒｐ　ａｎｄ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｓｈａｐｅ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｗｈｅｎ　ｒｏｉｌｉｎｇ　ｔｈｉｎ　ｐｌａｔｅ　ｂｅｌｏｗ　１０　ｍｍ　ｉｎ　Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ｐｌａｔｅ’Ｓ　２５００　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ．Ｂｙ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍｏｔｏｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｐｅｅｄ　ｒａｔｉｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏ￣ａｍ，ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｉｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｅｄｇｅ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｂｉｔｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｌｉｍｉｔ，ｍａｘｉｍｕｍ　ｓｐｅｅｄ　ｌｉｍｉｔ　ａｎｄ　ｌａｓｔ　ｐａｓｓ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｔｈｅ　ｔｈｉｎ—ｇａｕｇｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｔｈｉｎ　ｐｌａｔｅ　ｂｅｌｏｗ　１０　ｍｍ　ｒｅａｃｈｅｄ　５２０　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｔｏｎｓ，ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｎ　ｐｌａｔｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　６　ｍｍ　ａｎｄ　７　ｍｍ　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　２０．２１％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｏｕｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｏ　１４０　ｔ　ｆｒｏｍ　１　１０　ｔ，ｗｉｔｈ　ｇｏｏｄ　ｐｌａｔｅ　ｓｈａｐｅ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ＷＯ￣Ｓ：ｔｈｉｎ—ｇａｕｇｅ　ｐｌａｔｅ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｐｅｅｄ　ｒａｔｉｏ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｂｉｔｉｎｇ　蘸　喜气　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｌａｓｔ　ｐａｓｓ　ｓｐｅｅｄ　Ｉｉｍｉｔ　～、、ｌ　≥