邯钢2250mm热轧生产线轧制节奏的分析及优化

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【摘 要】通过对邯钢2250热轧生产线精轧入口的速度切换、精轧入口摆动、飞剪剪切命令启动、二级数据下发等方面控制的优化，加快了轧制节奏，解决了由于热轧生产线精轧轧制区长度长导致的节奏太慢及尾部温度偏低的问题，大大降低了板坯在精轧入口摆动的频率，小时产量由原来的25块提高到了30块，使2250热轧生产线的产能从设计的450万吨提高到了500万吨。并对今后的热轧生产线设计起到了一定的指导作用。

【关键词】精轧入口辊道；摆动；速度切换；禁止入钢；同步速度；物料跟踪

项目概况

邯钢西区2250热轧厂是以生产汽车用钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢为主导产品，产品的主要特点集中在高强度、高精度、高表面质量和薄规格等方面。设计生产规模为年产热轧钢卷450万t，成品钢卷/板446.8万t。随着我厂达产目标的顺利完成，产能近一步释放，轧制节奏成了阻挡产能进一步增加的瓶颈。面对钢铁行业的严峻形势、用户不断提高的要求以及成本的极大压力，在保证产品质量的同时，在有效轧制时间内使生产线发挥最大产能变得尤为重要，其关键环节就是轧制线的小时产量，具体表达参数就是轧制节奏。本文通过对计算机控制系统进行程序优化，有效地提高了轧制节奏，取得了良好的应用效果。

一、热连轧精轧区域设备及控制工艺

1、热轧精轧区域的设备组成

邯钢热轧2250热轧的精轧区域设备包括延迟辊道、精轧入口辊道、飞剪、除鳞机、F1-F7轧机。

控制系统分为一级控制系统（L1）和二级控制系统（L2）。L1主要完成扇贝的顺序控制，自动位置控制、速度控制、带钢的温度、厚度、宽度、板型控制以及各种操作界面和数据采集等任务。L2主要完成材料跟踪，过程参数的设定计算，以及操作指导等任务。

2、精轧区域设备控制工艺

精轧区域设备控制主要分为精轧入口区域控制和精轧轧机控制。而影响轧制节奏的主要瓶颈就在精轧入口的控制。

精轧入口控制主要包括：

⑴、延迟辊道速度切换控制

⑵、精轧入口速度控制

⑶、精轧入口摆动控制

⑷、精轧入口前后两块板坯距离控制

⑸、精轧区域二级数据下发控制

⑹、飞剪的剪切控制

当板坯从R2轧制完最后一道次，进入精轧区域，首先延迟辊道以6米/秒的速度将板坯传送到飞剪入口，到达EE23HMD 时速度切换为1.1米/秒的切头部速度，切头完成后，速度切换为精轧机速度进入精轧机轧制。如果出现板坯已经到达延迟辊道，而精轧区域有钢，板坯就会在延迟辊道时摆动。

二、轧制节奏的影响因素分析

影响我厂轧制节奏的因素主要有以下几方面原因：

1、精轧区域不允许同时存在两块板坯

这种控制思想在轧制厚规格时正常，但在轧制薄规格时，严重影响节奏。我厂在轧制2.0以下规格时，精轧的咬钢时间大约1分50秒，当上一块板坯尾部在F7抛钢时才允许下一块板坯进入精轧区域，而从进入精轧区域到精轧F1咬钢还需要移动25米左右，这就势必浪费了时间。

2、精轧入口前后两块板坯的设计允许距离过长

TEMIC原控制系统为当精轧机轧制板坯没有完成切尾动作时，粗轧机R2最后一道次禁止轧制，并且在板坯到达精轧机入口，如果精轧机中有钢轧制，板坯在精轧机入口处摆动，等精轧机组无钢时板坯再进行轧制，这样每块板坯在精轧区域浪费大约20秒左右的时间

3.飞剪切头启动时机过晚，影响轧制节奏

原设计精轧入口两块板坯距离很大，前一块钢切尾完成后，有足够的时间完成切头动作，但如果加快轧制节奏后，前后板坯距离太短，飞剪切头启动就无法保证了。必须优化飞剪切头启动时机。

4、L1接收L2数据延迟，导致精轧区域设备无法到达预设值

精轧L1系统在板坯抛钢后才接收下一块的板坯L2数据，这就势必影响了辊缝、速度的提前设定，影响下一块板坯精轧进入精轧机的时间。

三、改造和优化的内容

主要技术方案：

⑴、对精轧入口的速度控制和速度切换进行优化

精轧入口区域速度控制包括：R2同步速度控制、板坯运送速度控制，CS区域摆动速度控制，FSB区域摆动速度控制，精轧机同步速度控制。

通过HMD检测到板坯在不同区域位置，给出不同区域的控制速度。下图为精轧入口速度控制图

图一：精轧入口速度控制图

板坯在不同区域的速度大小是不同的，并且在速度切换的时候，程序做的缓冲区很大，我们通过修改切换时间，来减少板坯在入口的停留时间。

①板坯运送速度控制6m/s----精轧切头速度1.1m/s，切换位置EE23HMD，而从EE23HMD到飞剪还有15.6米，板坯运行时间15.2/1.1=13.8秒。

优化为：板坯到达KZ12速度切换，KZ12HMD距离EE23HMD距离为8.2秒，这样就节省时间8.2/1.1-8.2/6=4.7秒。

②精轧入口产生禁止入钢信号后，原设计有两个摆动位置，精轧飞剪入口区域的摆动、FSB入口区域的摆动。两个区域的额长度分别为16.3米和10.9米，板坯在上述的区域的停留时间为14.8秒，13.6秒。当禁止入钢信号取消后，如果从FSB入钢要比从飞剪前入钢节省14.8秒的时间。

（2）、优化精轧入口CR1PLC01中FME_MS020、FME_MS021程序，增加比较和跟踪计算功能块，允许精轧入口同时存在两块板坯，两块板坯根据轧制速度自动控制安全距离，同时更改二级向一级下发数据的时间，使一级提前接收控制参数，实现了精轧机同时轧制两块板坯（原来同一时间精轧机只能轧制一块板坯）。优化完成后，精轧机可同时轧制两块板坯，F1抛钢和咬钢的最小时间间隔为12秒。

（3）、增加控制程序，保证在轧制前后两块板坯不同规格时，自动计算并控制两块板坯的最小安全距离，同规格时为12米，换规格时为22米。同时取消了由于精轧入口有板坯造成禁止入钢而发生摆动的连锁信号，可提高轧制节奏10秒以上。

（4）、更改飞剪切头启动时间，把原来由KZ12HMD检测到板坯头部后启动，改为板坯头部距离飞剪距离小于2.7米启动，减少了两块板坯连续剪切时间间隔，可以提高轧制节奏5秒。在取消轧制速度同步时，在系统中增加了EE23HMD检测，防止由于两块板坯过近造成系统给出6.6m/s的速度，防止飞剪切大头，有效提高轧制节奏3秒。

（5）、增加了HMDEE23BFZ56的检测，避免了轧制X80等短尺坯时，中间坯太短导致HMD检测异常，造成飞剪剪切异常，影响轧制节奏。

经过改进后，精轧机由原来同一时间只能轧制一块板坯，实现了同时能轧制两块板坯，这样精轧区域每块板坯的轧制节奏提高20秒以上。

结束语

通过对邯钢2250热轧生产线精轧入口的速度切换、精轧入口摆动、飞剪剪切命令启动、二级数据下发等方面控制的优化，加快了轧制节奏，解决了由于热轧生产线精轧轧制区长度长导致的节奏太慢及尾部温度偏低的问题，大大降低了板坯在精轧入口摆动的频率，小时产量由原来的25块提高到了30块，使2250热轧生产线的产能从设计的450万吨提高到了500万吨。并对今后的热轧生产线设计起到了一定的指导作用

参考文献：

[1]邯钢2250mm项目功能描述.

[2]姚小兰，梁启宏，张迪生.控制轧制节奏的优化[J]。北京理工大学学报，2004，24（4）；327-330.