供稿|王碩，段磊，劉楊

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2030 mm酸軋機(jī)組中軋機(jī)是最主要的設(shè)備，軋制模型中的張力控制是冷軋軋機(jī)軋制過程最主要的控制因素。本文介紹了山東鋼鐵日照公司德國(guó)西馬克五機(jī)架冷連軋機(jī)張力控制情況，重點(diǎn)描述了調(diào)試階段張力優(yōu)化的過程和方法。

軋制模型中張力控制是冷連軋軋制過程中最活躍的控制因素[1]，軋機(jī)各個(gè)機(jī)架的秒流量完全相等是軋機(jī)生產(chǎn)過程一個(gè)基本條件，若秒流量不等便會(huì)引起機(jī)架之間的帶鋼有張力作用或者失張，從而導(dǎo)致拉扯帶鋼或堆鋼[2]。

張力控制軋制是冷軋生產(chǎn)過程中一個(gè)重要的特點(diǎn)。軋制過程中鋼卷規(guī)格變化期間軋制力、輥縫、張力波動(dòng)較大，這是造成勒輥的一個(gè)原因[3]。優(yōu)化軋機(jī)機(jī)架間的張力控制可以防止帶鋼在動(dòng)態(tài)變規(guī)格時(shí)產(chǎn)生勒輥缺陷，同時(shí)良好的張力控制可以防止帶鋼跑偏保證所軋帶鋼的板型平直。

山鋼2030 mm酸軋機(jī)組介紹

山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司2030 mm酸軋產(chǎn)線，是由德國(guó)SMS公司技術(shù)總負(fù)責(zé)，關(guān)鍵設(shè)備由國(guó)外引進(jìn)，其余設(shè)備由鞍山阿麗貝、太重、陜壓合作制造。產(chǎn)品定位高檔次的家電、汽車板，即表面質(zhì)量能達(dá)到O5級(jí)別(表面無缺陷)，尺寸精度高，板形優(yōu)良，滿足高檔家電、轎車面板使用要求。2030 mm冷軋軋機(jī)為SMS設(shè)計(jì)的六輥五機(jī)架連續(xù)變凸度型(Continuously Variable Crown，簡(jiǎn)稱CVC)軋機(jī)，軋機(jī)參數(shù)如下表1所示

表1 2030 mm酸軋軋機(jī)參數(shù)

2030 mm酸軋機(jī)組采用的張力控制是單位張力與單位附加張力共同參與全程軋制控制的方式。投產(chǎn)初期由于張力控制的問題造成了鋼卷缺陷，主要包括鋼卷規(guī)格變化時(shí)產(chǎn)生勒輥，造成鋼卷表面的勒輥?。讳摼砭硇舅?；板型不良等。冷軋機(jī)組在生產(chǎn)過程中，張力可以在帶鋼軋制過程中保持軋機(jī)穩(wěn)定的軋制力或者保持軋機(jī)軋輥之間穩(wěn)定的輥縫位置，因此張力控制在軋制過程中的作用是非常重要的[4]。由于我公司2030 mm酸軋機(jī)組前期處于調(diào)試階段，因軋機(jī)張力原因引起的勒輥現(xiàn)象頻頻發(fā)生，發(fā)生勒輥現(xiàn)象對(duì)產(chǎn)線操作人員來說不易發(fā)現(xiàn)，并且勒輥會(huì)在軋機(jī)軋輥上產(chǎn)生勒痕印在鋼卷表面，連續(xù)產(chǎn)生輥印，產(chǎn)線操作工發(fā)現(xiàn)后需要立即更換軋輥，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量以及軋機(jī)軋輥消耗產(chǎn)生了較大影響。我公司通過分析軋機(jī)勒輥產(chǎn)生的原因，對(duì)軋機(jī)張力控制、軋制模型、機(jī)架壓下率分配等進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)軋制工藝進(jìn)行優(yōu)化后，保證了極薄、極寬以及規(guī)格過渡大等難軋品種的穩(wěn)定軋制，降低了生產(chǎn)成本及軋輥消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，這對(duì)提高我公司冷軋產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

軋制模型中張力控制的優(yōu)化

1級(jí)控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱L1)內(nèi)提高參考張力調(diào)整速度(圖1)。將C2(2#機(jī)架)和C3(3#機(jī)架)參考張力調(diào)整 速 度 由20提 高 到100 N/(mm2·s)，將C4(4#機(jī)架)和C5(5#機(jī)架)的參考張力調(diào)整速度由20提高到300 N/(mm2·s)，調(diào)整后，張力調(diào)整的響應(yīng)速度更快，有效控制機(jī)架間張力穩(wěn)定。

圖1 張力調(diào)整速度設(shè)置

L1內(nèi)優(yōu)化張力補(bǔ)償系數(shù)(config. Iten Boost Fact)：C3、C4、C5的張力補(bǔ)償系數(shù)分別設(shè)置為0.70、0.55、0.55，調(diào)整后有效控制機(jī)架間張力穩(wěn)定，設(shè)置情況如圖2所示。

圖2 張力補(bǔ)償系設(shè)置

L1內(nèi)優(yōu)化CVC竄輥-彎輥力補(bǔ)償值，特別是在產(chǎn)品規(guī)格變換時(shí)，產(chǎn)品規(guī)格變換大的CVC過渡需要在彎輥力中進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，根據(jù)計(jì)算改進(jìn)了功能，在彎輥力原有的基礎(chǔ)上補(bǔ)償+10%的彎輥力，如圖3所示。

圖3 竄輥—彎輥力補(bǔ)償值設(shè)置

L1內(nèi)減少所有機(jī)架彎輥力響應(yīng)時(shí)間：C1(1#機(jī)架)、C2、C3、C5彎輥響應(yīng)時(shí)間由800減少到100 ms，C4彎輥響應(yīng)時(shí)間由800減少到50 ms，如圖4所示。

圖4 L1內(nèi)增加彎輥力響應(yīng)速度

L1內(nèi)增加過焊縫時(shí)的彎輥力補(bǔ)償。在帶鋼通過C5時(shí)，原始設(shè)計(jì)是在穩(wěn)定狀態(tài)下保持軋制力恒定。而焊縫處開槽，使帶鋼實(shí)際寬度變窄，因此過焊縫時(shí)C5單位軋制力恒定，總軋制力下降。總軋制力下降后，彎輥力同步下降，帶鋼易出邊浪。通過增加彎輥力補(bǔ)償，使帶鋼焊縫處經(jīng)過C5軋制力下降時(shí)，工作輥和中間輥的彎輥力保持不變，有助于更好的板形和更穩(wěn)定的規(guī)格變化。

優(yōu)化軋機(jī)鋼卷過渡原則。當(dāng)寬度和厚度不同時(shí)增大/減少時(shí)，原料卷厚度過渡原則及軋機(jī)出口厚度跳躍基準(zhǔn)如表2所示，前后帶鋼的寬度差應(yīng)不低于200 mm (雙邊)，當(dāng)寬度和厚度同時(shí)增大/減少時(shí)，原料厚度跨越應(yīng)小于0.5 mm，前后帶鋼的寬度差應(yīng)小于100 mm (雙邊)。

表2 軋機(jī)鋼卷過渡原則及軋機(jī)出口厚度跳躍基準(zhǔn)

L1確定新的起車階段安全控制方案：板形和張力控制優(yōu)先于目標(biāo)厚度。起車階段安全控制方案最終確定用于在起車期間處理不可預(yù)見的高傾斜力，特別是在換輥之后。安全概念也將彎曲極限視為厚度或張力控制軋制力發(fā)展的極限。這意味在起車期間，特別是在換輥之后，當(dāng)軋制力可能非常高時(shí)，只要彎輥力增加彌補(bǔ)軋制力增加導(dǎo)致的輥縫變化。制定板形優(yōu)先于厚度的控制方案。如果這個(gè)限制阻止軋機(jī)軋到目標(biāo)厚度，需要加速以獲得更小的摩擦力和軋制力。

2級(jí)控制控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱L2)模型內(nèi)軋輥熱凸度計(jì)算系數(shù)調(diào)整。系數(shù)調(diào)小，表示軋輥熱凸度變小，模型計(jì)算時(shí)會(huì)使用更多的彎輥和竄輥來保證凸度，將C4軋輥熱凸度計(jì)算系數(shù)31修改為0.95。

L2模型內(nèi)乳化液冷卻計(jì)算值調(diào)整。數(shù)值增加，表示軋制過程乳化液帶走更多熱量，軋輥熱凸度變小，模型計(jì)算時(shí)會(huì)使用更多的彎輥和竄輥來保證凸度。

提高工作輥磨削凸度：將工作輥磨削凸度由0.015提高到0.075 μm。工作輥凸度提高后，使輥縫凸度提高，正彎輥力和CVC正竄有更多的余量可以用來調(diào)整，有利于控制板形，避免邊浪產(chǎn)生。

優(yōu)化機(jī)架內(nèi)和機(jī)架間乳化液冷卻方案。調(diào)整機(jī)架間乳化液噴射范圍在帶鋼寬度內(nèi)，避免油膜在帶鋼邊部變厚?？梢杂行Э刂朴捎湍ぴ趲т撨叢孔兒褚鸬倪叢繚?rùn)滑條件改善，邊部減薄(即邊浪)加重的趨勢(shì)。降低機(jī)架間乳化液流量，降低低速軋制時(shí)機(jī)架內(nèi)冷卻用的乳化液壓力，避免過度冷卻，保證軋輥熱凸度，減輕邊浪趨勢(shì)。

優(yōu)化夾送輥閉合時(shí)(即飛剪剪切前后)的板形控制方案。當(dāng)夾送輥閉合時(shí)，板形測(cè)量受到顯著干擾(夾送輥?zhàn)陨順?biāo)定的傾斜以及其他因素影響)。結(jié)果，板形控制系統(tǒng)在錯(cuò)誤的測(cè)量上作出反應(yīng)并因此導(dǎo)致邊浪。因此，修改板形控制系統(tǒng)，在夾送輥閉合的情況下保持之前的控制值。

優(yōu)化卷取機(jī)張力控制。生產(chǎn)0.3 mm左右的鋼卷，由于張力控制的原因，下卷后卷芯會(huì)逐漸向下塌陷形成“心型卷”，心型卷無法包裝，并且客戶使用時(shí)不容易上卷，為解決此缺陷，對(duì)卷取機(jī)卷取張力進(jìn)行了優(yōu)化。將薄規(guī)格帶鋼的單位卷取張力由50 N/mm2降低至40 N/mm2，其他厚度帶鋼的單位卷取張力也進(jìn)行了調(diào)整，如表3所示。

表3 單位卷取張力設(shè)置表

結(jié)束語

(1)軋機(jī)啟停車及動(dòng)態(tài)變規(guī)格時(shí)的帶鋼張力波動(dòng)從20%控制到10%以內(nèi)。

(2)張力優(yōu)化后，嚴(yán)格控制勒輥印、心型卷的產(chǎn)生，因此缺陷造成的質(zhì)量缺陷控制在0.1%以內(nèi)。

(3)實(shí)施該方案后效果明顯，張力控制得到優(yōu)化，酸軋厚度命中率由98.2%提高到99%，機(jī)時(shí)產(chǎn)量提高到由220提高到250 t/h，酸軋板形改判率由0.13%降低到0.07%以內(nèi)。該方案效果顯著，適用于所有CVC連軋機(jī)，有較好的推廣前景。