乳化液多區(qū)冷卻與板形軋制曲線的關(guān)系

尚玉青+樹友+凱

摘 要：乳化液多區(qū)冷卻控制技術(shù)是國際上比較先進(jìn)的冷軋板形控制技術(shù)，它安裝在F5機(jī)架，通過板形儀輥反饋回來的板形曲線作為控制信號。通過一系列的分析計算反饋給多區(qū)冷卻控制柜中，通過驅(qū)動相應(yīng)區(qū)域噴嘴氣動閥的開閉控制某個輥身區(qū)域乳化液噴射量，最終達(dá)到改善板形控制的目的。

關(guān)鍵詞：乳化液多區(qū)冷卻；冷軋；板形控制

1 乳化液多區(qū)冷軋系統(tǒng)組成

乳化液多區(qū)冷卻系統(tǒng)主要由壓縮氣源系統(tǒng)、氣動控制柜、噴嘴控制區(qū)三大部分組成。乳化液多區(qū)冷卻控制氣源氣壓在10bar左右，不能使用車間管網(wǎng)氣壓，因此需要建立單獨(dú)的壓縮空氣站。以邯鋼西區(qū)冷軋為例，現(xiàn)將壓縮空氣站安裝在軋機(jī)地下油庫。壓縮空氣站主要包括空氣壓縮機(jī)、氣體干燥機(jī)、壓縮空氣儲氣罐及自動放水閥組成。壓縮氣源系統(tǒng)主要是多區(qū)冷卻控制系統(tǒng)提供控制的動力源。由于控制柜中的電氣控制元件較多，為防止損壞這些元件需要對氣源進(jìn)行干燥處理。

氣動控制柜主要由四部分控制閥島組成，在控制柜進(jìn)氣口處安裝有氣體壓力控制閥和壓力監(jiān)控開關(guān)可控制進(jìn)入控制柜中的氣源壓力。在控制柜排氣出口位置安裝有消音器，用于降低排氣噪音。四個控制閥島共同實(shí)現(xiàn)對噴梁中E、F列共計160個點(diǎn)的噴嘴噴射的控制。

噴嘴控制區(qū)主要由噴梁、噴嘴、噴嘴控制閥、控制氣管組成。噴梁分為上、下兩組噴梁，上噴梁固定有E列上、F列上噴嘴組，每組中各有噴嘴40個。下噴梁固定有E列下、F列下噴嘴組，每組中各有噴嘴40個。E、F列噴嘴共計160個。噴嘴由噴嘴壓塊、緊固螺栓及噴嘴組成。由于乳化液中雜質(zhì)比較多需要定期對噴嘴進(jìn)行拆卸清理。噴嘴控制閥主要由閥座、閥芯、彈簧、密封套組成。其中密封套需要定期更換，否則將出現(xiàn)噴嘴不能關(guān)嚴(yán)的情況。閥座內(nèi)的密封需要檢查更換，閥座密封損壞將出現(xiàn)乳化液沿著閥座倒流進(jìn)入氣管，最終進(jìn)入控制柜的情況，嚴(yán)重時將會引起控制柜電氣元件損壞。閥芯需要定期清理，一旦出現(xiàn)閥芯卡組情況，將導(dǎo)致乳化液不能頂開閥芯噴射。造成多區(qū)冷卻控制精度降低，影響板形的控制。

控制氣管一端使用DN6快插接頭連接在噴嘴閥座上，一端使用DN6快插接頭連接在控制柜上。圖1為閥島中氣動控制閥組與E、F列噴嘴的一一對應(yīng)關(guān)系：

由圖1中可以看出E列噴嘴上、下列中對應(yīng)的一對噴嘴由一個閥組控制點(diǎn)控制。E列共計需要40個控制點(diǎn)。F列中11-29上、下列共計36個噴嘴受一個閥組控制點(diǎn)控制。其他的左右上下四個噴嘴受一個控制點(diǎn)控制。共計12控制點(diǎn)控制F列噴嘴。因此在控制柜中控制閥島的閥片總數(shù)為26組，按照4、6、8、8分別安裝在四個閥島上。

2 乳化液多區(qū)冷卻系統(tǒng)維護(hù)

（1）由于乳化液每分鐘的流量比較大，且流過軋機(jī)時在軋機(jī)帶回大量的雜質(zhì)，為防止有大顆粒異物吸入泵中，經(jīng)過周密計算在不影響流量的情況下，設(shè)計在乳化液主泵的泵口增加一組濾網(wǎng)，這樣防止雜物吸入到乳化液泵中進(jìn)而損壞系統(tǒng)。（2）乳化液從主泵打出后為防止有雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到噴嘴，堵塞噴嘴及閥組，在泵出口處加裝反沖洗過濾器，需要定期對反沖洗過濾器進(jìn)行解體檢查清洗，以避免噴嘴堵塞。（3）多區(qū)冷卻系統(tǒng)工作中要保證控制氣源壓力，氣壓低將導(dǎo)致噴嘴閥不能關(guān)嚴(yán)，或致使乳化液倒流至閥島損壞閥島元件。（4）在安裝調(diào)試中要認(rèn)真對氣動控制氣管的連接序號進(jìn)行一一校對，這樣保持程序控制與實(shí)際閥組一一對應(yīng)。保證板形的控制精度。（5）閥組中的閥芯、閥座定期清洗，密封套按時更換，保證閥座中密封的完整性。

3 F5機(jī)架乳化液系統(tǒng)給油壓力設(shè)定

乳化液管道壓力和流量是由來料帶鋼的材質(zhì)、板厚及軋制速度等眾多因素所決定的。

由圖2中我們可以看出乳化液系統(tǒng)中的初始壓力值受兩方面因素決定的。經(jīng)驗(yàn)較豐富操作人員可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要設(shè)定乳化液系統(tǒng)壓力，否則可根據(jù)計算機(jī)二級自動生成系統(tǒng)壓力。我廠在生產(chǎn)中操作人員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)將F5機(jī)架主管道乳化液壓力定為7bar。經(jīng)過長期觀察分析，F(xiàn)1-F5機(jī)架上乳化液噴射量由于板帶溫度、厚度、帶鋼材質(zhì)、軋制速度的不同而有所不同。但主要因素是板帶的軋制速度。經(jīng)過不斷試驗(yàn)，總結(jié)出乳化液流量與板帶軋制速度及帶寬關(guān)系最為直接。

由圖3中F5機(jī)架乳化液給油系統(tǒng)圖可以看出，作用在噴嘴的乳化液壓力是多區(qū)控制的。其中流經(jīng)F列噴嘴乳化液的系統(tǒng)壓力受到DN125的壓力調(diào)節(jié)閥的控制，一般F列噴嘴的工作壓力在3bar以下。而E列、G列噴嘴的乳化液壓力則直接是泵的出口壓力。從系統(tǒng)中壓力控制可看出，F(xiàn)列噴嘴由于主要起到對板帶的冷卻控制，主要控制區(qū)域分段為12段，主要分為板帶中部區(qū)域控制及邊部控制區(qū)域。根據(jù)來料帶鋼的寬度可以控制噴嘴開啟的數(shù)量，一般F列中部區(qū)域噴嘴是常開的。E列輥身冷卻在輥身長度上分為40個區(qū)域，每個區(qū)域的噴嘴的開閉都可以單獨(dú)進(jìn)行控制。為快速達(dá)到較高的控制準(zhǔn)確和響應(yīng)速度，因此E列噴嘴供液壓力較高，直接為泵的出口壓力一般在7bar。G列噴嘴的乳化液用于對支撐輥起冷卻潤滑作用，只需要開關(guān)控制即可。

4 乳化液多區(qū)冷卻控制與板形曲線之間的關(guān)系

板帶通過前四道軋制之后，在F5機(jī)架將會精軋制。為實(shí)現(xiàn)板形的最優(yōu)化控制，各個公司采取了很多辦法來優(yōu)化板形。通用辦法是采用CVC輥型軋制。也可以采用對中間輥進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)輥型控制。而我廠采用的是公司設(shè)計的CVC輥型及乳化液多區(qū)冷卻控制技術(shù)。

板帶軋制中檢查板形的實(shí)際曲線是靠板形儀輥進(jìn)行檢測。板形儀輥安裝于F5軋機(jī)與飛剪之間，其檢測得到的實(shí)際曲線反饋至軋機(jī)主控程序中。在軋制控制程序中與板帶軋制的目標(biāo)曲線進(jìn)行比較，計算出輥身長度上每米板帶的板凸度值的變化。圖4為板形儀檢測到曲線與實(shí)際板形模型曲線。

在輥身方向上E列乳化液多區(qū)冷卻將工作輥輥身劃分成40個區(qū)域。根據(jù)熱脹冷縮原理，通過改變輥身某區(qū)域的瞬間乳化液噴射量，來達(dá)到降低該區(qū)域軋輥溫度。從而達(dá)到改變這一區(qū)域板帶壓下量的目的。圖5為乳化液多區(qū)噴射流量與在輥身長度上與板形的對應(yīng)模型曲線；在實(shí)際板形控制中，乳化液多區(qū)冷卻不能直接用于當(dāng)下板形的控制，乳化液多區(qū)冷卻控制只能在趨勢上對板形進(jìn)行微量調(diào)整，特別是對一些1/4浪、中浪調(diào)整起到一定的微調(diào)的效果。

乳化液多區(qū)冷卻控制中，各個噴嘴的通斷是靠氣動來驅(qū)動球閥來實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過長期觀察，當(dāng)氣壓達(dá)到10bar時對氣動閥門的通斷時間控制達(dá)到最優(yōu)。為保證控制氣壓的穩(wěn)定，采取在氣源處安放一個壓縮氣罐，同時對于提供氣源的空氣壓縮機(jī)采取一用一備。這樣極大的保證了多區(qū)冷卻系統(tǒng)工作的可靠性。

5 結(jié)束語

在冷軋生產(chǎn)線中，為提高乳化液系統(tǒng)使用效率，我們對乳化液設(shè)備進(jìn)行了多處改造。同時在生產(chǎn)調(diào)試中，積極參與對乳化液系統(tǒng)控制中的各種模型曲線進(jìn)行設(shè)定。并且最終初步實(shí)現(xiàn)了對乳化液流量與板帶速度模型、噴嘴壓力與流量模型、乳化液噴射量與輥身板凸度等模型曲線進(jìn)行優(yōu)化。在今后的生產(chǎn)中，我們會繼續(xù)深入地對乳化液系統(tǒng)進(jìn)行研究，為實(shí)現(xiàn)我國冷軋板質(zhì)量的進(jìn)一步提高做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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