基于轧钢活套自动控制系统的研究与应用

摘要：活套是轧钢过程中重要设备，合理起套高度和张力控制会使两架轧机平稳轧制，避免拉钢或者堆钢现象。本文介绍了活套控制原理和过程，并重点介绍了模糊高度控制，此法可以达到精确控制。文章对于轧钢控制设计及应用有着很大借鉴和参考价值。

关键词：高度控制；张力控制；速度级联

概述

恒定活套量和小张力轧制是现代热连轧精轧机组的一个基本特点。在轧制过程中，由于主传动系统总是存在着动态咬钢速降，在稳定轧制阶段又总是存在着各种外部干扰，不可能始终保持各机架之间的速度匹配关系，设置活套的主要目的，就是在于检测到这些偏差，进而通过高度调节吸收这些活套量，使得生产正常稳定。此外，因为在热连轧轧制过程中，轧件温度很高，若受到太大的张力，其张应力就有可能超过金属的流动极限，使带钢受拉（拉窄，变薄）变形和尾部失张厚跃等一系列降低成品质量的不良后果，而活套装置的另一个作用就是使带钢保持恒定的小张力。

1.活套控制原理及过程

1.1活套控制

活套形成期完成，进入活套控制阶段， 此时，活套控制积分部分解锁，系统按正常的级联方向，对所有与此轧件有关的机架进行实时速度校正。

从级联控制的角度看，活套的PI调节相当于不断修改下游机架的R因子来改变上游机架的速度，而R因子随着下游机架轧制能力的改变而改变，轧制能力的改变又是由上游机架送来的轧件的尺寸和温度的改变引起的。下游机架R因子的减少量是活套高度变化的体现，由于钢坯的各部分在轧制中温度和尺寸的变化，使轧制能力和速度关系发生变化，因此必须记忆钢坯头部离开时的最佳速度关系，以确保整支钢坯安全通过。这个记忆值在钢坯尾部离开上游机架时被取消。

当发生一些异常情况，如操作员手动修改速度关系、活套超出活套警戒高度或轧件长时间超出活套扫描器扫描范围时，速度自动校正被锁定。

1.2活套控制中的轧机速度级联系统

轧机速度的设定是由轧机速度级联系统来完成的，它是由上游主速度参考值、上游比例调节级联值和下游比例调节级联值三部分组成【2】。活套控制中的速度级联信号的分配关系如图1所示。

上游主速度参考值是在成品机架出口速度设定的基准上向上游分配的，然后根据R因子按如下计算公式向前推算各工作轧机速度：

N-1_MCCU=N_MCCU/N_R

上、下游比例调节级联分别向上游和下游传递调节量，调节量值由自动活套控制产生。整个传递过程由顺序控制发出的L4逻辑信号控制。

它们的计算公式：

上游比例调节级联值： N-1_PCCU=N_PCCU/N_R+N_LPROPU

下游比例调节级联值： N_PCCD=[N-1_PCCD+N_LPROPD]×N_R

其中：

R为R因子

MCCU为上游主速度级联值

PCCU为上游比例调节级联值

LPROPU为自动活套控制产生的上游比例调节值

PCCD为下游比例调节级联值

LPROPD为自动活套控制产生的下游比例调节值

最后得到的速度参考值为N_MATSP=N_MCCU+N_PCCU+N_PCCD，此速度值直接送到传动系统。

2.活套液压伺服系统

同传统的电动、气动驱动方式相比，液压驱动具有结构简单、组成方便、易于实现自动控制和适宜大功率的场合等特点，活套控制是利用液压伺服控制系统，控制伺服液压缸，驱动活套装置升降来实现活套高度自动控制和张力自动控制的。由于液压活套控制系统的重要性，其液压系统执行机构设置了冗余，即活套阀台设置了A、B两套伺服阀，正常时使用A组阀，若A组阀故障，在线切换至B组阀，不影响正常生产。

阀站下方P口连通液压站的系统供油油路，用于为活套系统提供液压动力，T口连通液压站油箱，用于回油。阀站右方的P口，T口，X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P以及伺服阀控制油路X是否正常。

阀站上方A口连通活套液压缸无杆腔，B口连通活套液压缸的有杆腔。过滤器DPS1对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤，如果过滤器堵塞，应当及时更换。阀站的P口手动阀主要用于检修时把该阀站的系统供油油路断开。油压传感器SP1和SP2安装于阀站外油管路上，用于检测活套液压缸无杆腔和有杆腔油压。

图1 活套阀站的原理图

3.结论

活套控制技术是当前带钢热连轧过程控制的关键技术，关系到带钢产品的重要参数。莱钢1500带钢结合现场实际应用对精轧机活套实现双重位置检测保护及油压系统的改造，控制稳定，故障率低，为企业减少废钢提高企业效益提供了技术保障。

参考文献：

[1]周沛.热轧带钢活套控制系统设计与实现[J].电气自动化，2005（02）.

[2]李辉.太钢热连轧活套控制系统的设计与实现[J].山西冶金，2011（02）.

作者简介：张稳军（1973-），男，毕业于中国地质大学，工程师，主要研究方向为轧钢现场技术管理。