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作者通联：中铝瑞闽铝板带有限公司 福州市马尾区青州路9号 350015

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一、ISV 喷射梁的控制

中铝瑞闽公司1+3 热连轧于2011年9月建成试生产，3 机架精轧机主体设备从SIEMENS-VAI 引进，自动化及传动系统从德国SIEMENS 引进。3 机架精轧机的机型属于宽幅大压下量加工工艺，如2.2mm×1950mm 罐体料用热轧卷，每道次压下量高达55%以上，因此对热精轧机的冷却润滑及板型控制要求较高。热轧卷板型主要有原始辊型、工作辊弯辊和工作辊分区冷却等3个控制环节，其中工作辊分区冷却是最关键、最核心的环节之一，设备结构复杂、自动化控制程度高。3 机架热精轧采用SIEMENS-VAI的ISV（集成电磁阀）喷射梁作为工作辊分区冷却执行机构，每个机架入口和出口各有上、下两个喷射梁，喷射梁横向（带材宽度方向）共38个分区，每个分区有1个ISV。系统通过脉宽调制控制喷射梁各分区ISV的通断时间和顺序，以调节各分区乳液流量，确保乳液润滑、乳液冷却并控制工作辊辊型曲线，从而调整带材凸度和平直度，保证良好板型。

（1）乳液流量共分0～10级（表1），采用脉宽调制控制（图1），周期为2s。0级表示喷嘴在周期时间全关，1级表示在周期时间内喷嘴10%时间（0.2s）开启，90%时间（1.8s）关闭，以此类推，10级表示喷嘴在周期时间全开。为实现喷射等级计算及ISV的脉宽调制控制，一级基础自动化采用ISV_CL 功能块计算（图2）：①冷却等级计算，余数＞0.5，CLN=（TLN×IN÷1）整数商+1；余数≤0.5，CLN=（TLN×IN÷1）整数商。②脉冲宽度计算，PWM=CLN×PER÷TLN×AMP，限幅[0，PER]。

表1 乳液流量喷射等级

（2）ISV 喷射梁控制的二级过程自动化预设定。和压下量、轧制力、辊缝、速度等预设定由二级过程自动化模型计算不同，分区冷却完全由人工在二级中根据以往经验和调试情况设定。在辊型不变情况下，为适应各种合金的生产要求，ISV 分区冷却的喷淋曲线设定主要分为冷辊和热辊生产设定（每种又细分为带头、带中和带尾设定），实现带材全长的一致性。

（3）在一级基础自动化中ISV 喷射梁的控制由凸度闭环控制实现，通过调整出口侧的分区冷却喷射等级的抛物线形状来支持工作辊弯辊功能控制带材凸度。此外还可通过人工干预，调整带材二肋位置的喷射量以控制二肋板型缺陷。

图1 脉宽调制控制等级

图2 脉冲宽度计算功能块

二、ISV 喷射梁的优化

1.乳液管路振动

在设备调试初期，乳液管道振动严重，管道紧固件和连接法兰松动脱落，导致乳液泄漏、调试中断等。现场观察分析，判断ISV 喷射梁的一级自动化控制存在缺陷，相同喷射等级的ISV在1个周期时间内同时喷射、同时关闭。以喷射等级5的一级控制为例（图3），1s内各分区ISV 同时失电，乳液从喷嘴同时喷出，下1s 内各分区ISV 同时得电，喷嘴同时关闭，周而复始，这样在每个2s的周期内对乳液总流量的需求发生巨大变化，一方面冲击大，另一方面由于冲击周期时间短，造成乳液管道在生产过程中振动异常。

图3 优化前一级自动化ISV 喷射梁控制

图4 优化后一级自动化ISV 喷射梁控制

优化一级自动化ISV 喷射梁控制（图4），以轧制中心线为中心，两侧（DS 传动侧、OS 操作侧）对称喷射的基础上，在控制周期内采取不同的延时控制各分区ISV的开/关，对各分区喷嘴进行错开时段开/关，确保在生产过程中乳液总量需求平稳，乳液管道振动明显减轻。图4中Offset 1 表示延时0.2s 接通，Offset 6 表示延时1.2s 接通，以此类推。喷射梁横向共38个分区，以第19、20 区为中心，两区对ISV_CL 功能块输出信号PWM 无延时接通，18、21 区对输出信号PWM 延时1s 接通，17、22 区对输出信号PWM 延时0.4s 接通……

2.卷材优良率

3 机架热精轧机各道次压下量都比较大，1#和2#机架咬入在调试和试生产过程经常出现不能顺利穿带现象，造成料冷切废。同时1#机架到卷取机中心线距离约20m，加上头部升速段，整卷带材的优良率较低。

通过分析轧件咬入状态，现场实际跟踪和分解ISV 喷射梁一级自动化控制、二级过程自动化预设定，对不同合金、规格的轧件咬入设定不同ISV 喷射控制段，确保轧件咬入顺利进行。带材在稳定生产前，由于辊型未能达到稳定状态，导致带材板型未能达到预期目标，通过优化带材头部的ISV 喷射梁控制的流量，使各机架轧辊辊型尽快达到预期目标，提高整卷带材的优良率。

三、ISV喷射梁的维护

（1）定期做喷嘴测试，测试各分区喷嘴是否正常喷射和关闭。部分喷嘴无法关闭，不仅直接影响板型的控制，而且影响穿带时机架的顺利咬入；部分喷嘴无法打开，工作辊局部温度上升，热凸度增加，易在轧辊上形成粘铝，直接影响轧件的板型和表面质量。

（2）ISV 喷射梁采用独立的具有干燥和过滤功能的螺杆泵空压机提供压缩空气，该空压机提供干净、干燥、压力稳定的气源，确保喷射梁正常工作。干燥机压力露点为+3℃，过滤器进气空气过滤为3microns，出气过滤为1microns。乳液压力最大为6bar，空气压力必须比乳液压力大2bar 最合适，因此空压机设定参数必须满足这个要求，确保能正常控制乳液的通断，防止乳液进入喷射梁的电缆腔，腐蚀电源接触板接线端子及接触铜片。定期清洗空压机的空气过滤网、检查油位，定期检查管路空气压力。

（3）尽减少乳液中的杂物，避免杂物进入并残留在喷射梁内。定期检查喷射梁及电磁阀是否有杂物堵塞，检查航空插头、喷射梁电源接触板接线端子及铜片是否被腐蚀。

1 肖亚庆等.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社,2005

2 孙一康.带钢热连轧的模型与控制[M].北京：冶金工业出版社,2002

3 汪祥能等.现代带钢连轧机控制[M].沈阳：东北大学出版社,1996