概述

在全國中厚板行業(yè)嚴重供大于求和市場競爭日益激烈的局面下，只有生產高強度的品種板和高附加值的品種鋼才能更好的占領市場，取得更大的效益。強力矯直機的開發(fā)和應用是適應中厚板廠生產形勢，加大品種板生產的有利條件。

1、矯直機技術特性及系統構成

1.1 技術特性

矯直工藝原理就是通過輥間的可逆彎曲將產品拉伸，其目的就是將鋼板拉伸，使所有纖維達到相同長度。主要功能是：①去除入口鋼板的形狀缺陷。形狀缺陷如邊浪、中浪和1/4瓢曲等有可能通過矯直機去除。②使鋼板內的殘余應力降到最低，以便能保持鋼板平直度。

下圖1說明彎曲鋼板時，鋼板厚度內應力的演變；上表面被拉伸，下表面被壓縮。

圖1 鋼板矯直特性
1.2 熱矯直機輔助設備包括：

① 帶有雙PLC,具有一級和二級模型控制的自動化控制系統；②高壓液壓裝置；③中壓液壓裝置 ；④用于支撐輥的油汽潤滑系統 ；⑤供小齒輪箱和齒輪減速機的潤滑系統；⑥干油系統 ；⑦供矯直輥,壓力框架冷卻,液壓裝置和油潤滑系統的冷卻系統；⑧用于除鱗的吹掃系統。

2、矯直機的控制方式及工作原理

2.1 控制過程描述

鋼板從ACC控軋控冷區(qū)域出來，由輥道傳送（入口輥道），溫度范圍450oC－950oC。此時進行矯直機前的輥道控制權限令牌（TOKEN）的交接，矯直機控制系統進行矯直區(qū)域的輥道控制。鋼板傳輸到矯直機的入口時，由鋼板位置檢測器（CMD）進行檢測，此時讓鋼板停下，等待控制系統的指令然后才能進行鋼板的咬入矯直工序。

（1）控制指令的自動模式

自動模式是利用Level 2計算預設置定并將計算結果發(fā)送到Level 1自動打開輥縫，按設定的矯直力進行鋼板的矯直。這些預設置是根據精軋機系統的 Level 2將鋼板的鋼種、溫度、ID號、及ACC處理后的狀態(tài)經TCP/IP通訊至矯直機Level 2，矯直機的Level 2根據矯直模型進行預計算，并將計算的數值傳送至矯直機的Level 1系統，進行輥縫設備及矯直力的控制，鋼板信息及控制信息均在HMI上顯示。這些預計算的設置包括：

① HGC液壓缸位置（入口和出口輥縫并傾斜傳動側和非傳動側）
② 入口/出口輥位置
③ 工作輥彎輥缸位置
④ 咬入、拋出和矯直速度

（2）控制指令的人工干預模式。

當操作人員發(fā)現Level 2的數據傳輸不準確時，可以人工進行矯直機狀態(tài)的設置。將輥縫手動打開到合適的位置，彎輥擺到有效的位置等。咬入、拋出速度按系統設定的安全值進行。

無論何種模式定位后，由操作人員在操作臺上按下“START”開始按鈕，鋼板開始運動，按預設置的速度執(zhí)行咬入矯直機、進行矯直、最后拋出的操作。

本張鋼板矯直完成后，矯直機出口處的位置檢測器（CMD）檢測到鋼板尾部時，鋼板停下。操作人員可以選擇結束矯直（正常情況），也可以根據鋼板的板形情況要求多道次矯直。如果結束矯直，矯直機后的運輸輥道與冷床操作進行控制權限的交接，由冷床操作人員控制輥道并將鋼板送到冷床區(qū)。

2.2 電機傳動控制

矯直機咬入鋼板后，由主傳動系統加速到矯直速度，11根工作輥由兩臺主電機進行分組控制。

當鋼板的尾部在第一組控制分組的工作輥內時，1#電機的力矩極限根據尾部在第一組輥內的位置進度減小，防止接軸過力矩，矯直速度由1#電機控制。2#電機保持速度控制，力矩被控制在正常的范圍內。當鋼板尾部到第一組輥的第三根輥子下面時，2#電機的加速度以一定的等變率減小。計算該等變率，在尾部走出第一組工作輥時取消加速度。這時，2#電機的力矩極限被提高到最大電機力矩，這樣鋼板速度由第二個電機按S-RAMP速度曲線進行控制。

當鋼板尾部在第二組控制分組的工作輥內時，尾部走出第一組控制分組的工作輥時，第二個電機傳動是速度控制。第二個傳動的力矩極限逐漸從最大傳動力矩減小到最后接軸的最大力矩。要按照尾部在第二組輥內的進度減小。

當尾部走出矯直機時，力矩極限等于最后接軸的最大力矩。出口處的CMD6檢測到鋼板尾部時，速度主控器用S-RAMP降低矯直機輥的速度基準，入口/出口輥道速度降為0。當鋼板停止時，道次宣告結束。

2.3 液壓HGC輥縫控制原理

首先要對液壓缸的位置傳感器進行進零點校準，自動回零。然后將HGC系統設置到CLOSELOOP（閉環(huán)）控制狀態(tài)，設置輥縫的控制程序運行于Level1 PLC S7-400上。該 PLC 通過以太網TCP-IP與Level2計算機相連接,矯直機Level1接收到預設數據之后，控制相應的伺服閥進行動作，達到設定的輥縫位置。

操作工也可根據實際情況進行手動的輥縫設定，在HMI上人工輸入輥縫值，HGC系統可接收指令自動擺到相應位置；也可以使用操作桿進行HGC系統的位置操作。

2.4 彎輥控制原理

彎輥系統用于補償矯直過程中自然觀察到的矯直輥和箱體偏差。彎輥系統可在矯直過程中使矯直輥保持平行。

上矯直輥和支承輥箱體安裝在一個可收縮開式框架上。該框架被分成兩部分，由活動接頭連接。框架頂部的偏心裝置可將這兩部分分離，使矯直輥彎曲。內部裝有位置傳感器的液壓缸啟動該偏心裝置。兩個壓力傳感器給出液壓缸壓力反饋。用一個伺服比例閥驅動彎輥缸，可控制其位置和過載保護。

分開兩部分框架的偏心運動是不可逆的。彎輥缸只能在矯直機無負載時改變位置，所以在負載條件下不允許彎輥運動。

2.5 矯直機的標定

該功能用于校準矯直機，使上箱體與下箱體平行。這一基準位置被儲存起來并用于上箱體的準確位置。操作人員在每次箱體更換后執(zhí)行標定程序。

首先將厚度為60mm的標定板放在矯直機輥系內，矯直機輥系完全打開。在HMI畫面中執(zhí)行矯直機的自動標定程序。在HMI畫面上輸入上下工作輥及支撐輥的輥徑值，按下“標定”按鈕，四個HGC缸自動壓下，檢測到標定板厚度，并保持四個HGC處于相同校準壓力時，記錄其位置，確定為校準位，標定程序完成后，輥縫自動打開到80mm，操作人員將標定板開出，標定完成。

2.6 自動控制系統一級和二級的功能實現

（1）Level 1 的主要功能設計

為操作人員用HMI顯示從生產線熱矯直機上下游的情況，但以矯直機主體區(qū)域為主。顯示矯直機的有關數據和參數，詳細顯示工藝路線和物料跟蹤情況。

操作人員可看到工藝預設置和設定點，可以根據實際情況進行人工設定和修改參數。主要包括輥道控制、主機傳動系統、HGC系統、彎輥系統、液壓站系統、換輥系統、油汽系統、故障報警系統等多個操作畫面，允許操作人員啟動/停止機器，顯示傳動狀態(tài)（OFF/READY/ON關/待機/開）。