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        鋁罐體料熱連軋尾部自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

        2020-09-04 05:13:34丁廷杰
        山東冶金 2020年4期
        關(guān)鍵詞:輥縫凸度帶材

        丁廷杰

        (河南中孚高精鋁公司熱軋分廠,河南 鞏義451200)

        1 前 言

        國(guó)內(nèi)某1+4 鋁熱連軋機(jī)組,在生產(chǎn)3104 罐體料時(shí),出現(xiàn)了帶材甩尾壓漏,廢料遺留在機(jī)架內(nèi)的問題。處理廢料需要停機(jī)換輥,不連續(xù)的生產(chǎn)節(jié)奏,既增加了生產(chǎn)成本,又使軋輥溫度不能保持溫度平衡[1]。過低的溫度使帶材無法得到均勻的再結(jié)晶立方織構(gòu)。下游制罐廠在沖罐時(shí),會(huì)出現(xiàn)斷罐、制耳率偏大等問題[2]。為了使罐體料生產(chǎn)節(jié)奏加快,必須解決帶材尾部甩尾壓漏問題,以實(shí)現(xiàn)罐體料連續(xù)軋制。

        2 尾部壓漏特征

        生產(chǎn)3104 罐體料采用1+4 熱連軋機(jī)組,主要由1架粗軋機(jī)和4架精軋機(jī)組成[3]。軋制3104罐體料過程如下:粗軋機(jī)將厚度600 mm 鑄錠加工成40 mm 厚中間坯,然后經(jīng)過F1、F2、F3、F4 精軋機(jī)加工成2.2 mm成品。精軋機(jī)生產(chǎn)過程包括頭部穿帶、正常軋制、尾部甩尾3個(gè)過程。

        軋制3104 罐體料時(shí),穿帶速度為3.5 m/s,軋制速度達(dá)到7.5 m/s 以上,其軋制速度為其他產(chǎn)品的2~3 倍,造成尾部甩尾速度高達(dá)4.5 m/s。同時(shí)在甩尾時(shí),機(jī)架厚度、凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)在既定的設(shè)置程序下,使輥縫持續(xù)減小,引發(fā)尾部帶材壓漏、工作輥粘鋁問題。對(duì)粘鋁工作輥重新磨削,需費(fèi)用10 000 元。帶材壓漏分為兩種形式,帶材中間部分壓漏和帶材肋部壓漏。

        3 原因分析

        3.1 速度自動(dòng)控制系統(tǒng)

        3104 罐體料終軋溫度設(shè)定在330 ℃以上[4]。終軋溫度主要取決于下列條件:帶材由厚變薄產(chǎn)生的塑性變形熱量,帶材與軋輥之間的熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流等[5]。其中熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流都會(huì)降低帶材的溫度,只有塑性變形產(chǎn)生的熱量才會(huì)提高帶材溫度。速度的提高不但加快了塑形變形,也減少了其他的熱量損失時(shí)間。3104 罐體料的軋制速度達(dá)到7.5 m/s以上,軋制時(shí)間達(dá)到6 min。在這6 min內(nèi),中間坯尾部溫度會(huì)降低10% 左右。為了彌補(bǔ)中間坯尾部的溫度損失,甩尾速度依然高達(dá)4.5 m/s。整個(gè)甩尾過程非???,僅在2 s內(nèi)F4機(jī)架就完成了甩尾過程,給調(diào)整帶材尾部偏斜制造困難[6]。

        3.2 厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)

        控制產(chǎn)品厚度,在于精確控制F4軋機(jī)的輥縫。輥縫過小,會(huì)將帶材壓漏。F4輥縫計(jì)算為:F4輥縫=標(biāo)定0 點(diǎn)位置-L2 設(shè)定輥縫+厚度閉環(huán)+軋輥溫度補(bǔ)償+軋機(jī)彈性變形補(bǔ)償+人工干預(yù)+軋輥傾斜補(bǔ)償[7]。

        在甩尾過程中,標(biāo)定0 點(diǎn)位置,L2 設(shè)定輥縫為固定值,其他值為變化值。人工干預(yù)、軋輥傾斜補(bǔ)償是人工干預(yù)決定,厚度閉環(huán)、軋輥溫度補(bǔ)償、軋機(jī)彈性變形補(bǔ)償是由計(jì)算所得。厚度閉環(huán)只要測(cè)厚儀正常工作,輥縫就不會(huì)減小。軋輥溫度補(bǔ)償是一套開環(huán)計(jì)算公式,也不會(huì)異常減小輥縫。軋機(jī)彈性變形補(bǔ)償是輥縫減小的根源所在。

        軋機(jī)牌坊在軋制時(shí),會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向的變形,縱向變形和橫向變型[8]。熱軋機(jī)在軋制時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的軋制力,因此引起的縱向變形會(huì)較大,如果不進(jìn)行補(bǔ)償,會(huì)對(duì)產(chǎn)品厚度造成很大的影響,如圖1所示。從圖中可知,隨著軋制力的變大,輥縫補(bǔ)償也隨之增加。

        在軋制3104 罐體料時(shí),隨著中間坯尾部溫度降低,軋制力會(huì)逐漸增加,引起軋機(jī)牌坊縱向變形加大。為了抵消這些變化,F(xiàn)4輥縫會(huì)持續(xù)減小,最終將帶材尾部中間部分壓漏。

        圖1 軋機(jī)牌坊彈性變形方程

        3.3 凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)

        在凸度控制系統(tǒng)中,凸度是反應(yīng)熱軋帶材版型的一個(gè)指標(biāo),用公式表示為:

        式中:hc為帶材中間厚度;h1為帶材左側(cè)距邊部40 mm處厚度;h2為帶材右側(cè)距邊部40 mm處厚度[9]。

        從公式可以看出,控制凸度就是控制帶材中間和兩邊部的厚度。在精軋機(jī)組中,帶材中間厚度由厚度系統(tǒng)控制軋輥輥縫得到,帶材兩邊部厚度由凸度系統(tǒng)控制軋輥彎棍得到。當(dāng)檢測(cè)到的凸度大于目標(biāo)凸度時(shí),軋輥彎棍就會(huì)增大,以此來減小凸度[10]。在軋制甩尾時(shí),隨著尾部凸度的增大,彎棍力會(huì)持續(xù)增加,最終將帶材尾部?jī)衫卟繅郝?,特別是在帶材尾部方向偏斜得不到有效糾正時(shí),壓漏情況會(huì)更加嚴(yán)重。

        4 控制方法及改進(jìn)效果

        根據(jù)以上分析,由于自動(dòng)控制系統(tǒng)的原因,在尾部甩尾時(shí)造成軋輥輥縫逐步減小,將帶材尾部壓漏。為了解決以上問題,需要在精軋機(jī)進(jìn)入甩尾過程后,對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。具體方法:帶材尾部進(jìn)入F1 機(jī)架前對(duì)速度進(jìn)行控制,保證尾部通過F4 機(jī)架時(shí)速度保持在合適的狀態(tài),給操作手控制帶材尾部偏斜提供充足的反應(yīng)時(shí)間。在減速的同時(shí),對(duì)厚度控制系統(tǒng)和凸度控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化干預(yù),使軋輥輥縫保持在一定的波動(dòng)范圍內(nèi),不會(huì)因?yàn)檫^小的輥縫將帶材壓漏。

        通過使用尾部自動(dòng)控制技術(shù),某廠1+4 熱連軋機(jī)甩尾過程得到有效控制,沒有繼續(xù)出現(xiàn)尾部壓漏情況。熱軋線上由單卷軋制,突破到3卷連續(xù)軋制,軋制節(jié)奏由2 卷/h 突破到7 卷/h,在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí),大幅降低了生產(chǎn)成本。

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