亓 萌，李 娟

(山東泰嘉新材料科技有限公司，山東 濟南 250000)

泰嘉二十輥可逆軋機為森米米爾整體式可逆軋機，由國內知名企業(yè)武漢乾冶總承包，該軋機具有剛度大，厚度精度高，板型控制穩(wěn)定的特點。機組設計成品厚度0.25～2.50 mm，寬度800～1 350 mm，主要生產400系不銹鋼卷，產品品質為2D。機組配置水平世界一流，配備有德國IMS測厚儀和安德里茨森德威BFI板型輥，采用的自動板型控制系統有效規(guī)避了人工調整板型的不足，調控的準確度較高，產品板型的一致性優(yōu)越，生產的不銹鋼鋼卷質量穩(wěn)定，滿足客戶的產品質量要求。

1 板型輥介紹及檢測控制原理

軋機左右工藝平臺配置有兩條安德里茨森德威BFI板型輥，板型輥形式為接觸式板型測量系統，接觸式的優(yōu)點為信號檢測直接，信號處理容易保真。該系統通過分布在帶寬方向的壓電式壓力傳感器進行數據檢測，當有壓力作用在其陶瓷應變片傳感器上時，力信號被直接轉變成電信號，這種結構使其具有高精度、高分辨率和良好的動態(tài)性能。板型輥最小精度單位張力為0.66～2.00 N/mm2，模擬的壓力信號在板型輥的旋轉部分完成數字化轉換，并傳輸到控制系統進行數據綜合分析和處理，然后將處理后的信號分為兩部分，一部分用于在線顯示板型，主要通過HMI畫面反饋給軋機的操作人員；另一部分用于板型閉環(huán)控制，通過檢測對比，完成軋機ASU凸度和一中間輥串輥系統的調整，達到板型精度控制。

軋機采用的BFI板型輥輥徑為φ313 mm，輥面長度1 480 mm，測量區(qū)域寬度52 mm，設計有27段，輥體表面采用碳化鎢處理，輥身硬度達到1 350 HV。圖1為BFI板型輥示意圖。

圖1 板型輥示意圖

2 二十輥軋機板型控制手段及板型自動控制的思路

森基米爾整體式二十輥軋機板型調整手段主要為三種，分別是背襯輥系B輥、C輥的ASU凸度齒條調整、上下一中間輥錐度輥形設計及串輥系統及二中間輥凸度輥形設定[1]，其中二中間輥輥形的搭配根據軋制產品的厚度和寬度進行匹配對應，目的是增加受力凸度，輔助完成對板型的控制。在一中間輥串輥系統中采用的推推式結構方式，消除了推拉式串輥結構易出現的傳動側鉤頭脫落情況，規(guī)避了串輥精度不良的現象，輥形設計采用錐形輥，分為一段式和多段式，其核心內容在于一中間輥錐度的設計和磨削精度，是控制邊浪、中浪、1/4浪最有效的手段。

板形自動控制系統是整套的閉環(huán)控制，實現檢測和自動控制調整，其控制方式為B、C輥凸度齒條的升降完成單一軸承的偏心控制及一中間輥串輥移動[2]。板型輥內的壓電式壓力傳感器通過對運動鋼板的受力檢測和分析，計算出每一檢測段的帶鋼松緊程度，反饋到操作畫面和控制系統，系統根據實際檢測值與設定的板型曲線進行比對，對一中間輥串輥和ASU凸度進行協同調整，使軋制的帶鋼板型曲線符合設定板型控制曲線。

板型儀控制系統的應用能夠有效依托原料板型的實際狀況，通過力的測量、換算與板型設定曲線進行比較，有效解決和規(guī)避各種浪形的出現，包括單邊浪、雙邊浪、中間浪、1/4浪，能夠通過板型曲線的匹配，將各種浪形進行結合和控制，達到最優(yōu)的軋制板型，滿足下道工序和直接外賣冷硬板的生產需求。圖2為各類板型結合優(yōu)化的整合示意圖及各類板型對應長度方向的力分布狀態(tài)[2]。

圖2 各類板型結合優(yōu)化的整合示意圖及各類板型對應長度方向的力分布狀態(tài)

3 機組生產實踐過程出現的問題及分析解決措施

軋機完成設備調試和電控系統調試后，板型控制系統作為板型主要控制手段進行了實踐投用，實現了ASU凸度控制和一中間輥串輥的精確運用，設定了80 m/min的軋制速度投用要求。板型控制系統采用邊浪控制方式，I值最大設定值為6，采用3條曲線進行控制，前1道次I值取值為2，2～3道次I值取值為4，其余道次I值取值為6。根據設定的曲線，對30卷產品厚度為0.5 mm，寬度為1 280 mm的軋制產品進行了跟蹤，從CAPL(冷帶退火酸洗線)開卷過程和活套觀察發(fā)現鋼卷板型平直，在經過CAPL的退火工序后板型出現不固定的浪形，同一鋼卷即會出現單邊浪，也會出現雙邊浪，浪形存在不一致性，給SPM(離線平整機)的板型調整增加難度，最終成品出現板型缺陷。圖3為CAPL開卷活套內板型，圖4為CAPL出口活套內板型，存在浪形缺陷。

圖3 CAPL開卷活套內板型 圖4 CAPL出口活套內板型

3.1 板型缺陷的成因分析

通過對30卷鋼卷的板型數據分析，出現的無規(guī)律性的板型缺陷占比達到81.5%，單邊浪缺陷占比18.5%。通過對退火爐出口的板型跟蹤，發(fā)現此處的板型與CAPL成品質量檢查室的板型基本一致，因此可判斷浪形產生的主要因素是軋制過程鋼板流動性不均造成帶鋼應力集中，板型缺陷得到隱藏，經過再結晶退火，鋼帶的應力得到釋放，反饋出真實的帶鋼板型。通過對壓力加工下金屬流動性的分析，對造成板材應力集中的原因進行了綜合查找，確定了四個影響因素并逐一進行分析，分別為軋機的工藝過程控制、板型控制曲線的設計、一中間輥和二中間輥輥形的匹配、原料實際數據檢測及成品同板差的檢測對比。

3.1.1 軋制的工藝過程控制

二十輥軋機軋制壓下工藝采用遞減壓下率斜線控制方式，第一道次壓下量最大，壓下率最大控制值25%，其余道次逐漸降低，末道次壓下率8%～12%，單位張力控制值21～23 kg/mm2，中間過程采用大張力進行軋制，張力>350 kN，軋制速度350～500 m/min，軋制油系統壓力>0.35 bar，流量>6 000 L/min。通過對30卷鋼卷的軋制工藝執(zhí)行情況進行檢查，工藝執(zhí)行率100%，期間未出現軋制異?，F象，可判斷此項原因不是板型缺陷產生的主要原因。

3.1.2 板型控制曲線的設計

鋼卷的軋制過程全程采用板型儀自動控制，其控制手段ASU凸度調整和一中間輥串輥全部投用并正常調整，根據PDA記錄數據的分析，凸度齒條和一中串輥能夠根據設定目標板型進行調整，但存在一定的調整誤差，末道次的板型曲線(如圖5所示)為邊浪控制模式，而實際板型反饋為邊部緊邊，邊部52～150 mm位置與邊部相比松力較為明顯，因板型儀的每個測量點距離為52 mm，只能反映出此受力點的松緊情況，在CAPL線開卷活套內也未發(fā)現浪形缺陷，通過對鋼卷橫向同板差的測量此處厚度無偏薄現象，可判斷此區(qū)域測出的數值并不代表鋼卷存在1/4浪形。因板型儀測量值為邊部為緊邊，ASU凸度齒條中第一、第二和第七齒條抬起較為明顯達到設定保護值，7個凸度齒條的整體控制規(guī)律較為雜亂，造成鋼板在壓力變形狀態(tài)下流動不均衡，變形應力在邊部位置進行集結，經過CAPL再結晶退火后應力得到釋放后浪形得到展現，因此板型曲線設計需進行優(yōu)化，對目標曲線和浪形選擇的匹配進行調整。

圖5 末道次的板型曲線

3.1.3 軋輥的輥形匹配

軋制過程采用兩套輥形進行試驗，為二中間輥平輥軋制和0.35 mm凸度輥軋制，兩種輥形各軋制15卷。軋制過程中反饋出的ASU凸度齒條調整基本一致，凸度齒條的調整范圍在10%～60%之間，未出現二中凸度影響其凸度調整和整體凸度規(guī)律的明顯變化。采用的錐度為0.28 mm的一中間輥輥形，串輥有效寬度為±100 mm，實際串輥量在±49 mm之間，還存在較大的移動距離和控制區(qū)間。而在板型自動控制狀態(tài)下影響其調整的精度的因素為板型輥實際檢測數據與設定曲線的對應，因此需要對板型自動控制曲線設定進行優(yōu)化調整。

3.1.4 原料的數據檢測及成品同板差的檢測對比

根據CBL(不銹鋼準備機組)線對本批軋制原料尺寸公差的抽檢，發(fā)現鋼卷凸度平均值60～70 μm，楔形平均值25～30 μm，符合對熱軋原料的尺寸要求。下線原料的同板差平均在9～11 μm，雖滿足客戶的需求，但與二十輥軋機該規(guī)格較好的同板差控制指標≤7 μm存在較大差距，主要原因為軋制時中部凸度控制不良，可通過優(yōu)化板型自控調整和人工干涉ASU凸度設定進行針對性控制。

通過對以上四條影響因素的分析，確定影響板型的原因為板型曲線未根據原料的凸度進行設定，設定的邊浪指標值與現場實際存在一定的誤差，需要重點對自動板型控制的整體策略和板型曲線進行調整，同時根據原料檢測數據做好對應的輥形匹配。

3.2 板型控制系統優(yōu)化及輥形匹配

3.2.1 根據測量的原料凸度指標，為有效保證產品的同板差，對板型控制方案采取了中間浪+邊浪的控制方案，增加中部凸度的過程控制，完成串輥行程的優(yōu)化，有效控制邊部減薄。1～3道次采用邊浪控制，4～6道次采用中間浪+邊浪的控制模式，7至最終道次采用邊浪控制模式，實現板面質量流動性均衡，變形應力分散的目的。

3.2.2 將板型儀的三條控制曲線增加為四條，使浪形指標依據道次調整更加準確，規(guī)避指標值變化較大對控制系統的影響。

3.2.3 完成對綜合浪形指標的優(yōu)化，第1道次I值取值為2，2～3道次I值取值為4，4～6道次I值取值為7，其余道次I值取值為11。對中間浪I值取值為2。

3.2.4 對板型控制參數中的目標曲線增益值進行調整，由70修改至100。

3.2.5 確定一中間輥和二中間輥的輥形數據，一中間輥采用0.28 mm錐度配置二中間輥平輥輥形，輥徑匹配小于0.5 mm，輥徑大的放在上輥。對二中間惰輥的配對直徑差進行控制，輥徑差小于0.7 mm，安裝時上惰輥輥徑大于下惰輥。

3.3 效果驗證

通過對板型控制系統的曲線優(yōu)化和輥形的匹配調整，完成26卷厚度0.5 mm同規(guī)格壓下率的鋼卷軋制，通過跟蹤CAPL入口板型和出口質檢室板型，板型得到明顯的改善，CAPL入口板型呈現輕微雙邊浪，經再結晶退火后板型平直，未出現單邊浪及不規(guī)則的浪形缺陷，板型試驗卷合格率>97%。圖6為CAPL入口板型，圖7為CAPL板型。

圖6 CAPL入口板型 圖7 CAPL板型

對本次生產設計的板型曲線進行了跟蹤，邊浪和中部凸度變化明顯，板型曲線的兩側對稱性較為均勻，一中間輥串輥量達到總串輥設計值的80%，發(fā)揮作用較為明顯，同時對板面的同板差進行取樣檢測，凸度平均值為4～6 μm，達到同板差控制的精度要求。板型控制系統應用達到了預期的調整目標，板型平直穩(wěn)定，對產品質量提升作用明顯。圖8為軋制的實際板型顯示。

圖8 末道次軋制的實際板型顯示

4 結語

二十輥軋機板型控制系統的使用，使板型的規(guī)律性控制更加的統一，板型精度較高。有效促進下道工序工藝數據的使用和操作調整更加規(guī)范、熟練、統一。軋機在做好板型控制系統使用的同時，要根據原料的基本情況和軋制板型的實際狀態(tài)對板型控制系統的相關數據進行優(yōu)化和調整，通過HMI的過程數據調整，實現最合適的板型控制曲線和輥形搭配，在穩(wěn)定的軋制工藝配合下，達到最佳的板型控制，實現鋼卷軋制質量的穩(wěn)步提升。