酸連軋光面產(chǎn)品板形控制研究

劉 維

（唐鋼冷軋薄板廠，河北 唐山063000）

唐鋼冷軋薄板部的酸軋生產(chǎn)線是由前后兩期的連續(xù)酸洗機(jī)組與五機(jī)架冷連軋機(jī)組共同連接而成的。其中，DANIELI公司承擔(dān)了連續(xù)酸洗線的設(shè)計工作，于2004年9月底正式建成并投入運(yùn)營，采用的是高速紊流酸洗技術(shù)；法國VAI CLECIM公司承擔(dān)了對五機(jī)架冷連扎生產(chǎn)線的設(shè)計任務(wù)，安裝工作于2005年7月正式開展，至12月底進(jìn)行熱負(fù)荷試車并取得成功。該連軋機(jī)配有高精度的AFC和AGC控制系統(tǒng)，且前4個機(jī)架的軋機(jī)是4輥軋機(jī)，最后一個機(jī)架的軋機(jī)為6輥竄輥軋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)每分鐘1250米的軋制速度。

根據(jù)酸軋連軋機(jī)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，其軋制產(chǎn)品出口厚度可低至0.3毫米，然而，當(dāng)冷軋機(jī)光面軋制帶鋼的厚度低于0.5毫米時，很容易形成荷葉邊，導(dǎo)致板形邊部存在缺陷，且這一缺陷隨著帶鋼厚度的變薄而愈發(fā)明顯。

1 技術(shù)方案

可以從以下幾個方面著手來控制光面薄規(guī)格產(chǎn)品的板形：①構(gòu)建問題解決模型；②根據(jù)模型對系統(tǒng)匹配參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；③控制表面質(zhì)量；④全面優(yōu)化和控制分段冷卻與精細(xì)冷卻。

2 實(shí)施具體內(nèi)容

（1）實(shí)現(xiàn)光面軋制時特殊軋制模型的輸出。通過對以前軋制模型的研究得出，在制定薄規(guī)格軋制計劃時，應(yīng)當(dāng)對更換軋輥或產(chǎn)品規(guī)格的情形進(jìn)行充分考慮，在軋制模型中建議采用較厚的過渡卷，以更好地推動模型通過自學(xué)習(xí)功能向工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，同時對于薄規(guī)格軋制過程中軋輥的更換要求做了明確規(guī)定，指出軋輥種類應(yīng)保持相似性，并規(guī)定了輥徑差的最優(yōu)值。在對軋制過程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，我攻關(guān)組集中技術(shù)力量探究了VAI CLECIM技術(shù)商設(shè)定的核心技術(shù)模型CORUM?，通過對眾多數(shù)據(jù)模型的研究發(fā)現(xiàn)軋鋼受到不同寬度、厚度、軋制速度以及輥徑下機(jī)架間速比、輥縫及張力等因素的影響，對于CORUM?模型的自學(xué)習(xí)主要借助于上一卷的優(yōu)化參數(shù)得以不斷完善，若需要更換軋制規(guī)格時，則需要主操作工先選定鋼質(zhì)，再進(jìn)行優(yōu)化計算，進(jìn)而促使模型自動對相似條件下的最優(yōu)軋制規(guī)程進(jìn)行參考，能夠有效促進(jìn)模型自學(xué)習(xí)時間的縮短，提高模型自學(xué)習(xí)功能的適應(yīng)能力，有利于薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性的提升，達(dá)到擴(kuò)大薄規(guī)格軋制標(biāo)準(zhǔn)范圍的目的。

（2）一級系統(tǒng)中匹配參數(shù)的優(yōu)化。①機(jī)架間張力優(yōu)化。實(shí)施生產(chǎn)的時候，連軋機(jī)機(jī)架間張力往往出現(xiàn)較大波動，較大的張力波動必然引發(fā)產(chǎn)品厚度的較大波動，進(jìn)而無法有效保障帶鋼的斷面形狀，往往呈現(xiàn)出不同的浪形。因此，有必要對軋制時張力波動情況進(jìn)行有效控制，不斷優(yōu)化一級系統(tǒng)內(nèi)張力，通常將前三架機(jī)架間的張力控制在10-39.2噸之間，將第三和第四機(jī)架間的張力控制在10-34噸，將第四和第五機(jī)架間張力控制在7-35噸之間，同時在積分增益系數(shù)不變的情況下對比例增益系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并調(diào)整NTC5Tenr修正量的限幅，以控制在25%左右為宜，對張力的波動情況進(jìn)行了有效控制，使得軋制過程更為穩(wěn)定，成品板形質(zhì)量更高。②壓下率限定。在軋制過程中，當(dāng)壓下率大于等于10%時，帶鋼出現(xiàn)荷葉邊的概率就上升至六成左右，為了充分發(fā)揮5機(jī)架的平整作用，有效避免軋制力突然增大或機(jī)架壓下率突然增大對帶鋼板形的影響，應(yīng)合理設(shè)定各機(jī)架的壓下率。同時合理限定機(jī)架間的相對壓下率，也就是前后兩架機(jī)架出口厚度的差值，通常將前三個機(jī)架的壓下率控制在45%以下，第四個機(jī)架的壓下率控制在35%以下，第五機(jī)架的壓下率控制在10%以下，壓下率達(dá)5%為理想值。③速比優(yōu)化。對張力及壓下率進(jìn)行有效控制，可以通過對機(jī)架間速比范圍進(jìn)行合理調(diào)整而得以快速實(shí)現(xiàn)，張力及壓下率的準(zhǔn)確率直接受到給定范圍準(zhǔn)確率的影響，精準(zhǔn)的速比范圍能夠有效提升張力及壓下率的準(zhǔn)確性，軋鋼時所需動態(tài)調(diào)整就越少，軋制狀態(tài)就越穩(wěn)定。同時，結(jié)合張力及壓下率要求合理限定機(jī)架間速比控制，將1-4機(jī)架間速比控制在0.5-0.94之間，將4和5機(jī)架間的速比控制在0.85-1.05之間，對速比進(jìn)行有效控制能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)架間張力的有效控制，即使對軋制模型軋鋼進(jìn)行更換，也不會出現(xiàn)失張或斷帶的情況，以更準(zhǔn)確地計算機(jī)架間PLG模糊控制秒的流量。

（3）表面質(zhì)量控制。根據(jù)新軋制模型的軋制輸出規(guī)程，軋鋼過程中的過小的末架軋制力會引發(fā)帶鋼表面缺陷問題，出現(xiàn)劃傷或劃痕。軋制液的潤滑度直接受到軋制液中油濃度的影響，因此，要保持軋制液的潤滑性，必須確保軋制液中的油濃度保持在一定水平。過高或過低的油濃度都會對軋機(jī)性能造成不良影響。就本套軋機(jī)設(shè)備而言，分別由三套乳化液系統(tǒng)組成，且各系統(tǒng)中所需油濃度也有所區(qū)別，1機(jī)架主要有A系統(tǒng)供液，2-4機(jī)架主要由B系統(tǒng)供液，5機(jī)架主要由C系統(tǒng)供液。其中，A、B系統(tǒng)的乳化液濃度以2.6-3%為宜，C系統(tǒng)的乳化液以1.0-1.5%為宜，對軋制油濃度進(jìn)行調(diào)整，確保5機(jī)架以合適的摩擦系數(shù)進(jìn)行軋鋼軋制，適當(dāng)降低軋制力，能夠?qū)т摫砻嫫鸬揭欢ǖ谋Ｗo(hù)作用，不至于過度潤滑或潤滑不足，進(jìn)而對軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷進(jìn)行有效調(diào)整，促進(jìn)機(jī)架負(fù)載平衡功能的充分發(fā)揮。

隨著軋制過程中軋輥的轉(zhuǎn)動，乳化液容易出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，并通過輥縫流向出口，由此而導(dǎo)致C系統(tǒng)乳化液出現(xiàn)高濃度現(xiàn)象，可以將擋液板安裝在4和5機(jī)架之間，將隨輥?zhàn)蛹拜伩p導(dǎo)出的乳化液再導(dǎo)回B系統(tǒng)，確保C系統(tǒng)乳化液濃度保持在一個相對合理的水平。對于4、5機(jī)架間的穿帶導(dǎo)板，進(jìn)行合理的抬起和落下設(shè)置。根據(jù)實(shí)證結(jié)果可知，當(dāng)實(shí)際抬高高度較原設(shè)計低100毫米時，就不會對帶鋼的質(zhì)量及穿帶效果產(chǎn)生直接影響。也就是說，在機(jī)架間固定穿帶導(dǎo)板不會影響生產(chǎn)的正常開展，并且當(dāng)機(jī)架間出現(xiàn)斷帶時，能夠有效防止帶鋼的下串，有利于及時處理斷帶故障。在固定穿帶導(dǎo)板的基礎(chǔ)上在4機(jī)架上進(jìn)行下?lián)跻喊宓陌惭b，對帶鋼下表面乳化液進(jìn)行合理導(dǎo)流。受重力影響，帶鋼下表面乳化液自然回落到4機(jī)架中，但處于帶鋼上表面的乳化液則可能直接落到帶鋼表面之上，并被帶入5機(jī)架系統(tǒng)。為了確保C系統(tǒng)油濃度的穩(wěn)定性，可以將壓縮空氣吹掃梁安裝在4機(jī)架出口上，對帶鋼上表面乳化液產(chǎn)生吹動作用，進(jìn)而將乳化液帶回B系統(tǒng)。

圖1 帶鋼荷葉邊缺陷

圖2 優(yōu)化后所軋帶鋼板形情況

（4）分段冷卻精細(xì)冷卻的綜合控制與優(yōu)化。在5架入口上安裝連軋機(jī)軋輥冷卻裝置，以上下對稱的方式對工作輥和中間輥中間的位置進(jìn)行噴射，每個冷卻區(qū)域與測量區(qū)域一一對應(yīng)，每個乳化液噴嘴均在控制閥控制下進(jìn)行噴射，板形控制系統(tǒng)對閥的開啟進(jìn)行控制，充分利用板形控制系統(tǒng)對熱平直度進(jìn)行檢測，并冷卻量進(jìn)行合理調(diào)整，降低板形局部出現(xiàn)缺陷的概率。

根據(jù)測試的熱平直度調(diào)試每個區(qū)域噴射冷卻液的噴嘴，并根據(jù)板形的實(shí)際生產(chǎn)效果對噴嘴開啟控制情況進(jìn)行調(diào)整，持續(xù)優(yōu)化分段冷卻操作，確保在連軋機(jī)正常生產(chǎn)的情況下降板形缺陷降到最低，進(jìn)一步提高軋后鋼板的平直度，以國內(nèi)先進(jìn)水平為參考標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化提升。下面兩幅圖顯示的分別是有無缺陷的鋼板。

3 關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新點(diǎn)

在全面分析唐鋼冷軋部控制系統(tǒng)、工藝、軋制模型等的基礎(chǔ)上，探求了影響連軋機(jī)薄規(guī)格成品缺陷的原因，指出影響缺陷的主要因素，并提出針對性解決措施。本研究實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)和創(chuàng)新。①嘗試并成功開發(fā)了軋制模型。②由于系統(tǒng)中的加密數(shù)據(jù)在現(xiàn)有模式下是無法修改的，故本研究重點(diǎn)就模型改良及參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了研究，對機(jī)架間壓下率、張力、速比等做了限定且取得明顯成效，有效化解了軋制過程中存在的缺陷問題。③對鋼種計算系數(shù)做了優(yōu)化，且通過該研究實(shí)踐所獲得的參數(shù)可以被原系統(tǒng)認(rèn)可并運(yùn)用，便于進(jìn)行參數(shù)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化。④對于軋制過程中出現(xiàn)的帶鋼表面劃傷或打滑問題，主要通過工藝或軋制規(guī)程的優(yōu)化得以有效解決，降低了軋制過程中出現(xiàn)缺陷的概率。

4 結(jié)語

有效解決了帶鋼厚度低于0.5毫米時連軋機(jī)軋制成品的缺陷問題，形成了相應(yīng)的軋制模型，為批量穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品提供了有效保障。對一級中的壓下率、速比、張力等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了普通鋼種生產(chǎn)斷帶率的有效降低，基本實(shí)現(xiàn)了30%的降幅，為其他鋼種的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有效參考。經(jīng)過技術(shù)與人力的大量投入，唐鋼冷軋部的相關(guān)研究取得明顯成效，薄規(guī)格光面軋制技術(shù)再上新臺階，成為行業(yè)的領(lǐng)先，有效降低了軋后鋼板板形的缺陷率，樹立了良好的品牌形象，極大地拉動了公司利益的提升。