梅鋼熱軋廠熱卷箱成形控制應(yīng)用研究

（寶鋼集團(tuán)上海梅山鋼鐵股份有限公司,江蘇南京 210039）

1 熱卷箱設(shè)備構(gòu)造

熱卷箱設(shè)備組件集成度高，分為了卷取設(shè)備、開卷設(shè)備。用于卷取成形區(qū)設(shè)備也是控制成形的主要構(gòu)件,是3 根彎曲輥和1 根成型輥，成卷的主要設(shè)備成型輥采用能快速響應(yīng)的液壓馬達(dá)傳動，其余工作輥均采用電機(jī)傳動，開卷設(shè)備包括開卷臂裝置。

2 帶鋼在熱卷箱中的成卷過程

帶鋼通過熱卷箱彎曲成空芯卷過程可分為二個部分。由列圖2 可知，鋼坯經(jīng)R2 粗軋機(jī)軋出45mm 控制偏差范圍的厚度，頭部由導(dǎo)衛(wèi)裝置后熱卷箱的3 根彎曲輥，帶鋼溫度在1100℃下發(fā)生塑性變形，在彎曲輥與帶鋼產(chǎn)生的彎曲力矩作用下共發(fā)生二次彎曲，彎曲半徑為圖2 中的半徑R，也就是帶鋼的彎曲輥出口形成的半徑，形成了一次彎曲。在帶鋼卷取后成形輥接觸帶鋼頭部，在接觸過程中帶鋼不斷彎曲，接觸點與軋制線形成的一個夾角，就是列圖2 隨成卷過程不斷增大的β角，空芯卷的內(nèi)徑R 逐漸減少，形成最后的空芯卷內(nèi)直徑，稱為二次彎曲。

3 成形中彎曲輥作用分析

熱卷箱的成形主要設(shè)備由彎曲輥完成列圖3，是起著帶鋼成形的主要作用，共分為2 根可旋移動位置的上彎曲輥，和1根固定式下彎曲輥構(gòu)成，輥徑均是450mm，由具有響應(yīng)能力強(qiáng)的液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。在進(jìn)入彎曲輥后鋼坯頭部受阻發(fā)生塑形彈性變形彎曲，上表面接觸上彎曲輥，下表面接觸下彎曲輥，相對與下彎曲輥，帶鋼彎曲部分均有同等曲率半徑列圖3（見右圖）中圖形上下彎曲輥的距離是：

（1）式中：H：上下彎曲輥圓心垂直距離 D 1：形成空芯卷的內(nèi)徑 T：上彎曲輥間的圓心直線距離 h:進(jìn)入熱卷箱的帶鋼入口厚度 r:下彎曲輥的半徑。

（2）式中 m是輥縫，也是帶鋼經(jīng)上下彎曲輥后成卷的重要因素之一。梅鋼熱卷箱卷徑參數(shù)是：D1:600mm，r：225mm，T：450mm，當(dāng)帶鋼進(jìn)入彎曲輥的厚度為h，輥縫需要考慮塑形變形修正值α1 和輥徑磨損后的補(bǔ)償值α2，進(jìn)入彎曲輥待鋼的輥縫值即可確定為：

熱卷箱在成形的過程中，有著二次彎曲的經(jīng)過，也同時形成二次彎曲內(nèi)徑，通過頭部接觸上彎曲輥后發(fā)生塑性彎曲，離開彎曲輥后，接觸成形輥再次發(fā)生彈塑性彎曲就是出口卷內(nèi)徑，在式中用D1 表示；彎曲內(nèi)徑二是帶鋼在1 號工作位與成形輥上形成空芯卷，稱作二次彎曲。同時產(chǎn)生的成卷內(nèi)徑Ф，由粗軋機(jī)軋出的厚度h帶鋼進(jìn)入熱卷箱，在形成第1 圈，Ф是最小的卷內(nèi)徑D，在形成第2 圈，Ф=Dmin+2h，在形成3 圈，Ф=Dmin+4h。Ф在變化中，由于有二次成形彎曲的作用存在，由開始形成的卷徑D1 大于Ф。Ф與最小內(nèi)徑的D 相同時彎曲輥恒輥縫，從而使D1不變，上彎曲輥相對靜止，卷取完成后空芯卷的Ф不大于D1。

4 帶鋼在熱卷箱內(nèi)的成形過程

確定了初始輥縫就可以完成前幾圈的卷取，在帶鋼咬入彎曲輥后隨成卷Ф的增大，在Ф比D1 大時，上彎曲輥必須上升形成輥縫增大，上升速度同時完成每圈的成卷，出口內(nèi)徑D1 增加為帶鋼厚度2h，在這過程中輥縫由液壓伺服系統(tǒng)控制進(jìn)行恒定速度上升，進(jìn)行恒定速度上升是由于上彎曲輥的上升速度如果過快，會造成接觸的帶鋼間存在著間隙，使卷形超出成卷要求，上升的速度過慢各層間接觸摩擦阻力也會使設(shè)備運(yùn)行時超過額定功率產(chǎn)生故障，同時對成形有影響造成卷取過程不成功。所以控制熱卷箱的彎曲輥上升速度是卷取過程中的主要因素。

在列圖2 中，為避免在2 根上彎曲輥的輥縫間帶鋼頭部有阻滯，造成堆積的趨勢而引起卷形不良，彎曲輥待鋼輥縫應(yīng)在粗軋機(jī)軋出后中間坯厚度的增大而提高上升速度，其中帶鋼的穿帶速度是由控制電機(jī)速度來完成的，卷取的過程中適當(dāng)控制減小上彎曲輥的上升速度，使上彎曲輥對帶鋼的彎曲作用力和上、下彎曲輥所形成的摩擦力彎矩增大，帶鋼彎曲成形的過程就會有小的曲率，能達(dá)到塑形恢復(fù)后控制的要求卷形。

結(jié)語

圖1 熱卷箱設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖2

圖3 彎曲輥輥縫針計算簡圖

梅鋼1422 熱軋板廠熱卷箱采用的無芯卷取，擺脫了使用卷筒的限制縮短了生產(chǎn)線，有效地降低了帶鋼表面溫度的損失，成卷的卷形控制要求。

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