1500?mm热带精轧零调优化与控制技术的应用

邹仲平

摘 要：在定期更换新支撑辊和新工作辊后，出现了两侧位置偏差保持不住，有时即使能保持住，但在轧制第一支钢板形极不稳定，出现了轧件跑偏、边部起浪，甚至出现堆钢，这个问题不仅给企业造成了一定的经济损失，而且影响了莱钢产品的精品形象。因此，针对自动零调精度不高的情况，热轧车间成立了项目攻关组，分析原因，制定措施，坚定不移地开展了技术攻关工作，改进零调控制程序，提高零调精度，齐心协力解决制约生产的瓶颈环节。

关键词：零调 偏差 报警

中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0082-01

1 国内外研究及发展现状分析

精轧机在轧制过程中必须对轧机的辊缝进行精确的控制，而这与辊缝的零位确定关系密切，所以在每次更换工作辊或支撑辊后都必须重新确定轧机的辊缝零位（简称零调）。零调是否准确对于精轧机的正常轧制具有重要意义，因为在轧制过程中的辊缝设定、AGC（自动厚度控制）都是以辊缝零位为依据，如果此零位确定得不准确，必然会对轧制带来不利影响。

由于受轧机零部件磨损、支撑辊、工作辊定期更换等因素影响，很难做到准确确定辊缝零位，保证第一支钢的板形质量和稳定性，国内外对轧辊零调的介绍资料较少，大多数资料只是给出零调的定义，未对其进行深入的研究分析。

2 开展的主要技术工作

我们主要通过以下几方面的工作，来提高零调的准确度，改善了第一支钢板形质量和稳定性，避免了因零调不准而导致的堆钢事故发生。

2.1 利用TRIZ理论实现带压力自动启车

建立冲突矩阵，如表1所示。

2.2 冲突矩阵的解决方案

1）冲突1的解决方案，可采用15可选择15动态化原理来解决问题。

动态化原理的具体描述为：使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳；把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置；将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。

2）冲突2的解决方案，可采用35物理或化学参数改变原理来解决问题。

物理或化学参数改变原理的具体描述为：改变聚集态（物态）；改变浓度或密度；改变柔度；改变温度。

3）冲突3的解决方案，可采用10预先作用原理和15动态化原理来解决问题。

预先作用原理的具体描述为：预先对物体（全部或部分）施加必要的改变；预先安置物体，使其在最方便的位置，开始发挥作用而不浪费运送时间。

动态化原理的具体描述为：使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳；把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置；将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。

2.3 最终解决方案

1）精轧换辊完成后，保证所有启车所需条件具备后，点击零调监控画面上的“轻压力启车”按钮后，精轧各机架AGC缸自动进行静态压靠，当各机架压磁仪检测到压力达到200T以上时，AGC缸停止压靠。

2）轧机速度设定值在5 S内由0升至零调速度，主传动执行零调速度设定值，完成轧机带压力启车。

3）在启车过程，由于先静态压靠使上下工作辊完全接触，避免出现支撑辊啃工作辊等重大设备事故。

零调程序做法：轻压力启车后，辊缝接着下压，进行自动零调，但在现场发现，总是有些机架零调无法完成，跟踪观察发现两侧轧制力偏差大，导致无法进行零调，只能重新进行零调，增加了换辊时间，也为操作留下了风险，如不及时发现未进行零调，就引起堆钢事故，针对以上情况，经过我们一段时间的跟踪观察和分析讨论，将零调程序修改如下：将零调监控画面上的“自动零调”按钮与F1-F6“卸荷”按钮进行联锁，轻压力启车后F1-F6自动“卸荷”并此按钮变为红色，同时自动零调变为灰色无法进行自动零调，避免了因不把“卸荷”变红按钮去掉导致轧制力偏差大而零调无法完成的情况发生。

在“零调”画面上，在“两侧位置偏差”对应后面加上偏差记忆，只要单击“偏差记忆”或单击左边表格中的数字，就会将数字自动保存到右边便于比较和记忆。

通过解读零调程序，步骤如下：第一步等待连锁条件液压缸标定完成；第二步转位置环下压至200T，时间持续150s超时，零调无法完成-锁定-卸荷；第三步开始条件：第二步完成，由位置环向压力环转化下压至1000T，条件一：│合轧制力-1000T│<50T，│差轧制力│<20T，延时130 ms；另一条件：两侧位置偏差绝对值小于8 mm，如两条件满足就清零，此时记下两侧液压缸位置，即为位置零调值；第四步 采集数据零调完成后采集30对点轧制力和辊缝；第五步抬辊至辊缝20完成零调，通过分析发现零调的重要步骤在第三步，通过将第三步零调时间延长到1500 ms，保证了自动零调总时间控制在20～25 s，以使工作辊和支承辊充分接触，提高零调的准确度，采用此方法能较好的消除支撑辊的加工误差和安装误差给轧制压力带来的影响，从而改善了厚度和板形质量。

通过回归分析，精轧自动零调时间的二次项对厚度偏差值有显著影响。通过拟合线图可以看出厚度偏差值与精轧自动零调时间呈现二次关系，从拟合线图上显示的信息看出，要使厚度偏差值趋于零，零调时间控制在20～25 s是合理的。

为减少人工失误，将零调画面中零调位置偏差增加报警功能，即当两侧位置偏差实际值与记忆偏差绝对值>1 mm时出现红色报警提示，防止偏差过大不能及时发现而影响零调精度。

利用位置偏差和压力偏差相结合快速零调，提高零调的精度，将每次换辊后的零调数据进行记录，便于操作工进行参考，并从F1-6中找到了一定的规律，以F1为例，运用六西格玛质量管理工具，取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差各60个数据进行分析，从数据分析中可以看出在一个换支撑辊周期内，位置偏差和压力偏差受轧制规格、轧制公里数、工作辊原始辊形、轧辊磨损等参数影响，有一定的变化，但在一定范围内，数据波动较小，可以作为判断零调准确性的两个重要参数；但在两个换支撑辊周期内，位置偏差相差较大，压力偏差相差较小，因此如果更换支撑辊，主要参考压力偏差，而不以位置偏差为准，以确保穿带的稳定性，保证辊缝设定的精度，避免堆钢事故的发生。endprint

3 国内同类技术比较和技术创新点

3.1 国内同类技术平比较

该项目围绕莱钢1500热轧宽带生产线的实际生产情况，精细分工，进行一个换工作辊和支撑辊周期内，两侧位置偏差和差压力的统计，查找规律，综合分析优化思路；通过加大零调程序的优化力度，来提高零调的精度，项目实施后，实现了带压力启车，提高了穿带的稳定性，改善了板形质量，产品尺寸控制、板形质量以及表面质量指标高于国家标准要求，达到国内领先水平。

3.2 项目主要技术创新点

（1）利用TRIZ理论实现带压力自动启车，由于先静态压靠使上下工作辊完全接触，避免出现支撑辊啃工作辊等重大设备事故。

（2）为了消除轧制力偏差大而零调无法完成的情况发生：在程序中将“自动零调”按钮与F1-F6“卸荷”按钮进行联锁，轻压力启车后F1-F6自动“卸荷”并此按钮变为红色，同时自动零调变为灰色无法进行自动零调，保证了零调的正常进行；

（3）通过程序解读，将第三步零调时间延长到1500ms，保证了自动零调总时间控制在20-25S，以使工作辊和支承辊充分接触，提高零调的准确度，采用此方法能较好的消除支撑辊的加工误差和安装误差给轧制压力带来的影响，并通过六西格玛质量管理，检验了精轧自动零调时间因子对成品带钢厚度存在显著影响，从而判断延长时间达到了预期效果。

（4）为减少人工失误，将零调画面中零调位置偏差增加报警功能，即当两侧位置偏差实际值与记忆偏差绝对值>1 mm时出现红色报警提示，防止偏差过大不能及时发现而影响零调精度。

（5）运用六西格玛质量管理工具，取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差各60个数据进行分析，发现看出在一个换支撑辊周期内，位置偏差和压力偏差有一定的变化，但数据波动较小，可以作为判断零调准确性的两个重要参数，需要利用位置偏差和压力偏差相结合，来提高零调的精度。

3.3 对科技进步的意义、推广应用的条件和前景

该项目主要是利用了一些新的创新方法和理论，比如TRIZ理论让我们知道所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律，对轻压力启车进行了TRIZ解析，得出了解决此问题的TRIZ解，并结合实际生产情况，得出了生产中最适合的一般解；利用六西格玛质量管理的一些技术方法，对改进后的精轧自动零调时间以及对所取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差现场数据进行分析，验证了零调精度的改善效果显著，保证了穿带的稳定性，提高了尺寸精度和板形质量。

4 结语

该项目实施后，实现了带压力自动启车，避免了发生支撑辊啃工作辊等重大设备事故；改善了零调精度，没有发生因零调未做而出现的堆钢事故和因零调精度不高而产生的协议材，也由原来在轧制冷轧基料时，必须用厚度为5.75 mm的烫辊材穿带后，才能进行冷轧基料的轧制，到现在可以采用厚度为3.5 mm的冷轧基料直接穿带，轧制的稳定性有很大的提高，厚度精度和板形质量有很大的改善，为生产的稳定顺行做出了贡献，该研究结果具有实际应用价值，达到国内领先水平。

参考文献

[1] 徐文军.宝钢1580PC轧机零调偏差控制研究[D].秦皇岛：燕山大学，2007.14-18.

[2] 黄波.热轧宽带钢轧机板形控制技术及应用[J].轧钢，1999（5）：50-52.

[3] 居光华.宝钢热轧板带厚度控制系统的研究，钢铁，2000.

[4] 王华光.带钢热连轧机自动化控制[M].北京冶金工业出版社，1996.

[5] 刘勇.模糊控制、神经控制论[M].哈尔滨工业大学出版社，2001.endprint

3 国内同类技术比较和技术创新点

3.1 国内同类技术平比较

该项目围绕莱钢1500热轧宽带生产线的实际生产情况，精细分工，进行一个换工作辊和支撑辊周期内，两侧位置偏差和差压力的统计，查找规律，综合分析优化思路；通过加大零调程序的优化力度，来提高零调的精度，项目实施后，实现了带压力启车，提高了穿带的稳定性，改善了板形质量，产品尺寸控制、板形质量以及表面质量指标高于国家标准要求，达到国内领先水平。

3.2 项目主要技术创新点

（1）利用TRIZ理论实现带压力自动启车，由于先静态压靠使上下工作辊完全接触，避免出现支撑辊啃工作辊等重大设备事故。

（2）为了消除轧制力偏差大而零调无法完成的情况发生：在程序中将“自动零调”按钮与F1-F6“卸荷”按钮进行联锁，轻压力启车后F1-F6自动“卸荷”并此按钮变为红色，同时自动零调变为灰色无法进行自动零调，保证了零调的正常进行；

（3）通过程序解读，将第三步零调时间延长到1500ms，保证了自动零调总时间控制在20-25S，以使工作辊和支承辊充分接触，提高零调的准确度，采用此方法能较好的消除支撑辊的加工误差和安装误差给轧制压力带来的影响，并通过六西格玛质量管理，检验了精轧自动零调时间因子对成品带钢厚度存在显著影响，从而判断延长时间达到了预期效果。

（4）为减少人工失误，将零调画面中零调位置偏差增加报警功能，即当两侧位置偏差实际值与记忆偏差绝对值>1 mm时出现红色报警提示，防止偏差过大不能及时发现而影响零调精度。

（5）运用六西格玛质量管理工具，取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差各60个数据进行分析，发现看出在一个换支撑辊周期内，位置偏差和压力偏差有一定的变化，但数据波动较小，可以作为判断零调准确性的两个重要参数，需要利用位置偏差和压力偏差相结合，来提高零调的精度。

3.3 对科技进步的意义、推广应用的条件和前景

该项目主要是利用了一些新的创新方法和理论，比如TRIZ理论让我们知道所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律，对轻压力启车进行了TRIZ解析，得出了解决此问题的TRIZ解，并结合实际生产情况，得出了生产中最适合的一般解；利用六西格玛质量管理的一些技术方法，对改进后的精轧自动零调时间以及对所取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差现场数据进行分析，验证了零调精度的改善效果显著，保证了穿带的稳定性，提高了尺寸精度和板形质量。

4 结语

该项目实施后，实现了带压力自动启车，避免了发生支撑辊啃工作辊等重大设备事故；改善了零调精度，没有发生因零调未做而出现的堆钢事故和因零调精度不高而产生的协议材，也由原来在轧制冷轧基料时，必须用厚度为5.75 mm的烫辊材穿带后，才能进行冷轧基料的轧制，到现在可以采用厚度为3.5 mm的冷轧基料直接穿带，轧制的稳定性有很大的提高，厚度精度和板形质量有很大的改善，为生产的稳定顺行做出了贡献，该研究结果具有实际应用价值，达到国内领先水平。

参考文献

[1] 徐文军.宝钢1580PC轧机零调偏差控制研究[D].秦皇岛：燕山大学，2007.14-18.

[2] 黄波.热轧宽带钢轧机板形控制技术及应用[J].轧钢，1999（5）：50-52.

[3] 居光华.宝钢热轧板带厚度控制系统的研究，钢铁，2000.

[4] 王华光.带钢热连轧机自动化控制[M].北京冶金工业出版社，1996.

[5] 刘勇.模糊控制、神经控制论[M].哈尔滨工业大学出版社，2001.endprint

3 国内同类技术比较和技术创新点

3.1 国内同类技术平比较

该项目围绕莱钢1500热轧宽带生产线的实际生产情况，精细分工，进行一个换工作辊和支撑辊周期内，两侧位置偏差和差压力的统计，查找规律，综合分析优化思路；通过加大零调程序的优化力度，来提高零调的精度，项目实施后，实现了带压力启车，提高了穿带的稳定性，改善了板形质量，产品尺寸控制、板形质量以及表面质量指标高于国家标准要求，达到国内领先水平。

3.2 项目主要技术创新点

（1）利用TRIZ理论实现带压力自动启车，由于先静态压靠使上下工作辊完全接触，避免出现支撑辊啃工作辊等重大设备事故。

（2）为了消除轧制力偏差大而零调无法完成的情况发生：在程序中将“自动零调”按钮与F1-F6“卸荷”按钮进行联锁，轻压力启车后F1-F6自动“卸荷”并此按钮变为红色，同时自动零调变为灰色无法进行自动零调，保证了零调的正常进行；

（3）通过程序解读，将第三步零调时间延长到1500ms，保证了自动零调总时间控制在20-25S，以使工作辊和支承辊充分接触，提高零调的准确度，采用此方法能较好的消除支撑辊的加工误差和安装误差给轧制压力带来的影响，并通过六西格玛质量管理，检验了精轧自动零调时间因子对成品带钢厚度存在显著影响，从而判断延长时间达到了预期效果。

（4）为减少人工失误，将零调画面中零调位置偏差增加报警功能，即当两侧位置偏差实际值与记忆偏差绝对值>1 mm时出现红色报警提示，防止偏差过大不能及时发现而影响零调精度。

（5）运用六西格玛质量管理工具，取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差各60个数据进行分析，发现看出在一个换支撑辊周期内，位置偏差和压力偏差有一定的变化，但数据波动较小，可以作为判断零调准确性的两个重要参数，需要利用位置偏差和压力偏差相结合，来提高零调的精度。

3.3 对科技进步的意义、推广应用的条件和前景

该项目主要是利用了一些新的创新方法和理论，比如TRIZ理论让我们知道所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律，对轻压力启车进行了TRIZ解析，得出了解决此问题的TRIZ解，并结合实际生产情况，得出了生产中最适合的一般解；利用六西格玛质量管理的一些技术方法，对改进后的精轧自动零调时间以及对所取换支撑辊前后两个周期的位置偏差和压力偏差现场数据进行分析，验证了零调精度的改善效果显著，保证了穿带的稳定性，提高了尺寸精度和板形质量。

4 结语

该项目实施后，实现了带压力自动启车，避免了发生支撑辊啃工作辊等重大设备事故；改善了零调精度，没有发生因零调未做而出现的堆钢事故和因零调精度不高而产生的协议材，也由原来在轧制冷轧基料时，必须用厚度为5.75 mm的烫辊材穿带后，才能进行冷轧基料的轧制，到现在可以采用厚度为3.5 mm的冷轧基料直接穿带，轧制的稳定性有很大的提高，厚度精度和板形质量有很大的改善，为生产的稳定顺行做出了贡献，该研究结果具有实际应用价值，达到国内领先水平。

参考文献

[1] 徐文军.宝钢1580PC轧机零调偏差控制研究[D].秦皇岛：燕山大学，2007.14-18.

[2] 黄波.热轧宽带钢轧机板形控制技术及应用[J].轧钢，1999（5）：50-52.

[3] 居光华.宝钢热轧板带厚度控制系统的研究，钢铁，2000.

[4] 王华光.带钢热连轧机自动化控制[M].北京冶金工业出版社，1996.

[5] 刘勇.模糊控制、神经控制论[M].哈尔滨工业大学出版社，2001.endprint