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热卷箱控制技术

日期: 2018-01-03
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热卷箱是设置在热连轧带钢生产线的粗轧机和精轧机之间的关键设备。其作用主要有:(1).减少中间坯的头尾温差;(2).降低中间坯的温降速度;(3).精轧连轧机组实现等温恒速轧制。这些作用均有利于热轧薄规格极限材的轧制,能够提高产品控制品质。
    热卷箱工作原理:中间坯经入口导槽及偏转辊导入上、下弯曲辊之间的辊缝进行弯曲,当带坯头部冲击成形导板后,形成卷眼。随着中间坯的继续送进,卷径不断加大,并与1号托卷辊接触,直至卷取结束。原带坯尾部成为带坯头部,开卷器插入带卷外径与带头之间进行开卷,1号托卷辊反转,将带坯送入夹送辊,夹送辊夹紧带坯将其送向精轧机组进行轧制;钢卷无芯移送机构将钢卷从1号托卷辊移送到2号托卷辊继续放卷,直至放卷完毕。当钢卷在2号托卷辊上继续放卷时,热卷箱又可进行下一块中间坯的卷取。
    根据热卷箱工作原理,其本体设备可分成卷取站和开卷站两部分。卷取站设备包括入口导槽及偏转辊、弯曲辊、弯曲辊辊缝调节装置、成形辊与1号托卷辊、稳定器;开卷站设备包括1号托卷辊、开卷器和插入臂、推卷器、2号托卷辊、保温侧导板、夹送辊与开尾辊。热卷箱在卷取时,除热卷箱本体设备外,控制还将涉及到R1(R2)粗轧机、延迟辊道和热卷箱入口侧导板;热卷箱在开卷时,控制还将涉及到剪前侧导板、剪前辊道、飞剪、除鳞箱前辊道、除鳞箱、除鳞箱辊道、除鳞箱后辊道和精轧机。
 
热卷箱控制技术
    热卷箱区域设备组成示意图
    我们设计的热卷箱控制系统具有以下特点:
    1、具有直通、卷取、卷取仿真和直通仿真四种工作方式。通常,热卷箱处于卷取方式,即卷取自R1(R2)粗轧机的中间坯,然后开卷馈向精轧机进行轧制;当热卷箱的部分设备出现局部故障无法卷取或开卷时,热卷箱能快速切换到直通工作方式(此时R1(R2)尚未开始轧制末道次),即将来自于R1(R2)粗轧机的中间坯不经卷取而直接馈向精轧机进行轧制。直通与卷取工作方式的相互切换由热卷箱操作工完成。卷取仿真和直通仿真方式仅用于设备调试和设备检查。通常,当设备检修结束或接班检查时可使用此功能来确认热卷箱设备的状态是否正常。当热卷箱处于仿真工作方式下时,热卷箱设备的速度、位置和动作顺序等全过程均会模仿正常卷取和开放卷过程,以便确认热卷箱和相关区域设备工作的正确性。热卷箱直通工作方式也可实现仿真控制。热卷箱仿真时可由热卷箱操作工选择热卷箱单独或连同R1(R2)粗轧机、延迟辊道或飞剪一同进行仿真。

2、热卷箱基础自动化系统可自动识别来自于R1(R2)粗轧机末道次轧制的中间坯是长坯还是短坯,并能完成相应的自动卷取控制过程。当卷取长坯时,热卷箱与R1(R2)粗轧机形成连轧连卷控制过程。

3、热卷箱在卷取方式下可实现双站(卷取站和开卷站)同时工作,即前一中间坯带卷传送到2号托卷辊并在该处放卷,此时的卷取站可同时卷取来自R1(R2)粗轧机的另一中间坯。在生产节奏较低时,可只使用单站工作,即在1号托卷辊上完成中间坯卷取和开放卷的全过裎,此时的2号托卷辊仅起到辊道传送作用。

4、热卷箱卷取站设备有手动、自动卷取控制功能,开卷站设备有手动、半自动和自动开放卷功能。卷取站通常使用自动卷取功能。此时热卷箱基础自动化系统可由轧件跟踪功能根据R1(R2)末道次轧制时的中间坯所处的位置按预先所确定的控制顺序自动控制热卷箱卷取站各设备(含R1(R2)粗轧机、延迟辊道和热卷箱入口辊道)的速度、压力、位置和动作顺序,将中间坯卷取成钢卷。开卷站的自动工作方式是指当中间坯卷取完毕后,由热卷箱基础自动化系统自动启动开放卷过程,即卷取与开放卷过程之间不停顿:半自动工作方式是指中间坯卷取完毕后,热卷箱卷取站设备将处于停止状态,待操作工确认无误后再手工启动开卷过程,此后的开放卷过程均为自动。采用半自动开卷工作方式以便于操作工确认卷取后的中间坯带卷的对中、尾部定位状况。因此,通常开卷站使用半自动工作方式。卷取站和开卷站的手动功能均用于设备调试和检查以及设备突发故障状态下的钢卷卷取和开卷控制,正常生产不应使用此种工作方式。

5、卷取站和开卷站的设备均有手动操作优先功能,即在自动工作方式下不切换工作方式而直接手动操作和控制设备,以便快速调整设备的速度、压力、位置等,以求达到高质量的卷取和开放卷这一目的。在自动工作方式下,弯曲辊辊缝、穿带速度、卷取速度、侧导板和稳定器开口度以及开卷速度基准值由操作工设定;当选择了PCB功能,弯曲辊辊缝、穿带速度、卷取速度、侧导板和稳定器的开口度基准值将由二级自动化系统中的热卷箱设定数学模型自动计算,然后传送至基础自动化级执行。
热卷箱插入臂浮动压力和上夹送辊压紧力等设定值是可变的。在开放卷时由热卷箱PLC自动控制切换,以便于上述设备动作准确,满足开放卷的工艺要求。
热卷箱1号托卷辊下落速度根据中间坯钢卷的大小由热卷箱PLC自动控制切换,以便实现稳定卷取。

6、热卷箱基础自动化级具备对开卷站至精轧机入口前设备的自动锁定功能(Block Bar)。在直通状态下中间坯抵达夹送辊前或在卷取方式下开卷前,若因中间坯头部温度过低,致使过程计算机计算出的轧制负荷超出精轧机能力或此时热卷箱下游设备出现故障,则热卷箱基础自动化系统应自动启动该功能,锁定热卷箱开卷站至精轧机入口前的设备,使中间坯停止在夹送辊前(直通方式下)或中间坯钢卷停留在1号托卷辊上(卷取方式下),等待处理。另外,在开放卷过程中或在直通方式下中间坯头部己通过夹送辊,若热卷箱下游设备出现故障,只要精轧机未咬钢,热卷箱PLC也锁住上述区域设备。当上述锁定功能启动后,给出报警信号,指出故障原因和故障区域。所谓热卷箱下游设备包括剪前侧导板、剪前辊道、飞剪、除鳞箱前辊道、除鳞箱辊道、除鳞箱后辊道、精轧机(含侧导板、活套、压下、速度、板形控制)、层流冷却和地下卷取机系统。

7、热卷箱1号托卷辊可实现振荡功能。当中间坯带卷卷取完毕、在开卷之前,若下游设备出现故障或过程计算机计算出的轧制负荷超出精轧机能力时,在锁定开卷过程后,可由操作工启动1号托卷辊做正反向低速转动,以便中间坯带卷与1号托卷辊相接触的外表面不产生严重的黑印。在较短时间内,若下游设备故障排除后,可由操作工手工启动自动开放卷过程,用飞剪切掉温度较低的外圈部分,继续送往精轧机进行轧制。

8、只要已开卷的中间坯未咬入精轧机,开卷站设备应具备手动单独操作反向自动卷取功能。但此时的中间坯温度应适当,并且在1号托卷辊上的钢卷应未放完并有一定重量。

9、热卷箱卷取站设备具有自动安全连锁控制功能。在卷取过程或直通方式下中间坯在卷取站范围内时,若R1(R2)区域产生急停、快停或跳闸时,热卷箱卷取站将停止转动,并给出报警信号,同时指出故障区域和故障原因。

10、热卷箱开卷站至精轧机入口间的设备也具有自动安全连锁控制功能。若热卷箱区域的钢卷已开卷但未放完,则当精轧机系统快停、急停或跳闸或此时卷取机己咬钢并且卷取机系统快停、急停或跳闸,热卷箱上述区域设备将停止转动,并给出报警信号,同时指出故障区域和故障原因。

11、热卷箱外冷却水能实现区域间歇式喷淋冷却自动控制。

12、热卷箱卷取站和开卷站具有快停和急停功能。快停封锁速度基准,使设备停止动作:急停应使电气传动设备主回路开关分闸。

我们的热卷箱基础自动化级的主要功能如下:
热卷箱区域中间坯跟踪
热卷箱区域设备顺序控制
卷取站自动与手动控制
开卷站半自动、自动与手动控制
热卷箱设备手动优先控制
热卷箱区域设备仿真控制
中间坯带卷椭圆套修正控制
热卷箱区域设备速度、张力、位置和压力基准值计算
热卷箱区域设备的速度、位置和压力控制
热卷箱区域设备速度协调控制
R1(R2)中间坯厚度计算
弯曲辊辊缝基准设定计算
中间坯钢卷卷径计算
热卷箱外冷水间歇式控制
热卷箱定位设备调零控制
热卷箱区域热金属检测器测试控制
中间坯带卷开卷封锁控制(Block Bar)
1号托卷辊振荡控制
中间坯带卷反卷控制
热卷箱卷取站和开卷站设备安全连锁控制

卷取、开卷过程典型曲线
热卷箱区域轧件跟踪是热卷箱基础自动化系统所完成的基本工作之一,通过轧件跟踪功能,热卷箱PLC能够识别R1(R2)粗轧机至精轧机之间的中间坯或中间坯带卷的所在位置,由此按热卷箱工艺要求控制热卷箱和与其相关设备的速度、位置、压力和动作顺序等,从而完成中间坯的卷取、开放卷全过程。
下面分别给出了热卷箱卷取和开卷过程的速度制度:
 
热卷箱控制技术
自动卷取过程速度曲线
 
热卷箱控制技术
自动开卷过程速度曲线



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