棒材軋機(jī)速度設(shè)定及張力的判斷方法

呂宏志，滕芳

（河鋼承鋼公司棒材事業(yè)部，河北承德 067102）

棒材軋機(jī)速度設(shè)定及張力的判斷方法

呂宏志，滕芳

（河鋼承鋼公司棒材事業(yè)部，河北承德 067102）

針對承鋼一棒生產(chǎn)線的電氣控制程序，詳細(xì)介紹軋機(jī)速度設(shè)定的基本原則以及對張力判斷的不同方法。通過對張力的有效控制，提高了產(chǎn)品的表觀質(zhì)量，延長了軋槽和導(dǎo)衛(wèi)的使用時間。

連軋 張力 速度 調(diào)整

河鋼承鋼公司棒材事業(yè)部一棒生產(chǎn)線（全文簡稱承鋼一棒生產(chǎn)線）是公司投資3億多元從國外引進(jìn)全套設(shè)備的低溫控軋和控冷的棒材生產(chǎn)線，車間的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)工藝引進(jìn)于達(dá)涅利公司，電氣設(shè)備和自動化系統(tǒng)引進(jìn)于安薩爾多電氣公司（后改為西門子電氣公司）。

1 軋機(jī)速度設(shè)定的基本原則

在生產(chǎn)過程中要遵循的原則就是保持各軋槽單位時間通過的金屬體積相等，即SV=恒定。其中：S為通過該軋槽軋件的橫斷面面積；V為通過該軋槽軋件的線速度。此原則是速度給定的理論根據(jù)，可以通過下式計(jì)算線速度：

式中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；D為軋輥平均工作直徑，mm；i為減速比。

在式（1）中，一旦軋機(jī)減速箱被選定后，i就是固定值，此時n只與V和D相關(guān)。D是在設(shè)計(jì)軋制孔型時通過等面積推導(dǎo)法間接計(jì)算出的直徑，它的大小介于軋槽底部直徑與輥環(huán)直徑之間（平輥除外）。所以，若要求得電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，只需要輸入D和V，系統(tǒng)便會自動計(jì)算出結(jié)果，軋制時系統(tǒng)也根據(jù)此結(jié)果控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 設(shè)備速度的給定與調(diào)節(jié)

2.1 試軋新產(chǎn)品

軋制新產(chǎn)品時，因?yàn)闆]有比較確切的數(shù)據(jù)作為參考，所以只能通過新產(chǎn)品軋制程序表來進(jìn)行參數(shù)給定，雖然與實(shí)際軋制時的情況有些差別，但在可控范圍內(nèi)，因?yàn)檐堉瞥绦虮碇械膮?shù)是理想值。但是在軋制首支鋼坯時，為了避免由于輥縫錯誤、軋機(jī)彈跳太大、軋槽打滑等原因造成的設(shè)備故障，要在各軋機(jī)間給予一定的張力。所以軋制前每兩架軋機(jī)間上游軋機(jī)速度要相對再低一些，一般降低的數(shù)值為：粗軋機(jī)25 r/min，中軋機(jī)20 r/min，精軋機(jī)15 r/min。

當(dāng)軋機(jī)間速度調(diào)節(jié)完畢，現(xiàn)場軋機(jī)工要測量來料高度并予以調(diào)整。調(diào)整時要及時通知軋機(jī)操作工，避免由于速度與料形不匹配而造成堆鋼。當(dāng)料形與速度都正常且穩(wěn)定后，操作工要及時將當(dāng)下數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，常常稱此存儲數(shù)據(jù)為“配方”，以此作為下次軋制該品種時的依據(jù)。

2.2 換輥和換槽

2.2.1 換輥

換輥時以保持換輥前后該軋件的線速度相等為基本原則，只需要正確輸入換輥后軋輥的正確輥徑即可。新輥的電機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)下式確定：

式中：n、n'分別為換輥前、后電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速，r/min；D、D'分別為換輥前、后軋輥的工作直徑，mm。

2.2.2 換槽

當(dāng)軋槽達(dá)到了一定軋制量的時候需要將其更換，由于入口導(dǎo)輥的安裝不正、料高的控制不嚴(yán)等，導(dǎo)致孔型磨損嚴(yán)重，與新?lián)Q軋槽料形必然相差較大，所以操作工在調(diào)整速度前首先要判斷該軋機(jī)以及前幾架軋機(jī)的料形大小。判斷依據(jù)主要有兩種：一種是軋機(jī)的電流值法（根據(jù)其上下游軋機(jī)電流大小判斷）。例如第N架軋機(jī)需要換槽：該軋機(jī)電流值偏小，此時有可能是其本身料形大，也可能是其上游軋機(jī)料形?。蝗舻贜架軋機(jī)電流值偏大，則有可能是其料形偏小或其上游軋機(jī)料形偏大而造成的。第二種方法是延伸系數(shù)法（根據(jù)其上下游軋機(jī)延伸系數(shù)大小判斷）。例如：第N架軋機(jī)換槽，其延伸系數(shù)為1.16（正常應(yīng)為1.2），說明其可能料大或者上游機(jī)架料??；若第N架軋機(jī)換槽時其延伸系數(shù)為1.25，則說明其料小或者上游機(jī)架料大。調(diào)速時則根據(jù)料形變化情況對軋機(jī)速度作適當(dāng)調(diào)整，另外為了消除鋼在咬入新槽后發(fā)生打滑堆鋼現(xiàn)象，也可以在此基礎(chǔ)上多降幾轉(zhuǎn)。

2.3 生產(chǎn)中換成品規(guī)格

在生產(chǎn)中經(jīng)常換規(guī)格，將保存于數(shù)據(jù)庫中的配方下載到人機(jī)界面后，輸入在線軋機(jī)的輥徑，調(diào)整各架軋機(jī)間的線速度比。如果粗軋機(jī)組沒有換輥換槽，則其速度的設(shè)定可以根據(jù)之前所軋制產(chǎn)品的速度比來給定，這是由于粗軋機(jī)組軋制各個規(guī)格采用的是同一孔型系統(tǒng)，即粗軋1—6架軋機(jī)的料形與料高是相同的，此時只需將軋機(jī)間的速度比調(diào)整到換規(guī)格之前的速度比即可。例如將成品規(guī)格由Φ36 mm換成Φ40 mm，粗軋未換槽換輥，且未動輥縫，故可以將Φ40 mm前6架的線速度比調(diào)整為Φ36 mm軋制時各架間的速度比。而對于中軋與精軋這些孔型不一致的軋機(jī)，其速度可以按照以前存儲的程序表及對程序表中延伸系數(shù)大小的判斷進(jìn)行設(shè)定，這樣可以在不堆鋼的前提下盡量保證軋機(jī)間張力最小，以大幅提高調(diào)速效率。

2.4 調(diào)整輥縫

生產(chǎn)時，由于軋槽不斷地磨損、軋機(jī)彈跳增量、鋼坯溫度變化等原因，需要對各架次軋機(jī)輥縫進(jìn)行調(diào)整，而調(diào)整輥縫必然影響前后滑的變化，從而導(dǎo)致軋機(jī)間出現(xiàn)堆拉鋼現(xiàn)象，為此要對速度進(jìn)行調(diào)整。

1）當(dāng)輥縫調(diào)整量不大時，即粗軋機(jī)組不超0.8 mm、中軋機(jī)組不超0.4 mm、精軋機(jī)組不超0.2 mm時，不用手動干預(yù)，系統(tǒng)微張力與活套自學(xué)習(xí)功能會自動將機(jī)架間張力快速恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2）當(dāng)輥縫調(diào)整量很大時，為防止堆鋼事故的發(fā)生，需要進(jìn)行手動干預(yù)速度。舉例說明：承鋼一棒軋機(jī)從1架到18架孔型排列依次為扁箱—方箱—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—平橢—成品槽，假設(shè)當(dāng)?shù)?架軋機(jī)將輥縫降低2 mm時，橢圓軋件高度迅速降低，寬度迅速增大，這將直接影響其相鄰機(jī)架間的咬入狀態(tài)及堆拉鋼關(guān)系，可以級聯(lián)降低上游第6架軋機(jī)速度（具體多少可參考公式1），而第7架軋機(jī)由于軋件屬于扁橢圓，其寬度方向又迅速變大，進(jìn)入下一架次時易受到咬入狀態(tài)影響而發(fā)生堆鋼，可以暫且不級聯(lián)升速，只對第8架及其下游各軋機(jī)依據(jù)現(xiàn)有的張力狀態(tài)進(jìn)行1～3 r/min的速度級聯(lián)補(bǔ)償即可，以免造成成品變瘦甚至禿筋現(xiàn)象。

第N－1架降速可依據(jù)下式：

式中：Δn為轉(zhuǎn)速調(diào)整量，r/min；K為調(diào)節(jié)系數(shù)，K=10～20（K值大小主要取決于第N－1架軋機(jī)減速箱速比和相鄰兩架軋機(jī)間的張力，速比大時K取大值，反之取小值；張力較大時K取小值，反之取大值）；ΔSN為第N架軋機(jī)輥縫調(diào)整量，mm，壓下為“-”，抬起為“+”。

2.5 鋼坯斷面變化

鋼坯斷面的變化直接影響軋機(jī)的堆拉鋼關(guān)系。一般來說，鋼坯斷面積增大，則張力減小，甚至堆鋼；鋼坯斷面積減小，張力增大，嚴(yán)重時發(fā)生拉斷事故，此時需及時采取措施。例如將坯料斷面積165 mm× 165 mm改為150 mm×150 mm，則調(diào)整前三架軋機(jī)速度即可以得到補(bǔ)償，一般將第一架軋機(jī)升速50 r/min，第二架軋機(jī)升速30 r/min，第三架軋機(jī)升速20 r/min，對于其下游機(jī)架間張力視情況作微量調(diào)整即可保證成品軋件質(zhì)量。

2.6 鋼坯溫度變化

溫度變化時，軋機(jī)彈跳也有不同程度的增減，從而影響機(jī)架間的金屬流量，此時要及時采取措施，消除堆拉鋼現(xiàn)象。當(dāng)溫度過低時，容易發(fā)生電機(jī)跳車、斷連接桿、斷軋輥等設(shè)備事故，所以一定要防止出爐鋼坯溫度有較大落差，必要時需等待溫度合適時再進(jìn)行生產(chǎn)。

3 張力的判斷及調(diào)節(jié)方法

3.1 電流判斷法

3.1.1 電流柱狀圖法

此種方法適用于線速度在5 m/s以下的粗軋和中軋機(jī)組。在軋鋼過程中，如果機(jī)架間存在較大張力，那么軋件在通過相鄰兩架軋機(jī)時，其電流必然會產(chǎn)生變化，軋機(jī)操作工可借助電流柱狀圖的升降變化，分析堆拉鋼關(guān)系及堆拉程度。以第8架和第9架軋機(jī)為例，當(dāng)軋件咬入第9架后，觀察第8架對應(yīng)的電流柱狀圖，將有以下幾種情況：

1）如果第8架電流柱狀圖沒有發(fā)生改變，表明第8架與第9架間既不堆鋼也不拉鋼。

2）如果第8架電流柱狀圖有所增加，表明第8架與第9架間存在堆鋼關(guān)系；如果增加的較大，需迅速降低第8架電機(jī)轉(zhuǎn)速，避免發(fā)生堆鋼現(xiàn)象。

3）如果第8架電流柱狀圖有所降低，說明第8架與第9架間存在拉鋼關(guān)系；如果降低得較多，則極易發(fā)生拉斷或下游機(jī)架間堆鋼等事故，此時要根據(jù)拉鋼程度適當(dāng)增加第8架電機(jī)轉(zhuǎn)速以消除過大張力。

電流柱狀圖分析法雖然容易觀察，但其只適用于電氣及機(jī)械較為穩(wěn)定的情況，如果電流柱狀圖波動較大則不適用。

3.1.2 電流趨勢圖法

電流趨勢圖是軋鋼操作工進(jìn)行判斷軋機(jī)間張力和設(shè)備穩(wěn)定性的最好工具，適用于軋線任何相鄰機(jī)架間張力的判斷，是電流柱狀圖的具體表現(xiàn)，以圖1為例。

圖1 電流趨勢圖

圖1表示：第4架與第3架軋機(jī)之間存在拉鋼狀態(tài)；當(dāng)?shù)?架軋機(jī)在自由軋制時，電流逐漸升高并穩(wěn)定；當(dāng)?shù)?架軋機(jī)開始咬入后，第3架軋機(jī)電流開始下降，當(dāng)?shù)?架軋機(jī)完全咬入后，第3架軋機(jī)電流較低并恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)，此時要提高第3架軋機(jī)轉(zhuǎn)速，以消除機(jī)架間張力。

3.2 觀察法

該法主要依據(jù)軋件在軋機(jī)中的行進(jìn)狀況來判斷。當(dāng)軋件在這兩架軋機(jī)間發(fā)生晃動時，說明在其上游道次中有很大的張力，特別是在某一架次脫尾時發(fā)生晃動，就很有可能在這一道次存在張力，應(yīng)及時降速消除堆鋼，并消除上游張力。機(jī)架間是否存在堆拉鋼現(xiàn)象也可以通過觀察剪子剪切軋件的頭尾長度來確定。以1號飛剪為例：當(dāng)切頭變短、切尾變長時，說明上游存在拉力；當(dāng)切頭變長、切尾變短，說明上游存在堆鋼現(xiàn)象。

3.3 活套變化判斷法

在通過實(shí)際軋制時的帶活套機(jī)組的活套變化的情況下，以此方法既可以判斷粗中軋機(jī)組的張力情況，也可以判斷精軋機(jī)組的張力情況。當(dāng)軋件在上游軋機(jī)脫尾時，觀察活套波動的變化量；當(dāng)某一軋機(jī)脫尾并且活套變化較大時，說明該軋機(jī)存在較大張力，應(yīng)當(dāng)迅速消除，防止因張力過大而堆鋼。

3.4 尺寸判斷法

對成品進(jìn)行測量，依據(jù)頭尾的尺寸變化情況來判斷粗、中、精軋的張力情況（鋼坯溫度影響除外）。

4 結(jié)語

承鋼一棒生產(chǎn)線依據(jù)棒材軋制過程中速度給定的基本原則，憑借不同的張力判斷方法對張力進(jìn)行有效的控制，延長了軋槽及導(dǎo)衛(wèi)的軋制時間，提高了成品的表觀質(zhì)量。

（編輯：胡玉香）

Method for Judging Speed Setting and Tension of Bar Rolling Mill

LV Hongzhi,TENG Fang
（Bar Division of HBIS Chengdesteel Co.,Ltd.,Chengde Hebei 067102）

In view of the electrical control procedure in Chengdesteel first bar production line,this paper introduces the basic principle of the speed setting for rolling mill and the different methods to determine the tension.Through the effective control of the tension,the quality of the products and the life span of the rolling groove and guide are improved.

continuous rolling,tension,speed,adjustment

TG333.6

A

1672-1152（2016）06-0108-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.38

2016-11-28

呂宏志（1984—），男，助理工程師，現(xiàn)從事軋機(jī)操作工作。