柳鋼冷軋1250mm軋機乳化液系統控制策略

程文彬 湯龍波

【摘 要】本文介紹柳鋼冷軋1250mm酸連軋機組中的乳化液控制系統，其中包括系統簡介、乳化液系統控制。乳化液系統在整個軋機軋制過程中起著分段冷卻、和對產品質量起著至關重要的作用。

【關鍵詞】酸連軋；乳化液控制系統

中圖分類號： TG334.9 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0078-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.036

【Abstract】This thesis introduces the Liuzhou iron &steel; group company cold-rolled 1250 mm tandem mill coupled pickle line emulsion control system，including system introduction，the emulsion system control. Emulsion system in the whole play a segmented cooling in the process of rolling mill，and plays an important role in the quality of product.

【Key words】Tandem mill coupled pickle；Emulsion control system

0 前言

柳鋼冷軋1250mm酸軋線乳化液主要采用的是安川的E1000變頻傳動系統、中國一重的設備以及意大利ANSALDO自動化控制系統。1250mm冷軋乳化液系統主要是對軋輥和軋件進行分段冷卻，控制軋后板型。乳化液對產品質量有著至關重要的作用。

1 系統簡介

1.1 乳化液系統設備結構

乳化液系統整體框架（如圖1）

乳化液系統由主循環噴射系統、輔助過濾系統以及溫度濃度控制系統組成。

1.1.1 主循環噴射系統

冷連軋乳化液系統主循環噴射系統總體上分為A、B箱2個系統。2個系統分別有主油箱、主泵、噴射調節閥、回流箱和回流泵等組成。主油箱存儲乳化液、噴射調節閥控制乳化液流量和壓力，回流箱用于收集乳化液，主泵和回流泵控制乳化液的循環流動的壓力和速率。在整個乳化液系統中主泵和提升泵是由可調速變頻器控制；循環泵是由MCC抽屜柜控制。壓力傳感器、溫度傳感器、液位計、流量計等測量儀表為閉環控制提供反饋信息。

1.1.2 輔助過濾系統

在冷軋生產的過程中乳化液中會含有大量的氧化鐵皮和細小微利懸浮物，與此同時還會產生污油和廢油。乳化液系統的循環利用需要有一個輔助的過濾系統。輔助過濾系統包含了真空過濾器、磁過濾器、撇油器、反沖洗過濾器等。在回流箱收集的乳化液將首先通過平床過濾器過濾大顆的雜物，然后回流到主油箱的污油側通過磁過濾器和撇油器將細微的磁鐵粒子和污油過濾出來保持乳化液清潔度。其中平床過濾器和反沖洗過濾器通過壓力反饋實現運行閉環控制；磁過濾器和撇油器是通過設定時間進行開環控制。

1.1.3 溫度濃度控制系統

乳化液溫度不光影響到乳化液的冷卻性能，同時它還關系到軋機軋制的潤滑性能和帶鋼表面的清潔度。在溫度濃度控制系統中主要包含了：主箱的循環泵、蒸汽調節閥、冷卻器調節閥、軋制油系統和脫鹽水系統。

2 乳化液系統的控制

乳化液的控制主要體現在乳化液的噴射、乳化液的清潔度、乳化液的濃度和溫度等方面。

2.1 乳化液的噴射控制

乳化液噴射控制主要分為2種方式：主管路壓力控制、流量控制。

2.1.1 主管路壓力控制

在乳化液噴射控制中，恒壓力控制是作為一種主要的控制手段。在軋制過程中乳化液流量要適應噴射裝置控制要求，并且壓力一旦設定好，無論乳化液流量如何改變，壓力都要維持穩定。本系統通過讀取管路上壓力傳感器反饋的壓力值與設定的壓力值做比較，由ANSALDO的PLC控制系統通過Profibus通訊協議對主泵轉速進行PID調節的控制方式調節乳化液系統的壓力。

乳化液壓力控制如圖2所示。

PLC系統通過控制字對變頻器裝置進行控制，控制字1主要包括：泵風機運行、泵正反轉、使能、電氣脈沖封鎖OFF2命令、快停OFF3命令、復位命令；控制字2為轉速給定。變頻器裝置將運行狀態通過狀態字反饋回PLC系統中形成閉環控制，其狀態字1包括：合閘準備好、合閘信號、運行信號、故障、電氣脈沖封鎖OFF2信號、快停OFF3信號、合閘封鎖、報警、本地控制；狀態字2為轉速反饋；狀態字3為電流反饋等。

2.1.2 乳化液流量控制

乳化液的流量控制系統可以設定每個機架所需的流量，是通過每個機架各自的流量傳感器反饋回來的流量值與設定的流量值做比較，由ANSALDO的PLC控制系統通過Profibus通訊協議進行PID調節控制調節閥的開口度。其控制電流為4～20mA對應0%～100%調節閥開口度。在實際軋制過程中，流量的給定是隨著軋制速度的變化而變化。當軋制速度較快時，乳化液流量會隨之增大。

乳化液流量控制如圖3所示：

軋機5號機架由于直接影響到出口帶鋼板型所以在流量控制上比較特殊。它是由ABB板型儀采用恒壓力所控制。板型儀的板型輥橫向輥面有4組每組22個檢測鋼帶板型的壓力傳感器，板型儀根據壓力傳感器反饋的讀數所反映的板型狀況來調整5機架乳化液每段噴射的流量，實現調整板型的功能。

2.2 乳化液清潔度控制

乳化液的清潔度控制主要是控制乳化液的雜質過濾。真空過濾器采用的是博南潤滑控制系統?；亓鞯娜榛盒枰涍^真空過濾器的濾紙，當過濾紙兩邊壓差到達設定壓差值紙帶電機會自動更換新濾紙，每次更新8米濾紙。壓差主要是由濾紙干凈程度決定的。反沖洗過濾器采用的是HYDAC的FR3過濾器。當異物塞滿濾網，壓差到達設定值之后開始自動進行反沖洗將濾網清洗干凈。而磁過濾器和撇油器則采用的是中國一重設備，采取的是時間開環控制方式。設備運行按照設定的運行時間和停止時間進行啟停。

2.3 乳化液配液控制

乳化液配液是有溫度和濃度要求的。根據不同的帶鋼厚度所要求的乳化液溫度和濃度也有區別。

2.3.1 乳化液溫度控制

在乳化液溫度的控制中，蒸汽調節閥和冷卻水調節閥開口度實現溫度的控制，系統會根據要求的設定濃度通過Profibus通訊協議經過遠程站4～20mA信號輸出分別控制蒸汽調節閥和冷卻水調節閥。而在主油箱的溫度傳感器則為系統的溫度閉環調節提供控制依據。

乳化液流量控制如圖4所示：

2.3.2 乳化液濃度控制

乳化液控制中濃度控制直接影響到產品質量是控制中最重要的的一環，影響到乳化液濃度主要的因素為加油量和加水量。

在生產中乳化液軋制油消耗主要體現在板面殘留、過濾系統消耗、以及排霧風機等其他油耗。在本系統中乳化液配液是通過全自動控制實現的。VA為當前理論軋制油消耗累計值。VS為加油量設定值。當VA？叟VS，即理論累計值？叟設定值時乳化液系統開始自動加油。而加油體積累計值VA從0累加到VS所用的累加時間為T。

帶鋼板面殘留量是帶鋼在軋制過程中經過乳化液的冷卻附著在帶鋼表面的軋制油，板面殘留消耗的軋制油計算（見式1）：

其中V1為累加時間T內帶鋼板面油耗體積的累加值；？籽為軋制油密度；L為單卷帶鋼長度；d為單卷帶鋼寬度；C為單卷板面殘留量系數，殘油量系數C為可以通過HMI畫面進行手動修改。系統會在每次飛剪剪切完畢之后自動計算并記錄上一卷帶鋼的耗油量，根據5機架出口速度準確計算出帶鋼長度L，在二級數據中讀取所測得的寬度d。整個計算累加過程數值精確，保證了計算板面耗油量的準確性。

過濾系統而消耗的軋制油包括磁過濾器和撇油器等在過濾過程中帶出的油泥所含的軋制油，過濾系統所消耗的軋制油計算（見式2）：

其中V2為累加時間T內過濾系統消耗體積的累加值；？琢1為每分鐘磁過濾器過濾軋制油重量的系數，t1為磁過濾系統開啟的時間；？琢2為每分鐘撇油器過濾軋制油重量的系數，t2為撇油器開啟的時間；？籽為軋制油密度。過濾系數？琢1和？琢2以及過濾時間t1和t1可以通過HMI畫面進行手動修改。通過多次嚴謹的實驗得出過濾系數？琢1和？琢2分別為11.11kg/h和3.16kg/h。

排霧風機等其他油耗總和主要是排霧風機抽走的乳化液中含有軋制油。根據大量數據分析證明排霧風機等其他油耗總和與過濾系統消耗的軋制油成比例關系。（見式3）：

其中V3為排霧風機等其他油耗總和，？琢3為比例系數，V2為過濾系統消耗的體積，經過大量實驗表明？琢3的數據為50%左右。

乳化液設置AB兩個系統，A系統高濃度起到軋制潤滑作用，B系統低濃度主要起到清潔板面作用，因此高速軋制時板面不可避免將A系統軋制油帶入B系統。為保證板面清潔度及板面鐵粉殘留低，對于B系統電導率、鐵含量控制要求高于A系統，B系統乳化液需要及時更新補充新水。在系統控制中采用從B系統自動倒箱到A系統方法加快B系統乳化液更新速度，提高板面清潔度。每次自動補油后優先從B系統倒箱補A系統液位，如果倒B系統不夠補到設定控制液位則再啟動補新脫鹽水。每次倒箱的乳化液體積可以通過HMI畫面控制。

乳化液系統濃度自動控制流程提如圖5所示。

3 結束語

柳鋼冷軋1250mm軋機乳化液系統自動控制程度較高，工序能力指數cp值保持在1.35～1.76之間，標準差在0.14～0.2之間。整個乳化液控制系統對于提高產品質量，降低勞動力成本起著至關重要的作用。

【參考文獻】

[1]張景勁.板帶冷軋生產.冶金工業出版社，2008.