CN103223423B - 一种走停式大侧压定宽机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种走停式大侧压定宽机的控制方法，应用在首钢京唐1580热轧定宽机控制***中。该控制方法中，控制完成水平对中的板坯通过定宽机挤压室时的速度为斜三角形波形；通过控制窗口切换定宽机入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制；在定宽机的主电机差2度离开拉伸角时，发出各辊道的启动信号；对板坯的头部和尾部分别进行跟踪；在利用GE公司PAC控制器中的整型参数的PID（比例-积分-微分）控制器实现压力控制时，采用先对控制器的输出值除以控制因子（实际采用整数10），然后再整定PID参数，提高了控制器的控制精度。本发明方法提高了轧制节奏和控制精度，应用在首钢京唐1580热轧定宽机的控制中取得很好的效果。

Description

一种走停式大侧压定宽机的控制方法

技术领域

本发明属于热连轧生产过程中大侧压定宽机的控制技术领域，具体涉及一种走停式大侧压定宽机的控制方法。

背景技术

板坯侧压定宽机（Slab Sizing Press，英文简称SSP，中文简称定宽机）作为热轧大侧压的调宽设备，在锻压状态下对板坯全长进行大的板坯宽度轧制，通过一道次侧压，最大宽度压下量可达350mm；而立辊轧机在碾压状态下对板坯进行轧制，经过1～5个道次的轧制，侧压量最大不超过100mm。作为水平轧机前面附设的立辊轧机只能小幅度的侧压和实现宽度自动控制(AWC)，采用效率更高的定宽机实现无级宽度压下。

由于定宽机对板坯是在锻压状态下进行轧制的，其金属的变形状态与立辊轧机截然不同，因此定宽机轧出的坯料前后切头切尾损耗小，即由过去的0.6%～0.7%减少到0.2%～0.3%，通过减少鱼尾大大提高了钢材的收得率（参考文件1：韩春英,赵蔚,苏兆发,雷智颖，《热连轧工艺中定宽压力机的性能特点》,鞍钢技术,2000.7）。另外，由于定宽机的宽度调节量大而广，这不仅增加了板坯连铸机平均浇铸宽度，而且为板坯连铸机的浇铸宽度由50mm加大到200mm，减少了连铸板坯宽度规格的种类，大大提高了板坯连铸机的生产能力和效果，同时对板坯连铸机的稳定操作起到了绝对作用。

首钢京唐1580热轧线包括有粗轧机R1，R2，与粗轧机配套的立辊轧机E1，E2，加热炉，定宽机（SSP），炉后除鳞箱（HSB）等等，图1是首钢京唐1580热轧线的部分布置图。D1、和D2为定宽机SSP的入出口辊道，D3、D4、D5、G1、G2和G3为粗轧机R1的入出口辊道。

如图1所示，定宽机位于除鳞箱和粗轧机R1之间。加热炉送出的经除鳞后的板坯，通过定宽机入口辊道运送到定宽机前侧导板；然后由定宽机前侧导板完成水平对中；再由定宽机入口辊道电机、入口和出口夹送辊及入口和出口导辊传送板坯进入并通过挤压室，最后挤压完成定宽的板坯经由定宽机后辊道向下游传送。在板坯经过挤压室的过程中，大侧压定宽机对板坯的侧压是靠两个对称运动的锤头模块对板坯的连续侧压，来实现板坯的调宽和板坯头尾的板形调节。锤头模块与板坯的接触面为平面，这就相当于用辊径为无穷大的立辊对板坯进行侧压。

定宽机的定宽方式是指定宽机的入口辊道和出口辊道以及入口夹送辊和出口夹送辊以步进的运动方式夹送板坯通过定宽机的挤压室，在挤压室内板坯经过主电机带动的锤头挤压。挤压模式中，依照入口夹送辊和出口夹送辊停止时，压下电机的行程是否改变而又划分为短行程模式和等宽模式。短行程模式是指板坯头部通过锤头时压下电机的行程逐步减小，而板坯尾部通过锤头时，侧压电机的行程逐步增大；等宽模式是指板坯通过锤头时压下电机的行程始终保持不变。

定宽机工作在挤压模式时，板坯通过挤压室的速度为定宽速度，定宽速度的波形是周期的等腰三角波波形，轧制节奏是一定的，不能增加。定宽机的入口辊道、入口夹送辊、定宽机出口夹送辊和定宽机出口辊道，根据单步步距参数的设定，依据定宽机入口下夹送辊或出口下夹送辊传动轴上的码盘对坯料的精确跟踪，在定宽机主电机旋转带动偏心轮旋转处于空闲角度范围内（20°与240°之间）完成步距带钢的精确输送和预设定位置的侧压。

发明内容

本发明针对现有定宽机的精度控制和轧制节奏控制问题，提出了一种走停式大侧压定宽机的控制方法。

一种走停式大侧压定宽机的控制方法，应用在首钢京唐1580热轧定宽机控制***中，包括如下步骤：

步骤1，控制完成水平对中的板坯通过定宽机挤压室时的速度为斜三角形波形；具体是，控制定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口夹送辊和出口辊道，在升速过程中，采用传动装置的极限加速度升速到设定的定宽目标速度，在减速时候，按照步进定位的要求以计算的斜率减速到0速，在0速时实现板坯定宽；

步骤2，通过控制窗口切换定宽机入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制；具体是，为位置跟踪提供控制窗口，利用板坯头部跟踪的控制窗口，靠入口夹送辊压力检得信号和检失信号的延时，切换定宽机入口导辊的位置控制和压力控制，之后，利用板坯尾部跟踪的控制窗口，靠出口夹送辊压力检得和检失信号的延时，切换出口导辊的位置控制和压力控制，使得入、出口导辊的位置和压力控制切换更可靠；

步骤3，在定宽机的主电机差2度离开拉伸角时，发出各辊道的启动信号；

步骤4，对板坯的头部和尾部分别进行跟踪，进行短行程模式的定宽控制；

步骤5，在利用GE公司PAC控制器中的整型参数的PID（比例-积分-微分）控制器实现压力控制时，采用先对控制器的输出值除以控制因子，然后再整定PID参数，提高了控制器的控制精度。控制因子实际采用整数10。

本发明提供的走停式大侧压定宽机的控制方法，通过将定宽速度改进为斜三角形波形控制，提高了轧制节奏；对板坯的头部和尾部分别进行跟踪，具有较好的控制精度，实现了头尾短行程的精确位置的定宽控制；整定PAC控制器中的整型PID控制器前，先对控制器输出值除以控制因子，再整定PID参数，提高了控制精度。本发明方法应用在首钢京唐1580热轧定宽机的控制中能取得很好的效果。

附图说明

图1是首钢京唐1580热轧线的部分布置图；

图2是本发明的走停式大侧压定宽机的控制方法的流程图；

图3是本发明控制方法中定宽机的主电机旋转运动的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

首钢京唐1580热轧定宽机控制***采用GE公司PAC控制器RX7i CPE040 CPU，主柜框架模拟量功能模块采用基于VME总线的MEN公司第三方模板，数字量模板采用GE公司PAC RX7i的；远程柜采用GE公司VersaMax I/O站***。首钢京唐1580热轧定宽机控制***主要完成的工艺功能有高压水坯料除鳞、板坯输送和夹送、板坯对中、板坯定宽装置的压力平衡、锤头更换以及工艺水冷却等。

定宽机控制***所涉及的硬件部件按照轧线上下游顺序排布，包括有：入口辊道、入口导辊、入口夹送辊、挤压室、出口辊道、出口导辊和出口夹送辊。

定宽机的入口辊道将加热炉送出的经除鳞后的板坯，运送到定宽机前侧导板；定宽机的入口导辊和出口导辊，以及入口夹送辊和出口夹送辊配合用于精确传送板坯进入和通过定宽机的挤压室，在定宽机的挤压室中通过锤头实现对板坯的逐段挤压定宽。定宽机的出口辊道将挤压完成定宽的板坯向下游传送。

本发明提供的一种走停式大侧压定宽机的控制方法，对现有的控制方法进行了改进，如图2所示，具体步骤如下：

步骤1：控制完成水平对中的板坯通过定宽机挤压室时的速度为斜三角形波形。将现有控制方法中定宽速度为等腰三角形波形控制，改进为斜三角形波形控制。

现有等腰三角形波形控制定宽速度的实现方式是：设置定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口夹送辊和出口辊道在升速时候的加速度和在减速时的加速度的控制方式相同，都依据板坯步进量采用变化的加速度。

本发明采用斜三角波形控制定宽速度的方式是：控制定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口夹送辊和出口辊道，在升速过程中，采用传动装置的极限加速度设置升速到设定的定宽目标速度，传动装置的极限加速度就是升速时候的最优加速度，本发明实施例中设置升速时候的加速度为2.2m/s²。在减速时候，控制定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口夹送辊和出口辊道，依据板坯步进量采用变化的加速度，按照步进定位的要求以计算的斜率减速到0速，从而在0速时实现板坯定宽。本发明方法采用斜三角波形控制定宽速度，能提高轧制节奏。

步骤2：通过控制窗口切换定宽机入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制。

现有控制方法中，定宽机的入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制的切换，单一依靠板坯的精确位置跟踪来实现。

本发明方法中为位置跟踪提供控制窗口，在利用板坯头部跟踪的控制窗口，利用入口夹送辊压力检得信号和检失信号的延时，实现定宽机入口导辊的位置控制和压力控制的切换，在板坯尾部跟踪的控制窗口，利用出口夹送辊压力检得和检失信号的延时，实现出口导辊的位置控制和压力控制的切换。所述的控制窗口是指板坯头部或尾部跟踪到轧线的某个坐标区域内。本步骤通过控制窗口切换定宽机入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制，使得控制精度更加精确。

步骤3：定宽机的主电机的控制，根据定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口辊道和出口夹送辊传动装置的响应特性，在定宽机主电机差2度离开拉伸角时，就提前发出各辊道（包括入口辊道、入口夹送辊、出口辊道和出口夹送辊等）的启动信号，从而充分的利用传动装置的步进能力。

如图3所示，为定宽机的主电机偏心轴运动的示意图，0°～20°为拉伸角范围，20°～240°为空闲角范围，在此范围板坯通过位置控制前移一次。240°～248.6°为安全角范围，在此范围设备安全，可进行缓冲。248.6°～360°为挤压角范围，在此范围，锤头击打板坯完成定宽。

步骤4：对板坯的头部和尾部分别进行跟踪，进行头尾短行程的精确位置的定宽控制。

由于板坯定宽自然伸展的影响，现有控制方法中采用通板的板坯跟踪方法，影响了板坯头部跟踪，特别是尾部跟踪的精度。

本发明采用头尾分别跟踪的控制方法，降低了因板坯定宽自然伸展对板坯跟踪的影响，从而提高了头部跟踪，特别是尾部跟踪的精度，实现了头尾短行程的精确位置的定宽控制。

步骤5：将PAC控制器中的PID控制器的输出值除以控制因子，然后再整定PID参数。

由于GE公司的PAC控制器中的PID控制器的比例增益参数、积分增益参数、微分增益参数、积分时间和微分时间以及PID控制器的输出均为16位的整型数据，如果利用GE PAC控制器自带的PID控制器进行实际过程闭环控制，在输出控制精度上将存在较大的偏差。

本发明将PAC控制器中的PID控制器的输出值除以控制因子10，提高控制精度。针对GE公司的PAC控制器中的PID控制器参数数据类型，增加参数的有效数字，提高控制精度，精确PID控制在压力控制中应用。

将本发明的控制方法在首钢京唐1580热轧定宽机进行试验，结果证明，本发明方法提高了轧制节奏，具有较好的控制精度，取得很好的实际效果。

Claims (1)

1.一种走停式大侧压定宽机的控制方法，应用在首钢京唐1580热轧定宽机控制***中，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，控制完成水平对中的板坯通过定宽机挤压室时的速度为斜三角形波形；具体是，控制定宽机的入口辊道、入口夹送辊、出口夹送辊和出口辊道，在升速过程中，采用传动装置的极限加速度升速到设定的定宽目标速度，在减速时候，采用变化的加速度，按照步进定位的要求以计算的斜率减速到0速，在0速时实现板坯定宽；

步骤2，通过控制窗口切换定宽机入口导辊和出口导辊的位置控制和压力控制；具体是，为位置跟踪提供控制窗口，利用板坯头部跟踪的控制窗口，靠入口夹送辊压力检得信号和检失信号的延时，切换定宽机入口导辊的位置控制和压力控制，之后，利用板坯尾部跟踪的控制窗口，靠出口夹送辊压力检得和检失信号的延时，切换出口导辊的位置控制和压力控制；所述的控制窗口是指板坯头部或尾部跟踪到轧线的某个坐标区域内；

步骤3，在定宽机的主电机差2度离开拉伸角时，发出各辊道的启动信号；

步骤4，对板坯的头部和尾部分别进行跟踪，进行短行程模式的定宽控制；

步骤5，在利用GE公司PAC控制器中的整型参数的PID(比例-积分-微分)控制器实现压力控制时，采用先对控制器的输出值除以控制因子，然后再整定PID参数，控制因子采用整数10。