1 5 8 0 mm熱軋帶鋼板型控制的研究

河鋼唐鋼信息自動(dòng)化部 韓 雷

1 5 8 0 mm熱軋帶鋼板型控制的研究

河鋼唐鋼信息自動(dòng)化部 韓 雷

本文介紹1580熱軋板型控制影響因素，并有針對(duì)性的提出改進(jìn)解決方案，提高了板形控制能力，使軋制過程更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量得到了極大提高。

板型；軋輥；剛度；溫度；軋制力

0 引言

板形控制是熱軋板帶加工的核心控制技術(shù)之一，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，先進(jìn)的板形控制技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并日臻完善，其發(fā)展促進(jìn)了板帶裝備的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)、生產(chǎn)效率和效益大幅提升，并摸索出了適應(yīng)1580線品種生產(chǎn)的、最合理的軋輥輥型、變形量與道次分配等工藝參數(shù)，增強(qiáng)了唐鋼不銹鋼公司板卷的市場競爭力。

1 問題分析

目前唐山不銹鋼1580生產(chǎn)線由于調(diào)試初期對(duì)產(chǎn)品的板型控制定位不足，導(dǎo)致成品板型略顯不良，在為高端汽車板提供生產(chǎn)基料后此情況尤為明顯。

針對(duì)生產(chǎn)線成品帶鋼在卷取咬入后帶鋼厚度變化較大，通條板帶厚度不均勻，活套不穩(wěn)時(shí)導(dǎo)致的厚度控制異常，所有軋機(jī)剛度不匹配的現(xiàn)狀，提高整卷卷板厚度均勻性和絕對(duì)厚度控制下的厚度控制精度，從而整體提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能勢在必行。

在長時(shí)間、多角度進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了軋輥冷卻、軋機(jī)剛度、中間坯溫度均勻性、軋制力控制模型等影響成品厚度的因素，發(fā)現(xiàn)了不銹鋼1580mm熱連軋軋制力計(jì)算、 輥縫重計(jì)算中存在的一些問題，針對(duì)以上問題提出了安全可靠的設(shè)備改進(jìn)和程序優(yōu)化。

2 總體思路

為達(dá)到預(yù)期的板形質(zhì)量控制要求，實(shí)現(xiàn)薄規(guī)格和品種鋼批量、穩(wěn)定生產(chǎn)，首先從板形影響因素入手，研究負(fù)荷分配、軋輥使用制度、輥型設(shè)計(jì)、控制思想等對(duì)產(chǎn)品板形質(zhì)量的影響，并制定實(shí)施方案；從軋輥熱凸度和不均勻磨損入手，改造軋輥冷卻水、平直度儀，優(yōu)化軋輥輥型曲線等，以改善軋輥不均勻磨損對(duì)其板形控制的影響，解決當(dāng)前輥型調(diào)控能力不足的問題；優(yōu)化工藝管控，特別是中間坯通條溫差的減小、負(fù)荷分配及張力設(shè)定的優(yōu)化、冷卻模型的改進(jìn)等；強(qiáng)化設(shè)備精度管理，特別是精軋中心線對(duì)中性，以保證軋件獲得良好的楔形及軋制過程穩(wěn)定；優(yōu)化自動(dòng)化控制模型，實(shí)現(xiàn)板形自動(dòng)控制技術(shù)、微中浪控制技術(shù)及均勻竄輥技術(shù)等。通過以上措施使產(chǎn)品板形質(zhì)量滿足用戶的使用要求。

3 實(shí)施方案

3.1 軋輥冷卻水改造

軋輥熱凸度是影響板帶軋機(jī)負(fù)載輥縫的重要因素。在熱帶鋼連軋機(jī)中，工作輥與高溫軋件直接接觸，當(dāng)冷卻不充分時(shí)，軋輥的熱凸度可達(dá)幾百微米，工作輥熱凸度超過一定值時(shí)，軋機(jī)將失去板形板凸度控制能力，且形成的氧化膜易剝落，影響其軋輥曲線。1580線精軋F(tuán)1-F4工作輥冷卻水原設(shè)計(jì)流量為單機(jī)架640m3/h，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，窄薄規(guī)格鍍錫基板不斷增量，因軋輥水量不足軋輥熱凸度迅速增大，在生產(chǎn)窄薄規(guī)格時(shí)，常出現(xiàn)彎輥力設(shè)定達(dá)極限情況，影響各架次比例凸度的分配，因此我們在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)部分管路進(jìn)行了加粗改造，根據(jù)現(xiàn)有管路直徑、流量等參數(shù)計(jì)算，將精軋F(tuán)1-F3出口工作輥冷卻水管路直徑由∮150改為∮250。同時(shí)對(duì)應(yīng)將原管路上∮150規(guī)格的流量調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、手動(dòng)閥門全部換為∮250規(guī)格，程序進(jìn)行了重新設(shè)定，大大改善了軋輥冷卻效果。平衡后各架軋機(jī)工作輥冷卻水量見表1：

表1 優(yōu)化前后工作輥冷卻水量

3.2 軋機(jī)剛度管理

剛度是熱軋十分重要的物理參數(shù)，剛度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性直接影響到模型設(shè)定精度、軋制穩(wěn)定性等。通過對(duì)開軋零點(diǎn)修正系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，解決了1580mm生產(chǎn)線機(jī)架設(shè)定差大的問題。剛度測試基本理論就是通過輥面壓靠，得出不同軋制力狀態(tài)下的軋機(jī)彈跳，通過彈跳和軋制力數(shù)據(jù)的解析，可以得出不同軋制力狀態(tài)下的軋機(jī)剛度。一般來說，軋機(jī)剛度越大，在一定作用力下軋機(jī)彈跳量越小，軋出的厚度偏差越小，產(chǎn)品尺寸精度高。該方法關(guān)鍵點(diǎn)有兩條：壓靠方法和數(shù)據(jù)解析方法的選擇。正確的壓靠方法是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。本方法基于精軋壓靠數(shù)據(jù)測試，將液壓壓下到某一個(gè)固定的軋制力，該軋制力不能過小，要避開剛度曲線的非線性區(qū)，但也不能過大，否則容易損傷輥面或液壓設(shè)備，根據(jù)實(shí)際設(shè)備和實(shí)際軋制狀況，最終確定前機(jī)架(F1-F3)壓靠軋制力為25000 kN，后機(jī)架(F4-F7)壓靠軋制力為20000 kN，并在此軋制力上保持6～8S左右(確保充分壓靠，機(jī)械間隙完全消除)后輥縫自動(dòng)抬起到零軋制力。通過對(duì)壓靠軋制力和實(shí)際的輥縫間隙進(jìn)行繪圖得出剛度曲線后，發(fā)現(xiàn)實(shí)際剛度曲線和過程機(jī)理論曲線存在較大偏差。根據(jù)實(shí)測的剛度曲線修改過程機(jī)剛度曲線，彌補(bǔ)過程機(jī)剛度曲線和實(shí)測剛度曲線存在的偏差。但這樣做對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響很大，因?yàn)閯偠惹€是精軋輥縫設(shè)定的基礎(chǔ)，如果修改了剛度曲線，精軋?jiān)O(shè)定將發(fā)生很大變化，軋機(jī)原有已經(jīng)成熟的模型自適應(yīng)系數(shù)將完全被破壞。如果能在開軋零點(diǎn)修正時(shí)直接對(duì)這種偏差進(jìn)行補(bǔ)償，就可以解決開軋?jiān)O(shè)定差的問題，而且對(duì)系統(tǒng)影響不大，

3.3 提高中間坯溫度均勻性

1580線于2008年投產(chǎn)至今2#加熱爐已連續(xù)使用達(dá)6年以上，已達(dá)到廠家質(zhì)保使用壽命。由于目前處于爐役后期生產(chǎn)，燒嘴磚已到使用壽命，燒嘴磚坍塌嚴(yán)重導(dǎo)致火焰燃燒角度偏離設(shè)計(jì)，爐內(nèi)溫度不均勻，鋼坯頭尾溫差大（頭尾溫差基本40-60℃）。生產(chǎn)過程中，頭尾溫度波動(dòng)大，影響精軋二級(jí)模型設(shè)定，致生產(chǎn)過程穩(wěn)定性及板型控制差。為此，我們對(duì)損壞的燒嘴磚進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，將原來長口設(shè)計(jì)改為圓口實(shí)際，對(duì)其角度進(jìn)行重新計(jì)算、調(diào)整，從而提高了鑄坯溫度的均勻性，并優(yōu)化了粗軋軋制速度，使中間坯頭尾溫差由改進(jìn)前的40℃降低到了目前的30℃以內(nèi)，改造進(jìn)前中間坯溫度曲線如圖1所示：

圖1 燒嘴調(diào)整后中間坯溫度曲線

3.4 軋制力控制模型的優(yōu)化

1580線原軋制力命中較差，主要是二級(jí)計(jì)算溫度取值、溫降模型計(jì)算、軋制力學(xué)習(xí)時(shí)段選取及最后一次預(yù)計(jì)算位置設(shè)定不合理、軋機(jī)剛度差等問題造成計(jì)算誤差大，經(jīng)二級(jí)模型調(diào)試、軋機(jī)剛度等設(shè)備精度提升，軋制力改善非常明顯，保證了板形數(shù)據(jù)設(shè)定的準(zhǔn)確性。如圖2所示。

圖2 軋制力偏差曲線

3.5 綜合優(yōu)化

①帶鋼張力受帶鋼厚度變化的影響而變化，進(jìn)而導(dǎo)致活套角度的頻繁抖動(dòng)。針對(duì)這一問題,采用流量補(bǔ)償?shù)姆椒?，及時(shí)對(duì)秒流量的平衡關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)機(jī)架間的速度匹配關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保持帶鋼秒流量的動(dòng)態(tài)平衡,減少活套動(dòng)作，進(jìn)一步提高厚度控制精度；②針對(duì)厚控系統(tǒng)投入使用的條件性，采用動(dòng)態(tài)設(shè)定的方法對(duì)帶鋼頭尾的厚度精度進(jìn)行控制，改進(jìn)動(dòng)態(tài)設(shè)定的投入時(shí)序，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)定效果的優(yōu)化。

4 效果

提高了板形控制能力，使軋制過程穩(wěn)定，大大減少因機(jī)架間浪形造成的跑偏、軋爛堆鋼，并降低了軋輥消耗，使下游用戶生產(chǎn)更為穩(wěn)定、酸洗速度得到了提升、邊鼓異議消失，且實(shí)現(xiàn)了厚度規(guī)格≤1.5mm的小批量軋制，產(chǎn)品質(zhì)量滿足用戶要求。

韓雷（1983—），河北唐山人，大學(xué)本科，現(xiàn)工作于河鋼唐鋼信息自動(dòng)化部。