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1、18武钢 CSP 生产线的液压活套控制系统杨立辉 叶 盛 杨 洲（武钢股份条材总厂 CSP 分厂专检二站）【摘 要】武钢 CSP 生产线是设计年产量 240 万 t 产品厚度为 0.812.7mm，产品宽度 9001600mm。其中轧机采用了工作辊弯辊系统、自动厚度控制、液压辊缝控制、自动宽度控制、自动活套控制、自动张力控制、轧制润滑等先进的控制技术。这些技术不仅使武钢 CSP 产品稳定轧制得到保障，而且使产品具有更好的板形质量。本中重点介绍武钢液压活套的自动控制。【关键词】武钢 CSP 活套 张力1.液压活套装置1.1 液压活套的结构武钢 CSP 生产线精轧机组为紧凑式 7 机架四辊 CVC
2、+（Continously Variable Crown）轧机，机架间距 5.5m，F1F5 为普通液压活套，F6 为张力差活套。活套机械部分：活套基本上由以下几个部分组成：活套轴、传动侧和操作侧轴承支座、带轴承座的活套架、内水冷却式活套辊、液压缸。传动侧和操作侧活套轴及活套辊上的轴承是耐磨轴承。活套轴的传动侧和操作侧都安装有停止块，以限制活套旋转动作的范围。活套两边的上、下都有销孔，用来定位.液压部分见图 1。图 1 活套液压图每个活套都由两个并行的伺服阀（A,B）进行液压缸的控制进行起落，每个伺服阀又由单独的截止阀进行油路关闭.伺服阀的控制有四种组合控制模式，即 A 阀单独控制，B 阀单独
3、控制，A 阀优先控制（即A 阀快速响应，当调节满幅度时，再 B 阀分担余下调节量与 A 阀一起控制） ，B 阀优先控制（与 A 阀优先控制相反） 。这样既保证了液压控制的响应速度，又保障在一个回路出现问题是不会影响系统工作。电气部分:所有液压活套在轧机的操作侧都装有角度编码器来检测活套的角度，其检测值用于位置控制的反馈输入，每个液压缸的两侧有装有 350bar 的压力传感器进行活套压力的检测，其检测值用于普通PI 控制中张力控制的反馈输入。张力差活套在活套辊下装有压头，进行压力检测，其检测值用于 ILQ(逆线性二次型)控制中张力控制，以及作为自动水平控制和活套平直度控制的反馈输入。活套电气控制
4、系统19图见图 2。图 2 活套电气控制1.2 液压活套的功能活套位于精轧机架间，活套控制的作用是使得机架间带钢的秒流量保持恒定和使带钢张力保持恒定。正常轧钢时，精轧机架间带钢秒流量是恒定的即：h i-1Vi-1=hiVi-1（式中：h 为相应机架的带钢厚度，V 为相应轧机的速度） ，如果后机架带钢的秒流量大于前机架，会造成带钢张力太大，将带钢拉断，如果后机架带钢的秒流量小于前机架，可能会造成机架间带钢产生叠轧或堆钢，严重时甚至发生轧辊断裂。如果机架间的秒流量不平衡时，反应在活套上，则活套角度和压力会发生变化，活套控制给活套前机架提供速度补偿值，通过闭环控制可以保持各机架的速度匹配，同时，通过
5、活套的张力控制调整活套的高度可以保持带钢张力恒定。2.液压活套的自动控制2.1 液压活套的相关参数与计算活套自动控制中涉及活套承受的力矩、机架间的张力和活套提升的高度等重要参数处理，通过对活套装置进行简化（如图 3）可以计算出相关参数。a 活套力矩计算：活套所承受的力矩 Tref随着活套动作过程即状态变化而发生变化。可以计算知道活套力矩计算分三种情况：起套时：T ref=活套重力矩+加速力矩+偏差值套高控制开始前：T ref=活套重力矩+偏差值套高控制开始后：T ref=带钢张力矩+带钢弯曲力矩+带钢重力矩+活套重力矩+偏差值。b 带钢张力计算：带钢张力是通过安装在活套液压缸活塞侧和活塞杆侧的
6、压力传感器检测的压力计算出来的。但是对于张力差活套来说，其带钢的张力也可以通过安装在活套辊下的压头检测的压力计算出，通常情况下，通过压头算出的张力用于活套控制，用传感器算出的张力用于备用和显示。在活套的系统中液压缸的力矩与活套的力矩相等，即;T*L=T*R-J*dw/dt;TR=TL=l2*FL*cos(+-);TR -活套液压缸产生的压力矩；20J-活套惯量；w-活套角速度。图 3 活套装置简化图2.2 PI 控制：PI 控制功能在 PLC 中的 PI 控制模块中实现。其中包括张力控制和套角控制。带钢张力控制是活套控制系统根据活套的角度（即套高）变化来输出一个前机架的速度补偿值，轧机速度控制
7、系统接收到补偿值后对前后机架的速度进行自动控制，从而实现张力控制，是开环控制。套角控制（套高控制）是根据活套的角度以及角速度计算出力矩参考值并转换为活套液压缸的压力参考值，通过与实际压力进行比较并输出给液压控制系统，从而实现套角控制，是闭环控制。其中，张力控制与套角控制是两个分开的部分，两个可实行单独控制，互不影响。2.3 时序控制a.起套控制：当板坯进入除鳞机，套角和压力控制就启动，活套提升到等待位。后机架咬钢时，前机架活套以一个固定速度通过位置控制上升趋接触板坯。位置控制的输出值是以一个最大角度确保压力控制能够在高速下产生足够的动力让活套加速。同时两个相邻机架对轧机速度进行预调整，帮助板坯
8、进入下个机架时活套的升起。在活套接触在带钢前完成起套控制。在升套初始阶段，带钢由于动态速降形成最大套量，而活套以最大速度起套，活套臂迅速上升，进入套高闭环控制。这时动态速降正在逐渐恢复，但是套高闭环系统在套角上升到设定角度之前一直给上游机架进行速度补偿，从而保持较大套量；同时活套臂上升趋势变缓，活套摆动较小，使活套也带钢实现软接触，避免活套与带钢接触时活套撞击带钢。b.落套控制：落套控制采用提前小套轧制控制和落套控制方法来实现，即先进行小套轧制再落套。活套落套时带钢尾部高速甩出，会导致严重的板坯尾部质量问题甚至中断生产并损伤轧辊、切水板和侧导板，这对薄规格产品的生产尤为重要。因此在上游机架抛钢
9、前，必须提前一定时间 T 进行落套，通过调整时间 T 值，使活套落套时带钢的失张长度减至最短，直至完全消除甩尾现象，到达最佳的落套控制。落套时间随着末机架出口目标厚度而变化，一般分目标厚度2.0mm 和目标厚度2.0mm,出口厚度越薄，落套时间越早。另外，在轧制过程中，中小套轧制存在局限性：（a）如果落套执行机构延时较长，抛钢时活套就不能及时落下，而发生甩尾。 （b）如果活套设定角度较小，在进行小套轧制时，若小套控制角度太大，则没有意义；若小套控制角度太小，则落套控制没有足够的调节空间。3.结束语ILQ 控制，自动水平控制和活套平直度控制是一种全新的控制技术，使用效果好，前景广阔。但是由于现场工作环境恶劣。压头经常被损坏，设备维护难度大，时间长，费用高。而所有精确控制的张立志都依靠活套压头的检测，其正常使用受到活套压头的制约。从我厂使用情况来看，以后怎样克服此矛盾还是个难题，需要研究与摸索。参考文献211 热连轧活套高度和张力系统的解耦控制，北京科技大学学报；2005 年 05 期。2 热轧活套套高闭环系统智能化控制及应用，冶金自动化，2004 年 02 期。3 热连轧活套控制系统中的若干关键技术，轧钢， 2004 年 04 期。
