1. 概述
板坯側壓定寬機（Slab Sizing Press，簡稱定寬機）作為熱軋主要的調寬設備，在鍛壓狀態下對板坯全長進行大的板坯寬度軋制，通過一道次壓下，最大寬度壓下量可達350mm；而立輥軋機在碾壓狀態下對板坯進行軋制，經過1~5個道次的軋制，側壓量最大不超過100mm。作為水平軋機前面附設的立輥軋機只起微量側壓和實現寬度自動控制(AWC)的作用，采用效率更高的定寬機實現無級寬度壓下。
由于定寬壓力機對板坯是在鍛壓狀態下進行軋制的，其金屬的變形狀態與立輥軋機截然不同，因此定寬壓力機軋出的坯料前后切頭切尾損耗小，即由過去的0.6%~0.7%減少到0.2%~0.3%，通過減少魚尾大大提高了鋼材的收得率[1]。另外，由于定寬壓力機的寬度調節量大而廣，這不僅增加了板坯連鑄機平均澆鑄寬度，而且為板坯連鑄機的澆鑄寬度由50mm加大到200mm，減少了連鑄板坯寬度規格的種類，大大提高了板坯連鑄機的生產能力和效果，同時對板坯連鑄機的穩定操作起到了絕對作用。
2. 工藝描述
定寬機位于除鱗箱（HSB）和R1粗軋機之間。加熱爐送出的經除鱗后板坯，通過定寬機前輥道運送到定寬機前側導板；然后由定寬機前側導板完成水平對中；再由輥道電機、入口和出口夾送輥及入口和出口導輥傳送板坯進入并通過擠壓室，最后擠壓完成定寬的板坯經由定寬機后輥道向下游傳送。在板坯經過擠壓室的過程中，大側壓定寬機對板坯的側壓是靠兩個對稱運動的錘頭模塊對板坯的連續側壓，來實現板坯的調寬和板坯頭尾的板形調節。錘頭模塊與板坯的接觸面為平面，這就相當于用輥徑為無窮大的立輥對板坯進行側壓。
3. 定寬機控制系統組成
首鋼京唐1580熱軋定寬機控制系統采用GE公司PAC RX7i CPE040 CPU，主柜框架模擬量功能模塊采用基于VME總線的MEN公司第三方模板，數字量模板采用GE公司PAC RX7i的；遠程柜采用GE公司VersaMax I/O站系統，每個VersaMax I/O站框架系統最多容納8塊功能模塊。主要完成的工藝功能有高壓水坯料除鱗、坯料輸送和夾送、坯料對中、坯料定寬壓力平衡、錘頭更換以及工藝水冷卻等。
PAC RX7i主柜和VersaMax I/O遠程柜及傳動裝置采用PROFIBUS-DP網通訊，PAC RX7i主柜與一級（L1）畫面服務器、二級（L2）服務器之間采用內存映像網。定寬機控制系統的配置拓撲圖如圖1所示。
圖1.定寬機系統配置拓撲圖
4. 定寬機控制系統主要功能
4.1 定寬機的工作模式
1) 直通方式
定寬機的直通方式是指定寬機的主電機不轉動，坯料由定寬機前后輥道、前后導輥和前后夾送輥直接傳送過定寬機，而板坯的寬度上不經受擠壓，沒有任何變形。
2) 定寬方式
定寬機的定寬方式是指定寬機的前、后輥道和入口、出口夾送輥以步進的運動方式夾送坯料通過定寬機的擠壓室，在擠壓室內板坯經過主電機帶動的錘頭擠壓。擠壓模式中，依照入口和出口夾送輥停止時壓下電機是否改變其行程而又劃分為短行程模式和等寬模式。
短行程模式是指板坯頭部通過錘頭時壓下電機的行程逐步減小，而板坯尾部通過錘頭時，側壓電機的行程逐步增大；等寬模式是指板坯通過錘頭時壓下電機的行程始終保持不變。
4.2輥道和夾送輥的速度控制
輥道和夾送輥的速度有4種，分別是除鱗速度、送鋼速度、定寬速度和跟隨速度。
(1) 除鱗速度
除鱗速度是指帶鋼坯料在出爐輥道上啟動向下游運鋼時，除鱗箱前輥道、除鱗輥道和定寬機前輥道以0.7m/s的速度運送帶鋼坯料進入和通過除鱗箱。值得一提的是除鱗前輥道處的熱檢檢測到帶鋼坯料鋼頭進入除鱗前輥道時，為了避免出爐輥道因負荷增大跳閘，需要降速到除鱗速度。
(2) 送鋼速度
送鋼速度是指帶鋼坯料在定寬機前側導板對中后，鋼坯進入定寬機擠壓室時的速度。當定寬模式是直通模式時，定寬機前、后輥道以送鋼速度將帶鋼送入和送出定寬機的擠壓室；當定寬模式是擠壓模式時，定寬機前、后輥道以送鋼速度將帶鋼送人擠壓室，并將帶鋼坯料的鋼頭停在距錘頭中心線856mm處。
(3) 定寬速度
定寬速度是指帶鋼坯料定寬機工作在擠壓模式時，帶鋼通過擠壓室的速度，定寬速度的波形是周期的三角波波形。定寬機前輥道、定寬機入口夾送輥、定寬機出口夾送輥和定寬機后輥道，根據單步步距參數的設定，依據定寬機入口或出口下夾送輥傳動軸上的碼盤對坯料的跟蹤，在定寬機主電機偏心軸處于空閑角度范圍內完成設定步距帶鋼的精確輸送。
(4) 跟隨速度
跟隨速度是指定寬機出口輥道熱檢檢得帶鋼坯料通過定寬機的出口夾送輥后，定寬機的后輥道跟隨R1軋機設定的速度送鋼。當R1前輥道熱檢檢得帶鋼坯料進入R1前輥道后，定寬機后輥道停止以跟隨速度轉動。
4.3 定寬機主電機的控制
主電機通過連續的偏心軸旋轉運動帶動錘頭滑架作垂直于帶鋼的直線往復運動，從而對帶鋼的寬度進行擠壓，使帶鋼達到設定的出口寬度，滿足粗軋區寬度的大壓下量調節。
當帶鋼到達入口夾送輥前500mm處停止，側導板開始對中時，主電機開始以設定轉速旋轉，并且在擠壓帶鋼的過程中保持勻速運動。當帶鋼尾部離開出口導輥，主電機在完成一周期旋轉，之后自動定位停止在換錘頭角度即180度角度，直至下塊板坯到來。主電機連續轉動過程中，當偏心軸旋轉在20°與240°之間，板坯通過位置控制前移一次，當偏心軸旋轉在248.6°與360°之間，錘頭擊打板坯完成定寬，其運動過程如圖2所示。
圖2. 定寬機主電機偏心軸運動示意圖
4.4 錘頭機械壓下電機控制
錘頭機械壓下電機是用來根據定寬機出口要求的帶鋼寬度預調節錘頭的開口度，使通過定寬機的帶鋼本體達到合適的寬度。當投入短行程控制時，壓下螺絲根據帶鋼跟蹤檢測帶鋼頭部和尾部到達錘頭，由二級下發頭尾最多各5次短行程數據（包括距帶鋼頭部或尾部距離，短行程的偏移量），控制錘頭壓下電機調節開口度。頭部短行程開口度由大逐漸縮小，尾部短行程開口度由小逐漸放大，以避免帶鋼頭尾的形狀出現舌形，保證帶鋼同板寬度一致。
4.5 夾送輥的位置與壓力控制
定寬機入口夾送輥和出口夾送輥，與定寬機前輥道配合用于精確傳送帶鋼坯料進入和通過定寬機擠壓室，實現錘頭對坯料的逐段擠壓。
在板坯未進入夾送輥前，入口夾送輥和出口夾送輥以夾送輥的輥縫為控制對象通過PI調節控制伺服閥先導閥和伺服閥自動定位到L2服務器設定的輥縫；當板坯通過導輥后，根據軋制工藝要求，夾送輥以液壓缸的作用壓力為控制對象，通過PI調節控制伺服閥先導閥和伺服閥的PI控制入口上夾送輥和出口上夾送輥自動定位到目標壓力。
4.6 導輥的位置與壓力控制
定寬機入口導輥和出口導輥，與入口夾送輥和出口夾送輥配合用于精確傳送帶鋼坯料進入和通過定寬機擠壓室，實現錘頭對坯料的逐段擠壓。
在板坯未進入導輥前，入口上導輥和出口上導輥以導輥的輥縫為控制對象通過PI調節控制伺服閥先導閥和伺服閥自動定位到L2服務器設定的輥縫；當板坯通過導輥后，根據軋制工藝要求，導輥以液壓缸的作用壓力為控制對象，通過PI調節控制伺服閥先導閥和伺服閥的PI控制入口上導輥和出口上導輥自動定位到目標壓力。
5. 結束語
京唐1580熱軋定寬機控制系統，針對德國德馬克-西馬克公司的大壓力側壓定寬機械設備和定寬工藝，實現了國內首個定寬機控制系統技術的研發，滿足了高精度、大壓下和高效率等的工藝控制要求。
[1]韓春英 趙蔚 蘇兆發 雷智穎 熱連軋工藝中定寬壓力機的性能特點 鞍鋼技術 2000.7
[2]王昭東 王國棟 張強等 熱連板帶的控寬和調寬技術 鋼鐵研究 1992.11
