郭勇，任超，劉小軍

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

在熱軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，通常希望軋制后的成品帶鋼的寬度達(dá)到目標(biāo)寬度，且沿其長(zhǎng)度方向上的寬度一致。同時(shí)寬度精度高的板帶軋件，可以提高成材率，滿足后續(xù)用戶的使用要求。AWC（自動(dòng)寬度控制）就是為了解決這一問(wèn)題。

在熱軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中引起成品寬度波動(dòng)的原因：連鑄板坯本身寬度偏差引起的帶鋼寬度變化、立輥壓下量較大時(shí)引起的頭尾失寬、自然寬度和狗骨寬度、加熱爐水印的影響、精軋機(jī)架間張力波動(dòng)引起的寬度變化、卷取機(jī)咬入軋件瞬間的沖擊張力引起的寬度波動(dòng)。

寬度控制的重點(diǎn)有二個(gè)方面：一是保證帶鋼寬度達(dá)到目標(biāo)范圍；二是保證帶鋼通長(zhǎng)的寬度均勻性。

寬度目標(biāo)的保證是由常規(guī)的寬度控制模型來(lái)設(shè)定立輥輥縫，并根據(jù)軋制力、溫度等影響因素進(jìn)行調(diào)整和修正。寬度的均勻性，主要是頭尾寬度的保證，就需要對(duì)不同情況下頭尾的形狀進(jìn)行分析，并根據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的控制，即短行程控制。通過(guò)對(duì)短行程控制的優(yōu)化，對(duì)不同的情況下的軋件頭尾形狀及寬度得到有效控制。

2 軋件寬度頭尾形狀分析

寬度控制的控制模型示意圖如圖1所示。

圖1 寬度控制模型示意圖

對(duì)不同情況下的頭尾形狀進(jìn)行分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)，將不同生產(chǎn)條件下的軋件頭尾寬度形狀歸納為以下幾類：

（1）在僅存在水平輥軋制的情況下，板材的頭尾部金屬沿寬度方向流動(dòng)的約束小，與中間部分相比，則寬展量變大，且前后端寬度方向中央部位的材料易沿軋制方向流動(dòng)，平面形狀為頭尾增寬的舌形，如圖2所示。

圖2 只有水平輥壓下時(shí)頭尾形狀圖

（2）在立輥軋制的情況下，板材邊部?jī)啥说牟牧媳戎胁康牟牧嫌泻艽蟮那盎秃蠡?，所以頭端都有明顯的失寬現(xiàn)象，如圖3。

圖3 只有立輥壓下時(shí)頭尾形狀圖

（3）當(dāng)既有立輥又有水平輥軋制時(shí)，頭尾的變形十分復(fù)雜。一般情況下，當(dāng)側(cè)壓量與垂直壓下量的比值相對(duì)較小時(shí)，則軋件的頭尾就形成舌頭形如圖4所示。這是因?yàn)榱⑤伒膫?cè)壓量相對(duì)較小，側(cè)壓變形不深入，兩側(cè)邊緣凸起高度較大，隨后水平軋制。此時(shí)，由于垂直壓下量相對(duì)較大，軋件中間主體部分受壓延伸就占主導(dǎo)地位，因而頭尾部形成舌頭形。

圖4 立輥壓下/水平輥壓下較小時(shí)頭尾形狀圖

（4）當(dāng)側(cè)壓量與垂直壓下量的比值相對(duì)較大時(shí)，軋件的頭尾形成魚尾形如圖5。這是因?yàn)榱⑤伒膫?cè)壓量相對(duì)較大，側(cè)壓變形不深入，兩側(cè)邊緣凸起高度較大，隨后水平軋制。此時(shí)，由于垂直壓下量相對(duì)較小，側(cè)壓縮量大，凸起部分的變形金屬除向側(cè)面寬展外，向前的延伸量也較大。但受板坯中間部分壓縮量小，向前延伸量也較小的牽制，這樣在板坯的頭尾部就形成了魚尾形。

圖5 立輥壓下/水平輥壓下較大時(shí)頭尾形狀圖

這樣的寬度形狀是無(wú)法滿足用戶使用要求的，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中通過(guò)優(yōu)化短行程控制加以解決。

3 短行程控制優(yōu)化

短行程控制(SSC)是寬度控制的一個(gè)重要功能。其控制的基本思想是：為了克服立輥軋變時(shí)出現(xiàn)的頭尾失寬的現(xiàn)象，需要通過(guò)動(dòng)態(tài)改變立輥輥縫，通過(guò)減少對(duì)軋件頭尾部的壓下量來(lái)對(duì)失寬量加以補(bǔ)償。

對(duì)軋件頭部而言，立輥的短行程控制是在軋件進(jìn)入立輥之前，先按照預(yù)設(shè)定的模型把立輥輥縫開(kāi)口度減小，當(dāng)軋件咬入立輥后隨著軋入長(zhǎng)度的增加，沿設(shè)定的短行程曲線逐步增加立輥的開(kāi)口度，再逐步減小到到正常值。當(dāng)軋到軋件的尾部時(shí)于此相反，立輥開(kāi)口度有正常值逐步打開(kāi)到短行程曲線的目標(biāo)值。立輥短行程控制的效果是補(bǔ)償頭尾失寬，保證最終產(chǎn)品有較高的寬度精度。

短行程控制的原理和方法見(jiàn)圖6。

圖6 短行程控制原理圖

a0：短行程控制弧在x=0位置的控制弧的深度；

l：短行程控制弧的長(zhǎng)度；

k：短行程控制弧的最大值的位置；

s：短行程控制弧的在位置時(shí)的最大值。

短行程控制過(guò)程中短行程控制弧的定義：

式中:a1——第一段控制弧方程的系數(shù)；

b1——第二段控制弧方程的系數(shù)。

決定A0,S,K,L這些參數(shù)的重要因素：原料坯的寬度、中間坯的寬度、原料坯的化學(xué)成分的影響，在設(shè)定短行程控制曲線時(shí)除了要考慮上述因素外，還需考慮短行程曲線的極限值以及立輥液壓缸的最大定位速度等因素。因此，對(duì)短行程的控制研究和優(yōu)化將是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。

以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)某一規(guī)格帶鋼的短行程控制應(yīng)用的使用情況為例進(jìn)行說(shuō)明。

軋件情況見(jiàn)表1。工藝參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表2。

表1 軋件參數(shù)表

表2 壓下規(guī)程設(shè)定表

現(xiàn)場(chǎng)施加的短行程曲線控制原理圖見(jiàn)圖6，施加的短行程時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)按圖7設(shè)定。

圖7 短程曲線曲線坐標(biāo)系選取

如果對(duì)該規(guī)格帶鋼的頭尾形狀不進(jìn)行控制，會(huì)出現(xiàn)圖5所示的蛇頭魚尾的形狀。因此為保證頭尾形狀，對(duì)頭部進(jìn)行先打開(kāi)再收小最后恢復(fù)到設(shè)定，而尾部進(jìn)行收小。通過(guò)對(duì)短行程控制參數(shù)的計(jì)算和多次試驗(yàn)優(yōu)化，得到較好的頭尾控制曲線圖，如圖8、圖9所示。

圖8 頭部短行程曲線圖

圖9 尾部短行程曲線圖

通過(guò)短行程的控制，頭尾形狀得到了有效的改善，其未道次的頭尾形狀如圖10所示，頭尾的寬度得到了有效的控制。

圖10 通過(guò)短行程控制的頭尾形狀示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)熱軋帶鋼不同情況下的寬度頭尾形狀異常進(jìn)行了分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，優(yōu)化了短行程（SSC）控制參數(shù)，解決了中間坯頭尾尺寸超差問(wèn)題，減少了軋件頭尾縮頸，產(chǎn)品滿足了用戶對(duì)軋件寬度的要求。

[1] 艾新冰.熱連軋帶鋼寬度自動(dòng)控制方法研究[D].東北大學(xué)，2009.

[2] 周沛，林吉.海熱軋帶鋼軋機(jī)自動(dòng)寬度控制(AWC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電氣傳動(dòng).2006，36(1).