2009-07-04
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楼主 2009/7/4 16:05:17
世界上美、俄、日、法、德、英等主要产钢国家，冷轧板卷占轧材总产量的比例大都在30%以上，而我国冷轧板卷占轧材总量比例仅为4%，每年都需要大量进口冷轧板卷，自给率仅达40%左右。目前国内所需要的高精度带材主要依赖进口的局面与轧制控制技术落后有关。我国已有的冷轧装备及控制手段，大多为50~70年代水平，必须增置先进的检测和控制手段，才能确保生产出高质量的产品；国外先进的控制技术不仅昂贵，而且优化管理级极少能正常工作（基础自动化级绝无问题），这是由于我国特定的环境、市场、人员以及组织等与国外不同所造成的；另外，轧材质量的高低也直接影响企业的经济效益，厚度为0.4毫米，偏差为±10微米的带材每吨约4000元，而厚度为0.1毫米，偏差为±5微米的薄带每吨约6000元，紧俏时每吨达8000元。所以，由我国科研人员自主开发的高精度薄带控制系统，不仅能减少我国冶金工业对国外的依赖性，节约大量外汇，同时还可以为企业创造巨大的经济效益，将在我国具有广阔的推广应用前景。
拟产业化的冷轧带钢智能控制系统通过两级计算机实现了对板厚和板形两个指标的高精度控制，上位机完成过程监控和优化，给出下级控制器的设定值，实现各控制回路间的解耦。下级可分为三个相对独立的控制器——高精度厚度控制器、板形控制专家系统和高精度张力控制器，现分别加以介绍。
1、高精度板厚控制器
对板厚控制系统的研究理论上已比较成熟，且国外应用也很成功，但国内的应用水平较低，冷连轧厚度精度在±30~40微米，远远不能满足现代工业发展的高精度要求。以前常用的厚度控制策略有前馈式AGC、反馈式AGC、张力式AGC和压力式AGC等。前馈AGC主要用来消除来料厚度波动；对反馈式AGC来说，由于测厚仪不能离轧辊太近，因此只能用来消除全局性误差，而不能消除局部误差；至于张力AGC只能用来微调；而压力AGC虽说能较为及时进行厚度调节，但毕竟不是直接根据厚度反馈进行控制，为了提高控制精度，还要采取多种补偿措施。拟产业化的高精度板厚控制器是基于国际上最先进的秒流量控制策略，采用专利产品——虚拟测厚仪，克服了反馈式AGC的滞后和压力式AGC的测不准，从而使带钢厚度的控制精度得到了极大提高。所用的虚拟测厚仪能及时提供刚离开轧辊的带钢厚度，不仅克服了测厚仪不能离轧机太近的缺点，而且在测量精度上完全满足轧制高精度带钢的要求，在可靠性上更远远超过了常规测厚仪。
2、板形控制专家系统
由于板形控制需要考虑的因素太多，迄今为止，还无法定量地表示板形与其它执行机构的控制量间的关系，所以用常规的控制器不能得到满意的控制效果。但是在轧钢企业的操作现场，由于熟练工人积累了丰富的经验，凭借他们迅速而准确的调节，在某种程度上仍能维持良好的板形。板板形控制专家系统正是总结了现场操作工人多年的控制板形经验，通过对激光板形仪的测量结果进行处理，在直观显示出当前的板形的同时，给出操作指导。该系统采用人机交互方式，兼有培训和操作指导双重作用，能够使新手较快地成为板形控制专家，对提高板形控制质量，效果明显。
3、高精度张力控制器
带钢质量的优劣主要由板厚和板形来衡量，而板形和板厚在很大程度上取决于张力控制，因此适当的带钢张力是保证轧制过程正常进行的条件和提高轧制产品质量的关键。现有的张力控制方案可归纳为两种类型，即直接控制和间接控制，间接控制是根据张力设值计算轧机和卷取机所需的电流，这种方法简单、可靠，目前大多数轧机都采用间接张力控制，但这种方法需要进行动态和静态补偿，并且控制精度较差；直接控制是利用张力计构成张力闭环，这种方法不必考虑各种补偿，可以消除稳态误差，但闭环控制系统不易稳定。拟产业化的高精度张力控制器，采用复合张力控制方案，即先根据间力控制算法确定所需的电流，同时考虑各种补偿使间接控制尽可能准确，然后利用直接张力控制进行微调。对于卷取张力，还采用了前馈控制、增益调度自适应等一系列先进控制技术，实现了冷连轧过程中所有张力的高精度控制，为取得良好的板形和板厚控制效果提供了有力保障。
十、棒线材热连轧机先进控制系统
该系统包括传动、过程控制和过程监控三级，采用世界上最先进的的交流传动技术，不仅在轧机调节性能上优于直流调速，而且大大降低了电动机的维护费用。控制系统基于PC，采用开放式的网络连接，在采用多变量解耦技术控制活套和微张力方面处于国际先进地位。该系统不仅占领了国内市场，而且能够走出国门，参与国际竞争。
十一、棒线材连轧生产线高精度交流飞剪控制系统
该系统以大功率交流异步电动机为执行机构，采用最先进的直接转矩控制型变频调速器进行拖动，利用变频器内的高速单板机，完成定尺剪切（加速、剪切、制动、定位）和切头、切尾、点动等各种功能。系统中采用了转矩预设定、提前时间自调整和参数自整定等先进技术，整个系统稳定可靠，响应速度快，剪切精度高，可与国产的飞剪机械设备相配套，彻底解决飞剪整个系统国产化的难题。
十二、中厚板板层流智能控制系统
板层流（即水幕）冷却系统位于中厚板终轧机出口之后，通过水幕的开关数量和水幕的流量来实现对钢板冷却速率和终冷温度的控制，使钢板在冷却过程中的相变符合工艺要求，提高钢板强度、韧性和加工性能。该系统分为两级，上位机作为专家系统，完成模型参数优化及控制决策，下位机完成基础自动化的单回路调节及开关量控制。该系统基于智能控制技术，根据钢板厚度和热物理参数、钢板的运动速度和初始温度，动态调整水幕的开关数量和各水幕的流量，并能根据终冷温度的实测值对控制策略进行修正，从而不断改善控制效果，提高产品质量。该系统成功地解决了国内板层冷却系统长期不能投入自动控制的难题，具有很大的推广应用价值。
十三、带钢管层流模型约束先进控制系统
管层流冷却系统位于终轧机下游，用于薄板和带钢的轧后加速冷却。由于带钢卷曲有一定的温度要求，特别是带钢在穿过管层流冷却水过程中，速度要发生大幅度的升降变化，客观上要求管层流的数量要随之进行快速的变化，这大大增加了控制难度。该系统采用基于模型约束的先进控制技术，能够随着工况的变化，适当地增减管层流的数量，在很快的生产节奏中保证卷曲温度的高精度控制，从而显著地提高带钢的产量和质量，为企业赢得巨大的经济效益。在高质量热轧板卷紧俏的今天，该系统的市场前景更是看好。
