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材料科学与工程学院教案用纸
课程章节名称 项目九 主控台
教学目的、要求 熟悉主控台职能及控制对象，明白主控台与各个操作台的关系。 了解高速线材连轧工艺对电气控制和自动化控制的要求。 了解高速线材轧机各机组的主传动特点与参数。 熟悉高速线材轧机自动检测设备布置及作用。 熟悉计算机与自动化控制中的主设定内容与程序控制各项控制原理。 能够说出主控台职能及控制对象，能说明主控台与各个操作台的关系。 能说出各种轧机自动检测元件的分布及作用。 能说明计算机主设定内容及主要程序控制项目内容。 了解主控台设备及功能。 熟悉轧制参数设置内容及调整理论。 能够进行主要轧制参数设定内容。 能够对轧制过程中情况进行调整。
重点 难点 主控台各项操作说明及功能
教学环节时间分配 4课时
教学手段、教学方法和实施步骤 多媒体
授课内容: 任务一：主控台对高速线材轧机电气控制与工艺过程自动化 一、主控台概述 主控台是控制全轧线生产的中心操作室，是全厂的中央信息处理站。 1.主控台所管辖的区域设备： (1)粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组以及夹送辊、吐丝机。 (2)粗轧机组后的回转飞剪、预精轧机组前的事故卡断剪、精轧机组前的回转飞剪、事故卡断剪及轧制平台下的事故碎断剪。 (3)轧线上所有活套控制器。 (4)轧制平台下载运废料的振动运输机。 2.主控台的职能与控制对象：(1)设定、调用、修改轧制程序。 (2)控制上述所有轧制区设备的动作及运行。 (3)监控轧制区的轧制过程，实现轧制工艺参数和程序控制最优化。 (4)控制轧机各机组的轧辊冷却水开与闭。 (5)组织、协调轧制生产工艺，保证生产的正常进行。 (6)担负轧制生产线的日常生产信息传递，进行轧制区物料跟踪方面的操作。 (7)有关生产数据报表的记录与汇总。 (8)监视全生产线的机械、电气、能源介质供应系统的设备运行状况与故障显示。 3.主控台与生产调度室及各操作台(点)的分工和关系 (1)主控台与生产调度室的关系 主控台主要负责生产线上轧制生产的组织与协调，即偏重于轧钢生产人员本身的内部指挥。生产调度室主要负责轧制生产的总体指挥与协调，即偏重于轧钢外部的联系。 (2)主控台与各操作台(点)的关系 五个操作台：入炉操作台、加热出钢操作台、主控台、冷却控制台、卸卷操作台 主控台对上述四个操作台具有指挥与领导作用，即设备的开、停机命令、轧制生产的节奏与控制指令都是由主控台发出。 4.主控台人员的操作技术素质要求 (1)较为全面地了解轧钢工艺知识。 (2)具有一定的机械与电控基础知识。 (3)对本厂设备(特别是对轧制区的设备)与功能有一定的了解。 (4)掌握质量控制的基础知识。 二、高速线材轧机电气控制与工艺自动化 高速线材轧制工艺的基本特点是: ① 全连续式连轧工艺。 ② 较高的成品轧制速度(邢钢高速线材轧机目前最高轧制速度已达到140m/s)。 ③ 表面质量和内部质量全优的成品(公差可达±0.1mm)。 ④ 大卷重、高生产率(国内最大线材卷重达2吨左右，最高小时产量达140吨)。 对电气控制和自动化控制技术的高要求： (1)连轧工艺对主传动特性的要求：调速范围大；调速精确度高，静态速降小；咬入动态速降小与恢复时间短；调速快。 (2)轧制高速度、产品高精度对自动化控制的要求：采用电子计算机完成各部件对自动化的控制。 (3)生产的高效率对计算机的要求：采用“目标跟踪”技术；对在线使用的轧辊(辊环)实行自动管理；轧制过程中显示工艺参数；对各个系统及各台设备运行状况进行监视并报警。 (1)连轧工艺对主传动特性的要求 ① 调速范围大：主传动采用直流电机，速度可控；控速范围大；可以定速运转 ② 调速精确度高，静态速降小 ③ 动态速降小与恢复时间短：咬钢时，转速呈阻尼衰减的波动变化，能稳定轧制。 ④ 调速快：在尽可能短的时间内完成，以减小轧件中间尺寸变化对线材成品的影响。 (2)轧制高速度、产品高精度对自动化控制的要求 ① 轧制速度与轧制程序的计算、控制与存贮。 ② 根据要求的切头(尾)长度和相应的轧制速度，计算出所有切头飞剪的启动时间、速度超前量大小，并对剪机实行自动控制。 ③ 在活套控制系统中计算活套挑的抬起、下落时间，实现机组和机架间的活套自动调节。 ④ 根据预先计算的轧制速度跟踪轧件通过各机组的时间和过程。 ⑤ 水冷段水阀开启数量，水阀的开、闭时间与冷却程序的计算、控制和存贮。 ⑥ 对所有在线的辅助传动装置实行同步运转计算与控制。 ⑦ 在显示屏上以数字形式显示操作人员所需要的数据，如转速、线速度、切头量、超前量、吐丝系数等。 2.高速线材轧机各机组的主传动特点 ① 粗、中轧机组：机架间间距也较大，采用了重型联合传动装置 ② 预精轧机组：由四架或两架轧机组成，采用直流电机单独传动，特点：单独传动的单线预精轧机组，再配合活套控制器 ③ 无扭精轧机组：采用集体传动形式 3.高速线材轧机自动检测 (1)热金属检测器：用于检测轧件的有无。一种是固定式，根据具有一定温度的红钢将产生红外辐射判断。另一种是光电扫描型，利用旋转的多面镜鼓对视场进行扫描，灵敏度高、视场广。 (2)活套扫描器：用于检测活套量大小，利用光电扫描脉冲相位比较原理 (3)非接触式辐射测温仪：检测轧件温度，利用红钢产生的红外线辐射量大小与其温度成正比的原理。 (4)工业电视：用来显示该部位的生产实况 高速线材轧机检测元件分布与作用： 4.电子计算机与自动化控制 两种形式:一种是集中控制系统；另一种是分散控制系统。 (1)主设定 ① 轧制区主、辅传动速度基准值的计算和正确性检查：包含计算机根据操作工输入的各机架轧制线速度、轧辊直径以及选定的轧制程序号计算出主、辅传动的转速。 ② 轧制区主、辅传动基准值用数字键盘单独设定：代表机器与操作者的交流标准。 ③ 轧制过程中，在0~100%范围内改变主、辅传动的主引导值：使轧制线上与主传动有关的设备以设定的速度基准值的某个百分比运行 ④ 轧制程序存贮：几十个轧制程序，以便随时调用。 ⑤ 轧制过程中对某一机架的基准值进行单机校正：单机校正分手动自动两种方式。手动校正在主控台上人工干预进行，自动校正由活套调节自动进行。 ⑥ 轧制过程中，轧制速度(转速)的级连校正：上游调节和下游调节 ⑦ 粗、中轧机主传动轴的自动定位 ⑧ 主、辅传动爬行值计算和设定 ⑨ 轧机单机启动和机组集体启动 ⑩ 预精轧区、精轧区的废品监测 ⑾ 夹送辊速度基准值的计算 (2)程序控制 ① 粗、中轧机组的工艺控制：a. 操作状态选择；b. 各机架的横移和夹持爪锁紧；c. 飞剪控制；d. 小张力自动控制。 ② 预精轧、精轧机组的工艺控制：a.活套(立活套、水平侧活套)的自动控制；b.精轧机组前剪切系统的顺序控制；c.精轧机控制。 ③ 各机组轧辊冷却水控制。 ④ 液压、润滑系统的控制：a. 液压系统控制；b. 润滑控制；e.液压、润滑系统故障检测。 ⑤ 轧制节奏的控制：a.粗轧机组出口与飞剪之间；b.斯太尔摩运输段。 (3)剪机控制 ① 回转式飞剪：剪切过程中剪刃随工件同步前进。 ② 卡断剪及其控制：剪刃靠气缸压力卡住轧件，使轧件在轧辊的拖拽力作用下被切断。 ③ 地下事故碎断剪：滚筒式剪切机 回转式飞剪 原理：利用曲柄轴的旋转，相对的两个剪刃作上、下运动或旋转运动而进行剪切的。 当光电元件检测到轧件头部信号时，通过计算机逻辑单元经一定延时，飞剪自动启动切头；检测到轧件尾部信号后，飞剪就自动启动切尾；在轧钢过程中飞剪停止在等待位置准备下次剪切。 剪刃的运动轨迹：启动飞剪后，剪刃由等待位置1，加速旋转到剪切位置2，这时速度已达到轧件的速度并进行剪切。由位置2到位置3进行制动，制动后飞剪再回到等待位置1准备下一次剪切。 (4)活套控制 ① 活套控制方式的选择： 活套控制的目的：进行无张力轧制，以保持良好的轧件表面形状和尺寸精度。类似于圆盘。 分类： a.下活套挑：轧件咬入B机架后，在机架间设置的引导槽下降，因轧件自重而形成活套。 b.上活套挑：由在轧机之间所设置的导辊上升而形成活套。 c.水平侧活套挑：轧件被咬入B架，同时由于起套辊的作用，使轧件在水平侧边被挤出而形成活套。 ② 活套的控制方式：活套控制采用计算机自动控制， (5)小张力自动控制 采用计算机控制技术对粗、中轧机架间张力进行自动调节控制。目前常用“轧制电流———轧制速度”方法。控制方法：通过A 机架的调速系统调节A 机架电机的转速，使A 机架的电流恢复到基准值，以实现A 和B 机架之间的无张力(实际上应是小张力)轧制。 (6)轧件的物料跟踪 ① 跟踪并在各个操作台(点)显示从入炉至卸卷的每一根钢坯的数据。 ② 存贮、打印每批钢坯的坯号、数量、坯重、卷重、规格等信息。 ③ 自动接收钢坯秤和成品秤的重量信息。 ④ 向标牌打印机发送打印信息。 ⑤ 班产量报告的显示和打印，各类时间报告的显示和打印。 5.故障报警、信号显示和剪机联锁 (1)故障报警与信号显示 包含内容：① 故障区域；② 颜色和符号区分故障类型； ③ 光声引起注意；④ 故障清单。 (2)剪机联锁 事故处理段与剪机分布：照轧制线上剪机的分布，可将整个轧制区分为若干“事故处理段”。 总结：①故障状态下，总是利用靠近事故区前的剪机碎断后续轧件，能在故障排除后剩余轧件可继续在后续轧机上轧制。②故障排除后，主控台操作人员必须借助手动解除剪机碎断的指令。③当4号事故段发生故障时，如果精轧机前剪切系统有故障不能执行碎断指令时，则粗轧机组后飞剪应自动启动碎断轧件。 任务二：主控台操作 主控台设备和功能简介 1.主控台设备布置 2.操作台与操作方式 操作台位于主控台的中央，是操作人员控制、操作 轧线设备的主要工具和手段。 (1)各活套控制预设定功能键 接通说明处于自动调节控制状态 (2)轧机状态选择功能键 轧机状态的含义是单一机架启动机组集体启动轧辊定位启动。通过该组键可选择各轧机主传动采用何种状态工作。 (3)废品监测系统预选键 该组键被预选表明废品监测系统投入运行。 (4)小张力控制预选键 该组键被预选表明轧制时轧件将处于小张力自动控制状态。 (5)热金属检测器 活套扫描器工作方式预选键。工作方式预选有两种方式:一种是“操作”方式；一种是“模拟”方式。操作：轧线上一切检测元件处于自动工作状态，可适时地启动提供轧件位置信息；模拟：轧线上一切检测元件处于手动状态。轧件在轧机中轧制时“模拟”方式不能被预选。 (6)灯光检测和报警复位键 主要用于检测光显示键(盘)的线路和信号通顺情况及中止报警装置的鸣叫。 (7)图像、画面的选择及打印键 该组键可能是一键盘，也可能是一组选择键。其目的是选择各种图像和画面，了解生产数据和情况或输入新的指令或打印各类表格。 (8)一组按照轧制工艺流程排列的轧机选址键 一个机架对应一个选址键。所谓的选址是指选择某机架作为调整控制的基准。调整控制包括单一机架启动、轧辊定位和轧机手动调速(或称秒流量修正)三种内容。 (9)轧机调速(或秒流量修正)键 该组键分为单机调速键和级连调速键，有升速“+”和减速“-”两种形式。该组键与选址键联用就可实现对所选机架的调整控制。 (10)飞剪控制键 一台飞剪对应一组控制键，主要是完成对剪刃位置的初始设定和实现手动碎断指令的干预。 (11)卡断剪控制键 一台卡断剪对应一组控制键，主要是完成对卡断剪开闭的手动干预。 (12)机组启/停键 按各个机组配置，由3个键组成: ① 机组准备状态就绪显示:该键是灯光键，灯亮表示该机组全部主传动完成了开机准备。 ② 启动键:此键控制机组内所有轧机运转。指示灯亮，表明机组中某一轧机主传动跳闸。 ③ 停止键:该键控制机组内所有轧机停止运行。 (13)紧停开关 各机组配备有紧停开关，用于重大设备和人身事故的紧急停机。紧急停机意味着切断了电机控制电源并以最大电流停机。 (14)故障信号指示灯键 用于为现场信号板(或信号箱)提供机组轧制故障信号指示。 (15)轧辊冷却水控制键 该组键仅用于粗、中轧机组的冷却水开闭控制，预精轧、精轧机组冷却水与机组启停联锁，不单独设键。 (16)一套按工艺流程布置的轧线光电检测元件显示控制键 对应于每一个热金属检测器和活套扫描器，其作用是在“操作”状态下显示轧件的实际位置和在“模拟”状态下模拟轧件的位置。 (17)一套程序设定修改键盘 主要作用是设定、修改、调用、贮存轧制程序中的有关内容，并将各参数量由显示值切换到实际执行值。 3.传动控制柜：传动控制柜布置在主控台后方，有电源键和相应的设备状况指示显示 4.屏幕显示与画面及对讲通讯 ①轧制程序画面：显示轧制规格、出口机架号、轧制程序号、各机架的轧辊实际直径、轧制线速度设定值、电机的设定转速值和转换值、实际轧制速度、飞剪的切头切尾设定长度、剪切速度超前设定量、夹送辊、吐丝机的设定速度和实际速度、日期和钢种等。 ②轧辊管理画面:各架轧机轧辊的单槽设定使用吨位、每个轧槽的实际轧制吨位、轧槽代号、实轧吨位、轧槽的实轧吨位与设定吨位接近时(如达85%时)给出声、光信号；实轧吨位与设定吨位相等时，再次给出声、光信号。 ③主传动电机电流和轧制线速度的光柱数字画面：各机架的电机实测电流值及轧制速度等。 ④活套偏差量和温度偏差量显示画面 ⑤轧制过程模拟显示 ⑥工业电视显示画面：用于监视活套、剪机和吐丝机等处轧件通过的情况 ⑦电流表：显示实际电流占额定电流的百分数值，判断轧件在各机架间的堆拉关系 ⑧其他画面：示冷却程序画面，光电事故原因显示板或事故显示屏，有关生产管理数据的显示。 通讯设施：自动拨号电话、厂内调度电话、琴键式对讲机等。与各个操作点、维修点通讯联系。 二、轧制准备与参数设定 1.设定轧制程序 设定轧辊(辊环)实际直径 设定轧制规格和出口机架号：根据导卫、轧辊的备品备件准备情况来选取出口机架号。 设定轧制线速度：在采用多次车削后较小辊径的轧辊时，需适当地降低轧制速度以帮助轧件咬入。 夹送辊参数设定与检查：计算机自主根据精轧机的速度和夹送辊实际直径来计算夹送辊的速度，正确地输入夹送辊辊径是关键。 检查验算： 设定剪机参数： 2.外部条件的要求与检查 (1)轧辊冷却水 开轧前半小时应要求供应开路冷却水；电机闭路冷却水应要求常开。 (2)传动电源 开轧前应将传动电源送到主控台传动柜上，以便于轧机的“机旁”操作。 (3)油气润滑 开轧前半小时应要求将导卫油气润滑置于“手动控制”，以便于对导卫润滑状况进行检查；开轧前5~10分钟将导卫油—气润滑由“手动控制”转换成“自动控制”。 (4)压缩空气 压缩空气是所有电磁阀的动力源，一般要求压缩空气常通。 3.故障确认→开机→轧制模拟→开轧 (1)故障确认与各区域准备状况检查 它可通过观察各种信号状态和设备原始位置来完成。 (2)开机 开机步骤应是按粗轧机组→中轧机组→预精轧机组→精轧机组顺序进行。 (3)轧制模拟 作用是对各系统设备(飞剪、活套、斯太尔摩线冷却水阀)的响应程度进行检查。步骤:预选“试验”键按轧制顺序逐个按下各光电检测元件模拟键观察各台设备的响应状况切断“试验”键，选择“操作”键。 (4)开轧 三、轧制过程控制操作 实际轧钢过程中，轧件高度、宽度、温度、变形抗力等因素是随机波动的，会干扰已经形成的稳态过程。与此同时，各机架间的张力、前滑、压下量、宽展量也将随之变化，使轧件重新处于动态过程，并在新的条件下向新的动态平衡过渡。在新的动态过程中，如果不发生轧件堆死或拉断事故，最终必将重新建立新的动态平衡，保证轧制的正常进行。调整从下面就几个方面进行： 张力与速度调整 辊缝与转速、张力调整的关系 换辊(槽)后轧制转速调整与试轧 变换成品规格后轧制速度的设定 钢温变化与调整操作 坯料断面变化与调整 多线轧制的影响与调整 精轧机与夹送辊的速度关系调整 1.张力与速度调整 在张力轧制的连轧过程中，要保证轧件通条上的尺寸稳定性是不可能的，即始终有一个前端和后端长度不参与连轧的动态过程，这里处于无张力轧制状态，因此轧件头部和尾部尺寸比有张力的轧件中间尺寸要大。 三种机架布置及其张力和无张力的关系： 水平连轧机布置：机架间存在着一定张力及轧件在机架之间需要扭转。 V-H布置：可避免轧件的扭转情况。在机架之间设置活套挑，则可进行活套轧制，也就是无张力轧制。 45°无扭精压机布置：各架轧辊彼此呈90°角，各自对垂直面呈45°角，轧件在轧制过程中不需要扭转。 张力控制原则：① 不能造成轧卡堆钢现象；② 使轧件处于稳定状态；③ 应使轧件头、中、尾尺寸偏差尽可能小；④ 要考虑椭圆、圆孔型不同的咬入特点和孔槽磨损差异；⑤ 张力的控制主要靠调速来实现，调速必须采用级连调速的方式。 张力的判断：① 电流判断法：各机架所对应的电流表在咬钢时电流指数（无变化：无推力和张力，变小：张力，变大：推力）；② 棒击振动法；③ 观察法；④ 速度变化判别法；⑤ 尺寸判别法 张力的消减：以采用级连调速为宜。 2.辊缝与转速、张力调整的关系 调整辊缝的目的：补偿孔型磨损或钢种变换等对轧件高度尺寸的影响，然而轧件高度尺寸的变化，导致秒流量出现了新的不平衡，为此要对相应机架的电机转速进行调整。 3.换辊(槽)后轧制转速调整与试轧 因换辊使轧辊直径改变，则必须对转速进行修正： 预加张力后相应机架的转速又有变化： 4.变换成品规格后轧制速度的设定 5.钢温变化与调整操作 钢温的高低直接影响着轧件的变形抗力，温度较低的钢坯变形抗力较大，较低温度的钢坯会导致轧机的弹跳增加，金属秒流量增多，造成堆钢。坯料头部低温会造成轧件头部宽展增加，并形成所谓的“黑头钢”，降低精度。 6.多线轧制的影响与调整 原则：以张力小的一线作为调整基准，即保证张力小的一线正常轧制不堆钢，来保证双线的轧制。 四、控制台安全操作要点与常见故障分析处理 轧制确认与检查 ： ① 轧制前应认真仔细检查主控台各种设施的完好性和各显示屏的显示准确性，确认无故障信号显示。 ② 轧制前应向各操作台(点)询问准备情况，这一点非常重要。 ③ 轧制前的轧钢模拟操作是保证轧制后设备正常动作的前提，尤其对剪机的连锁模拟试验是每次开轧前必须进行的操作步骤。 ④ 轧制前应将开轧信息通报全线。 轧制控制和操作 ： ① 应空载启动设备，严禁带负荷启动轧机。 ② 应该避免长时间的轧机过负荷运转，防止过热或跳闸。 ③ 处理故障的基本原则是尽量排空轧件后再停机，并避免后来轧件进入事故段。 ④ 在可能发生重大设备事故和人身伤害时，应立即使用“紧急停车键”停止设备运转。 ⑤ 轧机的辊缝调整和主控台的转速调整最好不要同步进行，一次性调速范围不宜过大，以不大于5~10r/min为宜。 2.常见故障分析和处理措施 粗中轧区的故障表 预精轧的常见故障表
课堂讨论 讨论主控台的操作步骤
课外思考、练 习及作业题 课后习题
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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