活套在熱軋帶鋼廠的應用

..活套在熱軋帶鋼廠的應用李偉超〔日照鋼鐵2150帶鋼廠XX日照276806邵永生〔日照鋼鐵2150帶鋼廠XX日照276806摘要：活套的主要作用是緩沖金屬流量的變化,防止迭軋造成廢鋼；同時發(fā)出信號調節(jié)上游機架的軋制速度以保持恒定的秒流量；其次,帶鋼在一定范圍內保持恒定小張力,防止因張力過大引起縮頸現象,造成寬度不均甚至拉斷。關鍵詞：活套、轉矩、編碼器、張力、摩擦力、壓力傳感器、PDA曲線APPLICAIONOFLOOPERINHOTSTRIPMILLLiWei-ChaoShaoyong-shengAbstract：LooperIsUsedToTensionTheStripBetweenFinishingMillStands.InOrderTostoreConstantStock,ItTransmitRelevantDataToTheSpeedControlSystemOfMainDrives.AndControllconstanttentionUsevalve.Keywords：Looper、Torque、Encoder、Tention、Friction、PressureTransduce、PDA活套控制在熱軋帶鋼廠整個控制系統中屬于受影響的因素最多因而控制最復雜的控制之一,也是精軋機最重要的設備之一；2150熱軋項目的機械設備由一重提供,控制系統是由德國西門子公司承包,以下對2150精軋機活套控制系統作一介紹。1、活套的功能1.1儲存套量及活套高度控制通過活套高度的變化在軋機之間儲存一定的套量,以緩沖帶鋼金屬流量的變化,同時根據檢測的套量變化對上游機架速度進行相應的調節(jié)補償,糾正實際軋制中秒流量不相等的問題,維持套量〔活套高度不變。1.2恒定的小張力控制在進行套量閉環(huán)控制的同時,張力閉環(huán)控制是活套控制中另一項不可或缺的功能,既為了實現在軋制過程中帶鋼保持恒定小張力,防止張力過大造成拉窄現象的出現,造成寬度不均的質量問題,根據活套實際角度通過公式計算出需要的轉矩大小,再通過伺服閥調整液壓壓力意以實現活套對鋼帶的恒定小張力。2、活套控制系統組成及各部分的作用采用西門子的TDC控制器〔機架型號UR5213CPU型號CPU551參數：64bitRISC處理器266MHZ時鐘掃描32Mbyte緩存區(qū)作為活套的邏輯控制和模型計算,以實現對活套得控制。絕對值編碼器,型號HMG11-S-13-Z0參數：12bit,檢測活套的實際角度,以實現活套的閉環(huán)控制。壓力傳感器,型號HDA3840-A-400-000400bar,檢測液壓缸活塞兩側壓強來計算出活套得轉矩用于張力閉環(huán)控制。伺服閥的型號：D661MOOG,通過伺服閥來調整液壓缸所受的壓力。同時伺服閥給控制器發(fā)出閥芯反饋信號,維護人員可通過閥芯反饋來判斷伺服閥的工作情況。3、活套液壓驅動系統組成及驅動原理為了保證活套的可靠和響應的快速性,選擇兩組伺服閥并聯使用,其工作模式有4種模式可通過HMI任意選擇,分別為：1模式、2模式、1+2模式、2+1模式,1+2模式和2+1模式中的前一組閥為主驅動閥組,后一組閥為輔助驅動閥組,在主驅動閥組無法提供所需壓力時輔助驅動閥組協助控制,最終達到所設定的轉矩值。圖〔1如圖〔1所示伺服閥控制的主油路上安裝有受液壓鎖控制的液控單向閥,此液壓鎖在選到手動或自動控制模式時得電將液控單向閥的油路打開,使伺服閥對液壓缸進行控制,選擇到OFF控制模式時液壓鎖失電將主油路鎖定停止動作。在主回路上另外安裝有溢流閥對系統進行壓力保護另外在急停或快停產生后可以通過控制溢流閥上的卸荷線圈使系統快速卸荷將活套落下。4、活套控制系統基本計算方程4.1軋機間帶鋼套量計算如圖〔4圖〔4其中：綜上：由式〔1-6可知,活套套量ΔL是活套輥擺角的三角函數,即：式〔1-6所示的表達式比較復雜,為了分析活套量ΔL與之間的變化規(guī)律,將F〔在附近進行泰勒展開,即：當=時,ΔL=0,F〔=0,且F〔=0。如果忽略高階小項,那么活套量ΔL與之間的數學關系可以簡化為4.2活套自重轉矩計算在活套張力閉環(huán)控制環(huán)節(jié)活套本身重力值的計算非常重要,如圖〔5所示圖〔5GE:活套重量〔kgg:重力加速度9.807m/S2P:活套主軸中心到活套重心的距離〔mmX:活套角度〔degXP:重心偏差角[deg]〔Differentialabsolutevalueofthecenter-of-gravityangle5.3機架間帶鋼重力計算機架間帶鋼質量計算如圖〔6gb=BD*BB*<L1+L2>*RHOgb:帶鋼質量[kg]BB:帶鋼寬度[mm]BD:帶鋼厚度[mm]L1,L2:活套到軋機的距離<F1orF2>[mm]RHO=7,7kg[kg/dm3]<鐵的密度>圖〔6平衡機架間帶鋼的轉矩值如圖〔6MB=KMB*gb*g*R1*cos<x>MB:平衡帶鋼的轉矩值[Nm]KMB:帶鋼質量的模型因數[1]gb:帶鋼質量[kg]R1:活套臂的長度[mm]X:活套角度[deg]根據經驗KMB被設置在0.5到2.0之間4.4帶鋼彎曲轉矩計算MD=SW*KMD*BB*BD*BD/<L1+L2>*R1*cos<X>MD:彎曲轉矩[Nm]SW:熱穩(wěn)定性[N/mm2]KMD:帶鋼彎曲因數BB:帶鋼寬度[mm]BD:帶鋼厚度[mm]L1,L2:活套到軋機的距離<F1orF2>[mm]R1:活套臂的長度[mm]X:活套角度[deg]5.5帶鋼張力值計算綜合各圖示MZ=BZS*<SZ*BD*BB>BZS<X>=KCT*BZ<X>+<1–KCT>*BZ<AP>BZ=MBZ/FZUGMBZ=-<MZ1+MZ2>MZ1=R1X*F1Y+R1Y*F1XMZ2=R1X*F2Y+R1Y*F2XFZUG=FZ1+FZ2=SZ*BD*BMZ：帶鋼張力轉矩BZS：穩(wěn)定帶鋼張力因數BB:帶鋼寬度[mm]BD:帶鋼厚度[mm]SZ：單位帶鋼設定張力值〔N/mm2KCT:固定張力因數BZ：帶鋼張力因數[mm]MBZ：補償張力的轉矩[Nm]FZUG：活套輥受F1、F2兩側帶鋼總拉力[N]FZ1、FZ2：受軋機F1、F2方向的拉力[N]5.6活套輸出總轉矩值如圖〔7MG=MO+ME+MB+MZ+MDMG:總轉矩[Nm]MO:轉矩偏差值[Nm]ME:活套自重轉矩[Nm]*MB:帶鋼重力轉矩[Nm]*MZ:帶鋼張力轉矩[Nm]MD:彎曲帶鋼轉矩[Nm]圖〔75、活套控制：分為起套控制、小張力控制、落套控制5.1起套控制〔1活套起套的邏輯控制信號通過檢測軋制力的辦法來控制起套。當Fn+1軋機咬鋼后軋制力會有一定的突變值,這個突變信號就作為了活套起套的邏輯控制信號?！?活套起套的控制原理活套邏輯控制信號發(fā)出起套命令后,活套控制器給伺服閥加一較大的定量活套起套控制信號使活套快速起套與帶鋼接觸,然后按上位機給定的活套高度和活套張力進行閉環(huán)控制如圖PDA1所示?；钐讖臋C械零位角以下的位置上升到工作位置一般需要0.2s-0.4s,此時帶鋼仍處于松弛狀態(tài),一方面活套輥會越過設定角度繼續(xù)上升繃緊帶鋼,另一方面會給上游機架發(fā)送速度調節(jié)量使套量趨向于設定套量。張力值到達設定值的瞬間速度調節(jié)投入工作如圖PDA2所示。此時張力環(huán)和位置環(huán)雙重控制。圖PDA1圖PDA2圖〔3活套起套過程示意圖5.2小張力控制過程小張力軋制階段是指帶鋼被咬入之后,并在機架之間建立起小張力,處于穩(wěn)定連續(xù)軋制的階段,該階段所占的時間約為整個連續(xù)軋制時間的95%,此階段活套輥擺角在活套高度調節(jié)器的作用下,在設定角度附近波動,而帶鋼張力在給定張力值周圍有微小波動。5.3落套階段在帶鋼尾部離開軋機前,活套輥必須降至機械零位以下,以免翹起的帶鋼尾部被高速甩出去,發(fā)生折疊事故。當帶鋼尾部離開上游機架,因為負荷消失,采