4300 mm宽厚板MULPIC自动化控制与维护策略分析.pdf
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1、METALLURGICAL INFORMATION REVIEW 2024.262冶金信息导刊工程装备Engineering Equipment4 300 mm 宽厚板 MULPIC 自动化控制与维护策略分析李英杰(山东钢铁集团日照有限公司 日照 276800)摘要:介绍了山东钢铁集团日照有限公司 4 300 mm 宽厚板生产线 MULPIC 冷却系统的自动化控制系统及维护策略,以帮助提升技术技能水平。关键词:MULPIC;自动化控制;维护策略ANALYSIS OF AUTOMATION CONTROL AND MAINTENANCE STRATEGIES FOR 4 300 mm WIDE
2、AND THICK PLATE MULPICLi Yingjie(SD Steel Rizhao Co.,Ltd.Rizhao 276800,China)Abstract:This article introduces the automation control system and maintenance strategy of the MULPIC cooling system on the 4300mm wide and thick plate production line of Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.,Ltd.to help
3、 improve technical skills.Keywords:MULPIC;automation control;maintenance strategy0 引 言加速冷却过程是提高宽厚板产品性能的重要措施,冷却均匀程度、终冷温度控制精度是决定产品机械性能和组织性能的关键要素。MULPIC 冷却系统的适应性比较广,仅仅一种设备既有实现在线快速冷却的能力也有直接淬火的功能,其自动化控制系统对 MULPIC 冷却系统各区域设备的动作执行的准确性及稳定性具有关键作用。1 工艺及设备简介1.1 宽厚板生产工艺流程板坯加热高压水除鳞粗轧精轧(加速冷却)矫直冷却切割检验、喷号(探伤)入库。控制轧制
4、和控制冷却相配合(在控制轧制的基础上,设置在线冷却技术),在提高强度的同时,也改善了塑性和韧性,得到较高的综合力学性能(钢的组织细化、碳化物的析出强化、获得相变组织)。1.2 MULPIC 系统设备及功能简介MULPIC 系统水冷设备,由 A、B、C、D 四个冷却区组成,每个冷却区长度 6 m,设备全长 24 m,使用高密度喷嘴实现本设备的喷射冷却和层流冷却,喷嘴共计 50 000 多个,出入口配有热扫描式高温计,实现温度的监测、反馈及自适应。具有多种冷却功能,其中 A 区为 DQ 区(采用DQ 模式冷却时 A 区采用 DQ 泵供水),可以实现在线淬火功能,同时也可以配合 B、C、D 区实现A
5、CC 冷却功能,B、C、D 区为常规冷却区域,使用高位水箱进行供水,用于常规的 ACC 冷却。冷却模式分为 DQ(直接淬火)、ACC(快速作者:李英杰,男,33 岁,工程师收稿日期:2024-04-03METALLURGICAL INFORMATION REVIEW 2024.263冶金信息导刊工程装备Engineering Equipment冷却)、OSC(游荡-用于厚板冷却)三种模式。DQ:冷却水由水泵直接提供,为压力喷射冷却。ACC:冷却水由高位水箱提供,为层流冷却。OSC:钢板在 MULPIC 内部来回游荡冷却,根据钢板的厚度自动设定冷速,减少钢板冷却后表面与中心的温差。2 主要自动化
6、控制2.1 过程控制系统过程控制系统主要完成流量设定、自学习、自适应功能。过程控制系统的流量设定的目标是找到设定点,得到目标的冷却速率和沿整个板材长度方向上的均匀的温度,进行冷却区域、集管数的设定、速度设定、上下集管的流量比设定、水凸度设定、边部遮蔽设定、头尾遮蔽设定。前馈功能是基于 PDI,将板材分成 1 m 长一段,利用 MULPIC 入口扫描式高温计测量板材温度,根据测量的实际数据进行流量修正。自适应控制在 MULPIC 系统冷却后,利用扫描式高温计对测量值和预计算比较,进行模型参数调整。2.2 A 区 ACC 和 DQ 模式控制MULPIC 自动化控制系统采用 SIEMENS 公司S7
7、-400 系列 PLC,通过 PLC 控制两个进水阀来实现 A 区运行在 ACC 和 DQ 冷却模式之间转换。如果选择了 ACC 操作模式,那么,连接高压水箱的阀门打开,通往 DQ 泵组的阀门关闭;如果选择了DQ 操作模式,那么,连接高压水箱的阀门关闭,通往 DQ 泵组的阀门打开。2.3 上框架高度调节控制MULPIC PLC 控制 A、B、C、D 区每个上框架丝杠顶起(screw jack)的高度调整。自动模式下,上框架高度设定值来自 MULPIC PAS。手动模式下,可以从 HMI 或从与 MULPIC 各区相邻的本地维护板坯场火焰切割定尺炉内加热高压水除鳞中厚板轧机MULPIC ACC
8、冷却热矫直机中厚板轧机区域图 1 宽厚板生产工艺流程图 2 不同轧制温度曲线图及轧制产品性能目标板材市场的挑战更高强度的产品更高硬度更高韧性的产品更好的平直度更好的可焊性时间普通轧制温度R:粗轧F:精轧水冷CR+AcCCRRFRFRFAr3FMETALLURGICAL INFORMATION REVIEW 2024.264冶金信息导刊工程装备Engineering Equipment柜调整框架高度。MULPIC PLC 根据要上框架要到达的位置设定值,要求上框架高度调整电机提升或降低框架。每个丝杠顶起(screw jack)上固定一个编码器,由编码器将上框架位置的实际值发送给MULPIC PL
9、C。位置控制系统预算停车距离,并在到达设定点前,命令对应的电机停止。在框架高度调整执行器上安装一个旋转式限位开关,来检测完全上升/下降位置。限位开关可以用来避免移动位置越过操作极限。限位开关信号通过硬线连接到启动回路,并通过 Profibus 与 MULPIC PLC 通讯。2.4 边部遮挡位置控制边部遮挡功能适用于上部集管,通过遮挡钢板的边部来控制冷却效果。每个区都配备一对边部遮挡设备(驱动和操作侧)。每个区有两台鼠笼式感应电机分别驱动控制两侧的遮挡螺旋,两侧螺旋可以分别移动。电机的电源是由变频器驱动设备控制的。MULPIC PLC 将根据 MULPIC PAS 设定值来调节每个边部遮挡丝杠
10、顶起(screw jack)的位置。假设钢板位于辊道的中心,MULPIC PAS 提供给每个边部遮挡单元一个位置给定值。驱动和操作侧的边部遮挡定位将同时启动,定位过程通过执行一个位置闭环控制器来实现。由于该系统采用调速电机,因此,MULPIC PLC 通过 PID 调节来控制电机的速度以获得设定的遮挡位置。边部遮挡单元进入预期位置的+/-5 mm 范围内,将停止运动,实现最终控制冷却效果。2.5 流量控制阀控制每个集管的水流量是通过并联的一对阀控制实现的。两阀的大小不同,以实现在流量超限时对流量的完全控制。当流量设定值低于阈值时,投用小阀,当设定值超过给定阈值时,投用大阀。系统有两个阈值设定值
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