王 鵬

(山東鋼鐵集團日照有限公司鋼鐵研究院，山東 日照 276805)

1 引言

為拓展產(chǎn)線品種結(jié)構(gòu)，提高附加值高的薄規(guī)格產(chǎn)品比例，山鋼集團薄板廠熱軋產(chǎn)線進行產(chǎn)線改造升級，在粗軋機與精軋機前的飛剪之間增設(shè)一臺熱卷箱設(shè)備。熱卷箱是一道中間工藝設(shè)備，它對粗軋過來的中間帶坯進行無芯卷取后，再將中間坯開卷以低速送入精軋機組。所有的鋼材產(chǎn)品，從超低碳鋼、硅鋼、高強低合金鋼以及奧氏體不銹鋼，都可以使用熱卷箱。熱卷箱具有降低中間坯的溫降速度、縮短延伸輥道長度、實現(xiàn)精軋機組恒速軋制、進一步消除中間帶坯氧化鐵皮等功能[1]。

2 熱卷箱設(shè)備工藝特點

2.1 工藝流程

熱卷箱安裝在粗軋機之后，切頭飛剪之前，它對粗軋中間坯進行無芯卷取后，再打開鋼卷送入精軋進行軋制。在熱卷箱使用方式下，粗軋中間坯的尾部將轉(zhuǎn)變?yōu)轭^部進入精軋機，所以使用熱卷箱的目的就是為了減少中間坯溫降、保持中間坯溫度均勻、使軋線布置緊湊。熱卷箱工藝布置見圖1。

熱卷箱按是否投用分為熱卷和直通兩種生產(chǎn)方式。其中熱卷方式生產(chǎn)過程可分為卷取和開卷兩個階段，因而按照生產(chǎn)方式和生產(chǎn)階段的不同組合，可以形成不同的生產(chǎn)工藝。在直通方式下，中間坯不用進入熱卷箱進行卷取和開卷，而直接把熱卷箱當(dāng)做運輸輥道使用。

在實際生產(chǎn)中熱卷箱生產(chǎn)方式的選擇主要考慮設(shè)備能力和產(chǎn)品厚度。通常在熱軋成品厚度H>5.0 mm時，粗軋軋出的中間坯較厚變形抗力大，板坯溫度均勻性較易控制，因此適宜選擇直通方式；在生產(chǎn)特殊短坯料時，若選擇熱卷方式因卷徑較小熱卷區(qū)域信號難以跟蹤，因此也應(yīng)盡量選擇直通模式；除以上兩種情況其他產(chǎn)品都可以選擇熱卷方式，熱卷方式有利于板坯的溫度均勻性控制、精軋生產(chǎn)穩(wěn)定性的提高等。在新產(chǎn)品開發(fā)時不確定是否可使用熱卷箱，現(xiàn)場應(yīng)先采用小卷試生產(chǎn)后再確定生產(chǎn)方式。

2.2 設(shè)備主要構(gòu)成

熱卷箱設(shè)備主要組成部分見圖2，此外還有平臺欄桿、檢測元件支架、熱卷箱本體干油配管、電纜配管等其他輔助部件。

2.3 設(shè)備主要工藝參數(shù)

熱卷箱設(shè)備由中國第二重型機械集團公司(簡稱中國二重)自主設(shè)計制造，原創(chuàng)性強，技術(shù)水平較高，適應(yīng)山鋼薄板產(chǎn)線特點和使用要求，該套熱卷箱設(shè)備主要工藝參數(shù)見表1所示。

3 熱卷箱控制功能

3.1 熱卷箱運行及操作模式

熱卷箱的工作模式分為軋制模式、模擬模式和標定模式。其中在軋制模式下分直通方式和熱卷方式，熱卷方式下分卷取模式、開卷模式，模擬模式分為全線模擬、連同粗軋區(qū)域模擬以及熱卷箱區(qū)域單獨模擬。

熱卷箱操作模式設(shè)有自動、手動兩種。其中自動模式可分為直通自動、卷取自動、開卷自動、卷取/開卷自動，手動操作分為機旁O(shè)PU手動操作和遠程操作臺手動操作。

3.2 速度控制

在熱卷箱穿帶時，機前E7輥道速度較粗軋機速度有0～10%的超前率；穿帶完成后，彎曲輥、1號托卷輥較粗軋機速度有0～10%的超前率；在帶尾離開粗軋機時，下彎曲輥較帶鋼速度有0～10%的超前率；在開卷時，當(dāng)帶鋼進入精軋機后，1號、2號托卷輥較精軋機速度有0～5%的滯后率；卷取過程中，上下彎曲輥的速度匹配，保證中間坯的順利卷取。

3.3 卷取卷徑測量

在熱卷箱卷取時，根據(jù)已卷取的帶卷長度和帶坯厚度計算卷徑。計算公式如下：

(πR2-πr2)×P=L×g

(1)

D=2R=2 [L×g/(πP)+r2]1/2

(2)

式中：L—帶卷長度，mm；

g—帶卷厚度，mm；

P—填充系數(shù)，0～1，模型計算；

D—帶卷外徑，mm；

R—帶卷外半徑，mm；

r—帶卷內(nèi)半徑，mm。

卷取圈數(shù)計算：在帶卷形成后，跟蹤帶鋼長度，當(dāng)長度每增加πD時，卷取圈數(shù)增加1。

4 熱卷箱使用中存在的問題及解決辦法

4.1 對某些產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響

熱卷箱在中間坯的卷取、開卷過程中可能對部分產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。(1)表面劃傷：主要針對強度較低的“軟鋼”，例如生產(chǎn)IF鋼就需要考慮這方面的問題；(2)邊部裂紋：主要針對裂紋比較敏感的鋼種，如高碳鋼、馬氏體不銹鋼、高牌號無取向硅鋼、取向硅鋼等。

在生產(chǎn)此類鋼種時應(yīng)編排好生產(chǎn)計劃進行批量集中生產(chǎn)，生產(chǎn)時可選擇熱卷箱直通方式。若因溫度控制等要求需選擇熱卷箱熱卷方式，則應(yīng)加大對產(chǎn)品表面質(zhì)量的檢查頻率和力度，確認無問題后再繼續(xù)進行生產(chǎn)，避免熱卷箱的不當(dāng)投用產(chǎn)生批量質(zhì)量缺陷卷。

4.2 精軋出口產(chǎn)品厚度異常

在生產(chǎn)中多次出現(xiàn)精軋出口成品厚度異常的情況，經(jīng)過分析主要是由于熱卷箱投入使用后，生產(chǎn)節(jié)奏及精軋一次設(shè)定下發(fā)時序變化導(dǎo)致。由于控制系統(tǒng)沒有考慮數(shù)據(jù)緩存變化，導(dǎo)致精軋部分數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中更新沖突，從而出現(xiàn)設(shè)定執(zhí)行錯誤精軋出口厚度異常的情況(見圖3)。

為此在連續(xù)生產(chǎn)時，我們將讀取精軋一次設(shè)定的時序延遲到前一卷鋼精軋末機架拋鋼后，避免數(shù)據(jù)接收沖突的問題。即如果精軋機處于軋制過程中，則不接收一次設(shè)定，在軋機拋鋼后再執(zhí)行一次設(shè)定數(shù)據(jù)；而在精軋機處于非軋制狀態(tài)下，則直接執(zhí)行一次設(shè)定數(shù)據(jù)。

4.3 熱卷卷形不良

熱卷箱卷取過程中會出現(xiàn)內(nèi)徑減小、橢圓卷、松卷等卷形不良的現(xiàn)象，鋼卷的內(nèi)徑和形狀主要通過彎曲輥來控制，這些問題主要是由于彎曲輥使用磨損和輥縫精度低造成的。熱卷箱的輥縫是指熱卷箱上彎曲輥和下彎曲輥之間的距離，主要通過調(diào)整上彎曲輥來實現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)[2]，卷取的內(nèi)徑、卷形直接關(guān)系到帶卷能否卷取成功，因此在生產(chǎn)過程中必須重點進行跟蹤和控制。

針對卷形不良的問題，要合理調(diào)整彎曲輥輥縫，我們根據(jù)設(shè)備特點改進了彎曲輥標定工具(見圖4)，將標定塊上下表面由原平面結(jié)構(gòu)改進為弧形結(jié)構(gòu)，標定塊圓弧半徑R與彎曲輥半徑R1相同，使其輪廓與彎曲輥表面一致。改進后的弧形標定工具能夠確保標定塊與上下輥面的快速貼合不偏移，準確找到上下彎曲輥間的中心位置，提高輥縫標定精度和效率。同時定期檢查彎曲輥和導(dǎo)板狀態(tài)，對于磨損超標的部件及時進行更換和再標定。

4.4 熱卷卷取過程失敗

在熱卷箱使用過程中偶爾會出現(xiàn)卷取失敗的情況，經(jīng)分析是由軋線信號跟蹤錯誤造成的。熱卷箱動作采用模擬計算和熱金屬檢測儀HMD檢測相結(jié)合來控制，由于HMD工作環(huán)境較為惡劣，會出現(xiàn)HMD故障信號跟蹤錯誤的問題，從而影響正常熱卷過程。

日常設(shè)備維護人員要加強對軋線HMD的點檢和維護，提高檢測精度，保證HMD工作良好；同時根據(jù)彎曲輥、1號托卷輥、成形輥工作狀態(tài)設(shè)定手動卷取功能，形成手動開卷預(yù)案，在異常情況下人工進行卷取干預(yù)，避免廢卷。

4.5 熱卷開卷過程異常

由于卷取尾部定位不準確，開卷大臂下落位置、小臂壓力設(shè)定不合理，托卷輥位置異常等，在生產(chǎn)過程中都可能會造成開卷失??；此外開卷過程中由于

信號跟蹤失誤等原因?qū)е戮韽接嬎沐e誤，會造成開尾銷動作時序異常，無法正常插入卷芯內(nèi)拉平帶尾造成軋廢。

需要定期標定托卷輥和開卷臂位置，根據(jù)帶鋼厚度優(yōu)化小臂開卷壓力和尾部定位計算；優(yōu)化帶卷卷徑計算、HMD跟蹤，短坯料生產(chǎn)時加大開尾銷動作卷徑值，提前開尾銷插入時序；同時開發(fā)開尾銷手動插入功能，保證異常情況下可手動正常開卷。

5 結(jié)語

熱卷箱設(shè)備的投用，對山鋼薄板廠生產(chǎn)各方面產(chǎn)生了重要影響，尤其是對熱軋品種規(guī)格的拓展、薄規(guī)格的批量穩(wěn)定生產(chǎn)以及現(xiàn)場事故的快速處理各方面起到了積極的推動作用。雖然其在使用過程中仍存在著一些問題，但隨著生產(chǎn)工藝的成熟，通過對應(yīng)的方法和措施可以有效揚長避短，更大地發(fā)揮熱卷箱的設(shè)備潛能和正面作用。

參考文獻：

[1] 陳應(yīng)耀，琚豐，王偉光，等.熱卷箱是提高熱連軋線競爭能力的最佳選擇[J].軋鋼，2007，24(5)：1-4.

[2]許玉芳.熱卷箱技術(shù)在梅鋼的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(4)：59-60.