快速控制冷却(ACC)系统在八钢中厚板的应用

摘　要 八钢中厚板厂ACC系统存在时有通讯中断、侧喷丢失、数据传输交换问题、ACC区域速度下降等问题。通过改进实际速度与设定速度不一致和编码器的安装方式，修改精轧机控制程序等措施，解决了存在的问题，满足了开发X60、JG670DB等新钢种的要求。

关键词 快速控制冷却 ACC系统 侧喷

一、概 述

八一钢铁股份有限公司轧钢厂中厚板分厂（简称八钢中厚板分厂）轧后快速控制冷却系统（ACC）采用的是北京科技大公司的产品，主要是通过最终受控轧制或热机轧制之后的钢板立即进行受控冷却的方法，来促使晶粒细化以及增加珠光体和贝氏体的体积比，以满足某些特殊钢材的要求。该系统于2011年7月份开始投入钢种试验工作，由于系统存在时有通讯中断故障、信号交接故障、物料跟踪故障等问题，经常造成钢板停在ACC水幕下而被浇黑的情况，这时只能手动送板，但速度不能保证稳定运行，又造成钢板冷却不均匀、瓢曲、终冷温度不精确等问题，严重影响了产品质量，为此对该系统进行了改进。

二、ACC系统的自动控制原理

八钢中厚板分厂ACC控制系统有一级自动化和二级自动化。一级自动化包括电气PLC控制系统、仪表PLC控制系统、水系统PLC控制系统，其PLC均采用西门子S7－300系列。通过PROFIBUS DP总线实现通讯，由S7－300PLC的中CP343模块与由于系统存在以上问题，造成ACC区域辊道速度不能实现自动调节。钢板在ACC区域速度前半部分自动、后半部分手动的速度控制.手动控制速度不稳定，可想而知钢板在ACC区域的冷却效果也不稳定，很难达到钢板性能的工艺要求，更不能满足ACC系统要求的速度差小于5％的精度。所以由于冷却不均，造成冷却后的钢板发生瓢曲等现象。

一级自动化电气PLC控制系统主要完成钢板头尾跟踪、过程的顺序自动控制、ACC区域辊道速度给定（通过精轧机后完成）、冷却器流量调节等功能。仪表PLC控制系统主要完成喷水流量和空气流量的控制、水温控制、扫描式高温计的数据采集等功能。二级自动化主要完成ACC控制系统的模型过程控制与计算、实现轧制工艺的计算机数据通讯等功能。

（1）ACC控制系统一级自动化接到精轧机轧制任务结束信号后，通过精轧机一级自动化TDC将速度降为ACC所需速度（升速或变速或阶段调速等冷却工艺要求）。进入ACC区域进行冷却，当ACC控制系统完成冷却任务后，ACC控制系统通过精轧机向矫直机（Leveler LEVEL1）发出冷却完成任务指令，钢板进入矫直区进行矫直，矫直任务完成后，再向1#冷床系统发出矫直任务完成指令。ACC控制系统二级自动化通过精轧机二级服务器（FM LEVEL2 ）得到钢板的原始参数，根据是否是ACC冷却模式，通过冷却模型控制水量及辊速等。

（2）MULPIC冷却系统也具备加速冷却和直接淬火功能，其水量可以在10∶1～20∶1大范围内调节，并且采用5bar的高压水，冷却能力比气雾冷却系统大。在加速冷却模式下最大冷却速度到达20℃/s（30mm厚钢板，800℃～500℃），在直接淬火模式下最大冷却速度达到25℃/s（30mm厚钢板，800℃～100℃）。国内采用MULPIC冷却系统的沙钢5000mm厚板厂、莱钢4300mm厚板厂和舞钢4100mm厚板轧 机三套，迪林根厚板厂、韩国浦项No.2和No.3厚板轧机后来改造的水冷装置也采用了此系统。该系统冷却能力强大、但是由于喷嘴数量多、水系统净化要求很高，维护检修相对比较麻烦。

（3）高密度管状层流冷却系统是我国最近几年，自行开发的冷却系统，在传统的层流冷却系统的基础上，加大U型管的密度以提高水量而开发。其水量的调节范围比传统的层流冷却要大，目前主要被我国已有的一些中厚板轧机上采用，新建的宽厚板轧机采用较少。厚板生产工艺和其他钢材生产工艺相比，其显著特点是用途广、规格多、批量小、力学性能和尺寸规格并重。厚板对原料钢水的纯净度要求仅次于冷轧薄板，而对力学性能的要求则是所有钢材中最严格的。

三、ACC系统存在的问题与解决措施

（一）存在问题

（1）由于精轧机对辊道控制采用的是电压反馈，而ACC系统对辊道速度的数据采集是现场实际速度，两系统差值较大，远远不能满足设计要求的小于5％的精度。这是造成钢板冷却偏差大及物料跟踪错误的主要原因。

（2）ACC系统的头尾跟踪要靠编码器及冷检、热检的准确性来保证。但由于编码器的安装对中性及稳定性都差，时常出现丢码现象。还由于冷检、热检信号中有断续现象，都造成了ACC传给精轧机的头尾跟踪数据错误。

（3）由于遮蔽系统中的编码器采用DP通讯方式，而现场环境条件恶劣，致使通讯经常中断，影响整个ACC系统工作。

由于系统存在以上问题，造成ACC区域辊道速度不能实现自动调节。钢板在ACC区域速度前半部分自动、后半部分手动的速度控制.手动控制速度不稳定，可想而知钢板在ACC区域的冷却效果也不稳定，很难达到钢板性能的工艺要求，更不能满足ACC系统要求的速度差小于5％的精度。所以由于冷却不均，造成冷却后的钢板发生瓢曲等现象。

（二） 解决措施

（1）对精轧机辊道速度反复进行了标定，调整了部分全数字直流调速装置的参数，改进了实际速度与设定速度不一致的问题。在现有情况下，基本满足了系统所要求的速度差精度。

（2）通过解读精轧机TDC系统，以WINCC为平台、在WINCC环境下开发的应用程序，发现ACC系统发给精轧机的数据是错误的。通过采集大量的数据，发现是辊道编码器丢码和冷检及热检信号断续造成的。为此重新安装和固定了编码器，并改进了编码器的连接方式，彻底解决了丢码现象。还更换了不稳定的热检和冷检。

（3）通过研究精轧机程序，发现精轧机与ACC系统一级自动化的交接状态不能对应，为此对精轧机一级自动化TDC程序进行了修改，保证了钢板在ACC区域中的正确状态。

四、结 语

通过对ACC系统的改进，实现了ACC区域内的速度自动控制，涉及精轧机、矫直机系统的信号，数据多，所以在使用中还应加强点检和维护工作，还应对系统不断进行完善。

参看文献：

[1]刘树生，中厚板高密度管层流冷却技术