河鋼唐鋼信息自動化部 韓 雷

1 5 8 0 mm熱軋帶鋼板型控制的研究

河鋼唐鋼信息自動化部 韓 雷

本文介紹1580熱軋板型控制影響因素，并有針對性的提出改進解決方案，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，近年來隨著科學技術(shù)的不斷進步，先進的板形控制技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并日臻完善，其發(fā)展促進了板帶裝備的進步和產(chǎn)業(yè)升級、生產(chǎn)效率和效益大幅提升，并摸索出了適應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)試初期對產(chǎn)品的板型控制定位不足，導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)時導致的厚度控制異常，所有軋機剛度不匹配的現(xiàn)狀，提高整卷卷板厚度均勻性和絕對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。

在長時間、多角度進行數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了軋輥冷卻、軋機剛度、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熱連軋軋制力計算、 輥縫重計算中存在的一些問題，針對以上問題提出了安全可靠的設(shè)備改進和程序優(yōu)化。

2 總體思路

為達到預期的板形質(zhì)量控制要求，實現(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，研究負荷分配、軋輥使用制度、輥型設(shè)計、控制思想等對產(chǎn)品板形質(zhì)量的影響，并制定實施方案；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其板形控制的影響，解決當前輥型調(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、負荷分配及張力設(shè)定的優(yōu)化、冷卻模型的改進等；強化設(shè)備精度管理，特別是精軋中心線對中性，以保證軋件獲得良好的楔形及軋制過程穩(wěn)定；優(yōu)化自動化控制模型，實現(xiàn)板形自動控制技術(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 實施方案

3.1 軋輥冷卻水改造

軋輥熱凸度是影響板帶軋機負載輥縫的重要因素。在熱帶鋼連軋機中，工作輥與高溫軋件直接接觸，當冷卻不充分時，軋輥的熱凸度可達幾百微米，工作輥熱凸度超過一定值時，軋機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F1-F4工作輥冷卻水原設(shè)計流量為單機架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，常出現(xiàn)彎輥力設(shè)定達極限情況，影響各架次比例凸度的分配，因此我們在原設(shè)計基礎(chǔ)上對部分管路進行了加粗改造，根據(jù)現(xiàn)有管路直徑、流量等參數(shù)計算，將精軋F1-F3出口工作輥冷卻水管路直徑由∮150改為∮250。同時對應將原管路上∮150規(guī)格的流量調(diào)節(jié)閥、電磁流量計、手動閥門全部換為∮250規(guī)格，程序進行了重新設(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)準確性直接影響到模型設(shè)定精度、軋制穩(wěn)定性等。通過對開軋零點修正系數(shù)進行了優(yōu)化，解決了1580mm生產(chǎn)線機架設(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)下的軋機剛度。一般來說，軋機剛度越大，在一定作用力下軋機彈跳量越小，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)實際設(shè)備和實際軋制狀況，最終確定前機架(F1-F3)壓靠軋制力為25000 kN，后機架(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，機械間隙完全消除)后輥縫自動抬起到零軋制力。通過對壓靠軋制力和實際的輥縫間隙進行繪圖得出剛度曲線后，發(fā)現(xiàn)實際剛度曲線和過程機理論曲線存在較大偏差。根據(jù)實測的剛度曲線修改過程機剛度曲線，彌補過程機剛度曲線和實測剛度曲線存在的偏差。但這樣做對整個系統(tǒng)影響很大，因為剛度曲線是精軋輥縫設(shè)定的基礎(chǔ)，如果修改了剛度曲線，精軋設(shè)定將發(fā)生很大變化，軋機原有已經(jīng)成熟的模型自適應系數(shù)將完全被破壞。如果能在開軋零點修正時直接對這種偏差進行補償，就可以解決開軋設(shè)定差的問題，而且對系統(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6年以上，已達到廠家質(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，燒嘴磚坍塌嚴重導致火焰燃燒角度偏離設(shè)計，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，頭尾溫度波動大，影響精軋二級模型設(shè)定，致生產(chǎn)過程穩(wěn)定性及板型控制差。為此，我們對損壞的燒嘴磚進行了重新設(shè)計，將原來長口設(shè)計改為圓口實際，對其角度進行重新計算、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前的40℃降低到了目前的30℃以內(nèi)，改造進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，主要是二級計算溫度取值、溫降模型計算、軋制力學習時段選取及最后一次預計算位置設(shè)定不合理、軋機剛度差等問題造成計算誤差大，經(jīng)二級模型調(diào)試、軋機剛度等設(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，進而導致活套角度的頻繁抖動。針對這一問題,采用流量補償?shù)姆椒?，及時對秒流量的平衡關(guān)系進行補償，并對機架間的速度匹配關(guān)系進行實時調(diào)整，保持帶鋼秒流量的動態(tài)平衡,減少活套動作，進一步提高厚度控制精度；②針對厚控系統(tǒng)投入使用的條件性，采用動態(tài)設(shè)定的方法對帶鋼頭尾的厚度精度進行控制，改進動態(tài)設(shè)定的投入時序，實現(xiàn)動態(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，大學本科，現(xiàn)工作于河鋼唐鋼信息自動化部。