1 引言
冷轧带钢在经过退火工序后,这种刚因为由于再结晶等原因使其几乎完全成为软质状态,其表面光洁度、平直度和组织性能指标难以满足用户要求,不适用于加工,必须进行平整轧制,即通过轻度的冷轧加工改善其材质,平整钢板,降低其屈服极限,同时平整还可消除轻微压痕、边浪、中郎、等表面缺陷。平整轧制实际上是一种小压下率的二次冷轧,所以一般轧制过程中采用平整液来对辊面进行冷却,同时起到清洗工作辊、带材表面的作用,湿平整的优点显而易见,但在控制中是如何实现的呢,本文结合莱钢平整机湿平整系统做一下简要的介绍。
2 湿平整系统简介[1]
莱钢四辊平整机湿平整系统具有连续供液、流量调整的功能,可根据机组速度,对带钢表面状况进行喷射流量调整,还可根据带钢宽度进行喷射宽度调整,可减少带钢边部带到出口侧的平整液。整个湿平整系统主要是由原液箱、混合箱、供乳箱、分段阀、过滤器及喷射量等构成。湿平整喷射梁安装在平整机的入口,上下各一个喷射梁。每个喷射梁上配10个喷嘴,分3区控制。具体如下图1:
1-原液箱 2-混合箱 3-供乳箱 4-分段阀 5-加热器 6-搅拌器 7-供乳泵 8-压差报警 9-过滤器
使用时,将平整液打入原液箱,加温到达一定温度后,打入混合箱,与除盐水按工艺要求进行配液,配液后打入供乳箱通过喷射梁向平整机喷射平整液。
3 湿平整系统的优缺点
(1) 于湿平整是在工作辊的入口侧喷射脱盐水来清洁轧辊和带钢表面,可以减少轧辊平整后的辊印和其他表面缺陷。
(2) 可减少更换工作辊的次数,延长轧辊的使用寿命,提高机组作业率。
(3) 有利于恒延伸率和表面质量控制。
湿平整虽然具有以上优点,但在实际应用中,湿平整工艺也存在一定缺点,其一,平整液浓度配比不准确,影响平整液实际应用效果;其二,在高速轧制时,流量小了达不到工艺要求,流量过大则容易使平整液残留在带钢表面,出现平整液斑等缺陷,并且造成平整液的严重浪费,其三、平整液吹扫系统效果不好,造成平整液吹扫不净,产生乳液斑。为此,根据现场实际情况,对平整机湿平整系统进行优化改造,来彻底消除以上缺陷。
4 控制系统优化改造
4.1 提高平整液配比浓度
平整液配比原设计是根据原液箱和混合箱液位变化来对混合液浓度进行控制的,系统根据工艺要求的浓度,计算出需要向混合箱中添加原液和除盐水的量,原液箱液位计的变化值就是打入混合箱中原液的量,再根据混合箱中液位计的数值忘混合箱中打入除盐水,这种方法要求液位计必须可靠,且每次要先打入原液,然后才能打入除盐水,工作效率低,混合液浓度较难保证,为此我们对此进行改造。
在平整液原液箱和混合箱之间输送原液的管路上安装一台流量计,在给混合箱输送除盐水管路上也安装一台流量计,两台流量计的信号分别引入PLC系统。系统根据混合箱中液位计算出需要配比混合液的体积,操作人员在HMI画面上输入平整液要配比的浓度,程序根据需要配比液体的体积和浓度自动计算出需要打入混合箱原液和除盐水的体积,通过流量计来实现液体添加的闭环控制,达到提高配比混合液浓度的准确度。
4.2 流量控制优化
对于平整机平整液控制系统来说,主要是通过控制总管路上比例阀开口度的大小来调节流量的。其控制的基本原理是带材速度越高,流量越大,流量与速度成正比例关系。
Q=kV+b
k=(L1-l2)/(V1-V2)
b=L1-kV1
式中, Q为流量
K为流量系数
b为常数
L1为最大流量
L2为最小流量
V1为最大速度
V2为最小速度
由式中可以看出,流量与轧制速度成正比例关系,由于带材宽度不一样,在控制程序中原设计对带材分为二段,大于1200mm和小于1200mm,在实际引用中,效果并不理想,通过修改程序,将带材分为三段,可以更加精确控制,大于1200mm,900mm≤带材宽度≤1200mm及小于900mm,每段设有最大流量和最小流量,机组最大速度计最小速度固定,所以每段上,k和b的值是不一样的,即带材宽度不同,流量给定也不同。原设计上,每段的最大流量和最小流量在程序中设定以固定值,需要修改必须从程序中更改,但在实际引用中,根据工艺要求的不同,时常需要修改这两个值,为此,将每段的最大流量及最小流量的变量引致画面,操作人员可以根据带材宽度及工艺要求更改最大流量和最小流量的值,从而可以达到最好的平整液控制效果。
4.3 控制系统的硬件升级改造
湿平整控制系统,除了要控制总管流量外,还要控制其喷射阀门和保证整个喷射系统的压力恒定,这样既能达到最佳喷射效果,又能有效的避免平整液的浪费。
平整机喷射梁,根据控制程序要求将带材宽度分为三个区域,即大于1200mm,900mm≤带材宽度≤1200mm及小于900mm三个区域,每个区域都有单独的电磁阀进行控制,通过P05操作台上一个按钮控制启停,开几个区由程序根据带钢宽度自动控制,当带钢宽度大于1200mm时,开三个阀,大于900mm小于120mm时开两个阀,小于900mm时开一个阀。其中,无论带材宽度设为多少,只要按动启动按钮,中间区域必须喷射平整液,保证了平整液能够有效的喷射到带钢上。
原设计上,喷射系统使用的电机为工频电机,在轧制速度较快时,很难保证系统的压力稳定,为此,将工频电机改成变频电机,在增加一台小型变频器,同时在喷射总管上安装压力变送器,对变频器进行PID调节,压力由操作人员在HMI上设定,这样既保证了喷射流量控制,又保证系统压力的稳定性。
5 结束语
本系统运行稳定,控制方法科学合理,控制方式简单,自动化系统较高,通过优化改造,提高了平整液浓度的配比精度,实现了恒压力变流量控制要求,提高了板型质量,降低了生产成本,延长了轧辊使用寿命,大幅度降低了平整液的消耗,减少了操作人员的工作量,具有很好的推广及借鉴意义。
参考文献:
[1] 平整机电器技术组规格说明书[Z].72000-X-T314-714067.
[2] 李志兵.攀钢冷轧厂平整机组湿平整系统优化[J].四川冶金2003,25(5):10-11.
作者简介:黄立国(1979-),男,工程师,从事自动化控制系统的开发与维护工作。