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)過程中，通常希望軋制后的成品帶鋼的寬度達到目標寬度，且沿其長度方向上的寬度一致。同時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（自動寬度控制）就是為了解決這一問題。

在熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中引起成品寬度波動的原因：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、精軋機架間張力波動引起的寬度變化、卷取機咬入軋件瞬間的沖擊張力引起的寬度波動。

寬度控制的重點有二個方面：一是保證帶鋼寬度達到目標范圍；二是保證帶鋼通長的寬度均勻性。

寬度目標的保證是由常規(guī)的寬度控制模型來設定立輥輥縫，并根據(jù)軋制力、溫度等影響因素進行調整和修正。寬度的均勻性，主要是頭尾寬度的保證，就需要對不同情況下頭尾的形狀進行分析，并根據(jù)此進行相應的控制，即短行程控制。通過對短行程控制的優(yōu)化，對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

對不同情況下的頭尾形狀進行分析，通過現(xiàn)場試驗確認，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，平面形狀為頭尾增寬的舌形，如圖2所示。

圖2 只有水平輥壓下時頭尾形狀圖

（2）在立輥軋制的情況下，板材邊部兩端的材料比中部的材料有很大的前滑和后滑，所以頭端都有明顯的失寬現(xiàn)象，如圖3。

圖3 只有立輥壓下時頭尾形狀圖

（3）當既有立輥又有水平輥軋制時，頭尾的變形十分復雜。一般情況下，當側壓量與垂直壓下量的比值相對較小時，則軋件的頭尾就形成舌頭形如圖4所示。這是因為立輥的側壓量相對較小，側壓變形不深入，兩側邊緣凸起高度較大，隨后水平軋制。此時，由于垂直壓下量相對較大，軋件中間主體部分受壓延伸就占主導地位，因而頭尾部形成舌頭形。

圖4 立輥壓下/水平輥壓下較小時頭尾形狀圖

（4）當側壓量與垂直壓下量的比值相對較大時，軋件的頭尾形成魚尾形如圖5。這是因為立輥的側壓量相對較大，側壓變形不深入，兩側邊緣凸起高度較大，隨后水平軋制。此時，由于垂直壓下量相對較小，側壓縮量大，凸起部分的變形金屬除向側面寬展外，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/水平輥壓下較大時頭尾形狀圖

這樣的寬度形狀是無法滿足用戶使用要求的，現(xiàn)場生產(chǎn)中通過優(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)是寬度控制的一個重要功能。其控制的基本思想是：為了克服立輥軋變時出現(xiàn)的頭尾失寬的現(xiàn)象，需要通過動態(tài)改變立輥輥縫，通過減少對軋件頭尾部的壓下量來對失寬量加以補償。

對軋件頭部而言，立輥的短行程控制是在軋件進入立輥之前，先按照預設定的模型把立輥輥縫開口度減小，當軋件咬入立輥后隨著軋入長度的增加，沿設定的短行程曲線逐步增加立輥的開口度，再逐步減小到到正常值。當軋到軋件的尾部時于此相反，立輥開口度有正常值逐步打開到短行程曲線的目標值。立輥短行程控制的效果是補償頭尾失寬，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的最大值。

短行程控制過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、原料坯的化學成分的影響，在設定短行程控制曲線時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，對短行程的控制研究和優(yōu)化將是一個長期的過程。

以生產(chǎn)現(xiàn)場某一規(guī)格帶鋼的短行程控制應用的使用情況為例進行說明。

軋件情況見表1。工藝參數(shù)設定見表2。

表1 軋件參數(shù)表

表2 壓下規(guī)程設定表

現(xiàn)場施加的短行程曲線控制原理圖見圖6，施加的短行程時，坐標原點按圖7設定。

圖7 短程曲線曲線坐標系選取

如果對該規(guī)格帶鋼的頭尾形狀不進行控制，會出現(xiàn)圖5所示的蛇頭魚尾的形狀。因此為保證頭尾形狀，對頭部進行先打開再收小最后恢復到設定，而尾部進行收小。通過對短行程控制參數(shù)的計算和多次試驗優(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 通過短行程控制的頭尾形狀示意圖

4 結束語

通過對熱軋帶鋼不同情況下的寬度頭尾形狀異常進行了分析，結合現(xiàn)場實際情況，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題，減少了軋件頭尾縮頸，產(chǎn)品滿足了用戶對軋件寬度的要求。

[1] 艾新冰.熱連軋帶鋼寬度自動控制方法研究[D].東北大學，2009.

[2] 周沛，林吉.海熱軋帶鋼軋機自動寬度控制(AWC)系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電氣傳動.2006，36(1).