冷連軋機輥縫自動標定原理及應用

摘要：冷連軋機輥縫自動標定是液壓輥縫控制中精度要求最高的環節之一，2007年鞍鋼股份有限公司新建1 450 mm冷軋機采用德國Siemens公司TDC控制系統，實現了輥縫自動標定功能。作者從應用角度分析了軋機輥縫自動標定的分類與過程，闡述了軋機輥縫自動標定時，如何實現相對軋制力、輥縫位置、輥縫傾斜的零點標準，同時，對現場標定過程出現的典型故障進行分析并提出解決方法。實踐證明通過輥縫自動標定，可以提高軋機HGC精度，保證成品帶鋼的厚度要求。

　　關鍵詞：冷連軋;TDC自動控制;輥縫標定;軋制力控制

　　在軋機正常軋制帶鋼前，更換工作輥或支撐輥后使整個軋機的軋制線發生了改變，所以必須對軋機液壓輥縫控制系統進行機架液壓輥縫零點標定，通過標定可以獲得軋制力、輥縫位置、輥縫傾斜的零點標準，只有獲得以上3種變量的零點標準，軋機才能實現正常軋制時HGC系統的自動控制功能?？梢哉f機架液壓輥縫標定是軋機進行液壓HGC不可或缺的前提，是實現冷連軋生產高精度成品的必要條件。本文立足于2007年鞍鋼股份有限公司新建1 450 mm冷連軋機調試實踐經驗，針對其它生產線冷軋機輥縫自動標定過程進行完善與精簡，從輥縫自動標定的技術原理出發，介紹1 450 mm冷連軋機標定過程，為生產順行提供依據和保證。

　　1 輥縫標定理論基礎

　　軋機機架液壓輥縫標定是建立在軋機彈跳方程的基礎上。

　　彈跳方程：h=S0+(P-P )/K (1)

　　式中，h為軋件出口厚度;S0為空載輥縫;P為軋制力;P0為影響輥縫的軋制力極限值;K為軋機剛度。

　　如圖1所示，軋件塑性線斜率為，軋機彈性線斜率為K。當某種因素影響軋件塑性線由B變化到時，為保證軋機出口帶鋼厚度h不變，需調整軋機輥縫△S，使軋機彈性線由A變化到A’。厚度控制的基本原理是：無論軋制過程如何變化，總使軋機彈性線A與塑性線B相交于等厚軋制線C0軋制力在作用的過程中有一個從小到大的過程，對輥縫的影響會從大到小變化，在軋制力相對較小時，輥縫變化呈非線性，當軋制力達到P0時，輥縫變化開始呈線性趨勢。而這種影響是通過軋制力作用在軋輥兩端產生的，輥縫的非線性段計算方法如下：

　　SP=CP×(P—P0) (2)

　　式中，s 為軋制力對輥縫的影響值;C 為軋制力對輥縫影響的補償系數，當P>P。時，進入線性段后則C 為0[3]。

　　通常在軋制前啟動輥縫標定功能，將軋輥按初始壓力P。壓靠到一定程度，并將此時的輥縫.s。確定為軋機調整的零輥縫。通過輥縫標定將圖1中曲線的非線性部分進行處理，把s 前面非線性段去除，實現在正常軋制時軋制力和輥縫之間的線性化。

　　2 輥縫標定測量系統與軋制線標定

　　2.1 輥縫標定測量系統

　　鞍鋼1 450 mm冷連軋機輥縫標定測量系統主要包括：液壓缸位置檢測和軋制力檢測系統。其中，液壓缸位置檢測元件主要采用日本Sony公司位置傳感器，該位置傳感器精度達到0.001 mm，可以精確檢測輥縫標定時液壓缸桿的具體位置。軋制力測量系統采用德國HYDAC公司的壓力傳感器，它利用液壓缸油腔將液壓油壓力傳遞給壓力傳感器，測量到的壓強與相應活塞面積相乘，得到實際軋制力，這種壓力傳感器工作穩定，其精度完全滿足現場要求，被廣泛應用在輥縫標定軋制力測量系統中[3]。

　　2.2 軋制線標定

　　軋制線標定是輥縫標定的前提。軋機正常生產時，應保持一個穩定不變的軋制線，使帶鋼始終處于同一水平高度進行軋制，但是更換機架軋輥以后則會影響軋制線的位置，因此需要重新調整軋制線到原定位置[5]。鞍鋼1 450 mm冷連軋機軋制線標定時，按照軋機各個部件數據計算軋制線的調整高度，其計算和調整過程通過Siemens公司的PCS7系統中S7實現，軋制線標定原理如圖2所示。

　　為了準確控制軋制線調整精度，軋制線調整裝置采用梯形臺和精調斜楔組合來調整軋制線高度。其中梯形臺共有6級臺階，通常首階高度為40 mm，其余臺階高度為30 mm;精調斜楔的移行距離與高度調整量之比為20：1。

　　軋制線高度

　　Hpassline=H一(DBR/2+DIR+DWR)+△H (3)

　　式中，H為支撐輥軸承中心線到軋制線距離;DBR為支撐輥直徑;DIR為中間輥直徑;DWR為工作輥直徑;△H為輥徑偏差。

　　梯形臺水平調節量(粗調)

　　Swedge =(Hpassline-H1)H0× 130 (4)

　　式中，H1為首階高度;H2為其余臺階高度;130 mm為臺階長度。