液压AGC在板带轧机上的应用.pdf

液压A GC在板带轧机上的应用 金学俊 摘要 本文介绍了液压A GC的特点、 设备组成,伺服阀切换,控制原理,动态设定A GC模型及在宝钢2050热 轧厂的应用。 关键词 板带轧机 液压A GC 伺服阀切换 控制系统 动态设定A GC 随着国民经济的高速发展,科学技术的不断进 步,用户对板带钢材的品种、 材质、 精度提出了更高 的要求,尤其在汽车工业、 电子工业、 高压容器等领 域是对各种板带材要求更为苛刻。因而促使板带轧 机向自动化、 高速化和高精度方向发展,轧机的压下 机构要具有高精度、 快速性、 稳定性、 同步性、 可靠性 等要求,只有满足这些要求才能适应不断提高的用 户要求。显然原来传统机械电动压下由于压下丝杠 和螺母的摩擦副存在,只有克服了摩擦力之后才会 使压下丝杠转动,其结果往往是滞后20～30Λ m, 不 能满足现代用户的产品要求。而液压厚度自动控制 A GCautomatic gauge control能很好满足以上用 户的要求,尤其液压A GC能有效减少甚至消除带 钢头尾纵向厚差以提高产品质量。 宝钢2050热轧机 组和1580热轧机组中的七架精轧机分别采用了德 国施罗曼西马克公司和日本三菱重工株式会社提 供的全套液压厚度自动控制A GC系统,它是代表 着当代世界上最先进,也是最成熟的A GC系统,其 他在2030冷轧、1420冷轧、1550冷轧中也全部采用 液压A GC系统。现以2050热轧为例作一介绍,由 于采用了液压A GC系统能使轧机确保25. 1ms轧 制速度,控制响应时间≤45m s,响应频率 15Hz,使 板带纵向厚差控制在0. 025范围内,促使宝钢板 带产品质量达到世界一流实物水平。2050热轧机组 的液压A GC系统至今已经运行十年,系统仍保持 稳定完好。1580热轧机组的液压A GC系统也稳定 地运行了二年半,系统十分正常。 通过实践证实采用 液压A GC不仅提高整套轧机控制水平,而且产品 质量也大大提高,把整套设备的技术水平提高到了 新的高度。 1 带钢纵向厚差产生原因 板带轧机中的精轧机组全部采用液压A GC系 统,其主要目的是要提高板带纵向厚差精度,为此首 先应该研究引起板带轧机以下以2050热轧精轧机 为对象进行研究带钢厚差的众多因素,现归纳起来 可以分以下四类。 1. 1 来料尺寸和变形抗力发生变化 1. 1. 1 来料厚度不均匀 图1 来料厚度的影响 如图1当入口厚差为 ∃H时,则出口偏差为 ∃h K MK ∃H 式中,K为材料系数。 M为轧机常数,一般M 0. 3- 0. 4Dtmm , D为支承辊直径。一般来料厚差在头部和尾部较大 可达13◊ ～5◊,而中间较小约1◊ ～3◊ 。假如H 40mm ,∃H 2. 6mm ,K 60tmm ,M 600t mm。这样 ∃h 1 11 2. 6mm 0. 237mm ,但连 续经过七个机架连轧后 , F 7出口厚差大约在1Λm以 下,因此不需要采取什么措施,轧机本身对来料厚差 就有自动矫正的能力。 1. 1. 2 来料温度分布不匀 来料温度不均将直接影响来料的机械性能,同 时由于机械性能不均也直接影响轧制力,使带钢厚 差产生波动,如图2所示。2050热轧生产线来料温 度不均主要来自二个方面。 1水印温差 尽管2050热轧使用了先进的 步进梁式加热炉后,水印温差已大大减少,但并不能 完全消除,仍有 10 ～ 20 ℃左右。 这一温差导致材料 硬度发生变化,从而产生厚差 ∃h。此干扰的频率约 为0. 2Hz左右。为了消除这一偏差,改变轧机的压 第4期总第82期 2000年8月 液 压 气 动 与 密 封 Hyd. Pneum. 轧制 速度升高时,没膜变厚,当轧制力增加时,油膜变薄。 油膜厚差的变化可达 200 400 Λm。在2050轧机 上设置有油膜补偿功能来克服这一干扰。 1. 2. 2 轧辊热膨胀和轧辊磨损 一般轧辊磨损较小,不予考虑。 但轧辊的热膨胀 可达150Λm左右,在连续轧制时,该干扰成锯齿波 形状。 1. 2. 3 CVC使用时对辊缝的影响 当使用动态板型控制时,轧辊磨成CVC辊。根 据板型的需要,而作轴向移动。移动范围的大小、 对 辊缝有一定影响,此影响由下式确定 ∃SCVCC amax-am in bmax-bm in L, 式中, amax为最大CVC辊的凸度, am in为最小凸度, bmax为最大CVC行程, bm in为最小行程, C为系数,L 为CVC辊实际行程。 由于2050轧辊初始没有考虑CVC作动态调 整,因此无需考虑CVC辊的移动造成对辊缝的影响。 1. 2. 4 轧辊偏心 当轧辊偏心时,使辊缝发生波动。 这种干扰如采 用通常的弹跳方式进行调节,会适得其反,使厚差变 得更大。例如偏心为 ∃Se,则轧制力增量为见图3 所示。 图3 偏心的影响 ∃F∃Se MıK MK 实际板厚将减小 ∃h∃Se K MK 但如果用弹跳方式,轧制力增加,误认为是出口 厚度增加了 ∃h∃Se K MK , 于是将移动压下,进一步减小辊缝,辊缝减小量 为 ∃S’ MK M ∃h∃Se K M 总的辊缝变化为 ∃S∃Se∃S’∃Se∃Se K M ∃SeM K M 将产生厚差为 ∃h M MK ∃Se M MK ∃Se MK M ∃Se也就是说,压下不调节时,偏心 ∃Se引起厚差 为 ∃h,压下参与调节时厚差增加到 ∃S e,由此可见, 64 液 压 气 动 与 密 封2000年第4期 应该采取更为有效的办法来克服这一干扰。2050轧 机是采用统计法来测出厚度的变化率,从而正确的 修正辊缝,达到厚度控制的目的。 1. 3 张力发生变化 2050轧机F1F2之间采用先进的微张力控 制,后面采用恒张力活套控制。在2050轧机轧制过 程中,张力基本恒定,故此因素在2050轧机中可以 不考虑。 1. 4 传感器测量误差 2050轧机采用了感应式位置传感器,精度为 10Λm以下,这类测量误差通过监控A GC可以得到 补偿。 随着科学技术的发展对热轧板材的精度要求越 来越高。针对以上因素的产生的误差最有效的措施 就是采用液压A GC功能能达到理想结果,使板材 纵向厚差在允许的范围内。 2 液压AGC的特点 2050精轧机液压压下系统是利用电液伺服阀 来直接控制压下缸位置,使轧辊保持恒定的辊缝。 它 具有以下特点。 2. 1 惯性小,响应快由于A GC缸等运动部件比 电机惯性小,它的加速度可提高到500mms2以上, 压下速度可达到4mm s, 系统频率可达15Hz,响应 时间≤45m s,同时每一缸采用双向伺服阀控制,提 高供油速度确保系统能满足25. 1ms的高速轧制。 其与电动压下的比较如图4所示。 图4 与电动压下的比较 2. 2 精度高由于F1F7全部采用液压A GC,所 以成品厚度偏差可以达到10Λm 3mm 以上成品 厚差可控在20Λm , 冷轧液压A GC成品厚差精度 将是成倍提高。 2. 3 安全可靠A GC工作时缸行程范围为- 5 25mm ,它的可调范围大,同时设有快速卸压装置可 以防止轧辊及其轴承的过载和损坏。 2. 4 消耗功率小由于惯性小同样所需的功率也 小,效率高。 2. 5 操 作 方 便 灵 活由 于 采 用16位 多 微 机 MM C 216 数学系统控制操作灵活方便,同时运 行周期快,采样时间仅为5m s。 2. 6 降低建设费用液压A GC比电动压下的轧机 高度低1. 52m ,可使厂房降低,从而节省总的建设 费用。从投资报价比较液压A GC比电动压下可节 约5的费用。 同时液压A GC设备比较复杂,制造精度高,故 障排除也较困难,同时对油的污染也很敏感。 这在维 护过程中要格外注意。 3 主要液压设备组成 液压A GC的设备主要分为五大部分 3. 1 油箱 5m 3 油箱由不锈钢制造,用于贮藏 HL P46- C液压油,并保证液压油在循环过程中稳 定,整个油箱分隔成吸油室和回油室,油箱上部设有 排气装置。 油箱配备有一个三点触点的液位监控系统,可 以控制油箱已充满,往油箱加油,工作泵停止工作, 油箱排空泵停三个位置的工作。 油箱上设有一个完整的温度控制系统,主要包 括两套油冷却器,由冷却水调节阀来控制油箱的温 度。当油温在58℃时开始打开, 48℃冷却器重新断 开。四个电加热器,每个电加热器是3kW ,用调温器 温度继电器来控制电加热器的动作, 25℃时开始加热, 35℃时停止加热,当油 温超过65℃时,另一个温度继电器发出 报警讯号。 回油系统配备有手动切换型回流过 滤器,其绝对过滤精度是25Λ m, 并有机 械指示器,当过滤器指示红色,需要切换 清洗或更换滤芯。过滤器配备一个旁通 阀,开启压力为0. 3M Pa,所以在更换滤 芯时系统能照常工作。 3. 2 泵站泵站由两组共8台低压齿轮 泵,其中一台备用,将液压油吸入管路作 为高压泵的供油,并通过精密低压过滤 器过滤精度为3Λm向高压泵供油也可进行循环 排油。高压泵也是由两组共8台,其中一台备用,它 是带有压力调节系统的斜盘式变量轴向柱塞泵,其 控制压力为供F1F330 M Pa,供F4F725M Pa。 待续 742000年8月金学俊液压A GC在板带轧机上的应用