熱軋中厚板預(yù)矯直機(jī)改造及應(yīng)用

武志強(qiáng)

（東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 遼寧沈陽(yáng)110000）

1 前言

近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，用戶對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，尤其是應(yīng)用于汽車、家電、工程機(jī)械等行業(yè)的高品質(zhì)的中厚板，對(duì)于鋼板不平度的要求極為嚴(yán)格，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，良好的板形可以提高生產(chǎn)效率，減少后續(xù)的挽救處理，降低成本。同時(shí)伴隨著中厚板工藝設(shè)備的改進(jìn)，高品質(zhì)鋼板的生產(chǎn)，鋼板不平度缺陷如橫向瓢曲、縱向瓢曲、波浪式瓢曲，翹頭扣尾等板形問(wèn)題日益突出［1］。矯直質(zhì)量就成為各個(gè)鋼廠急需解決的問(wèn)題，再加上工業(yè)自動(dòng)化水平逐漸提高，自動(dòng)化替代人工操作經(jīng)驗(yàn)也是大勢(shì)所趨。國(guó)內(nèi)某鋼廠在大修期間進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，對(duì)矯直機(jī)位置進(jìn)行了遷移，并升級(jí)改造自動(dòng)化系統(tǒng)，取得了良好的效果。

2 國(guó)內(nèi)外矯直技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的矯直技術(shù)發(fā)展較早。1905年，英國(guó)研制出第一臺(tái)輥式矯直機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，世界上一些著名的矯直機(jī)制造商，比如德國(guó)SMS，意大利FEMI，日本的三菱重工（MHI），DANILIE公司等推出第三代矯直機(jī)，其特點(diǎn)是剛度高、自動(dòng)化和全液壓，可達(dá)到更好的矯正效果［2］。TMCP技術(shù)在1975年以來(lái)得到了許多鋼廠的廣泛應(yīng)用，矯直機(jī)在性能、強(qiáng)度、自動(dòng)化水平等方面都必須滿足更高的要求。例如，日本三菱、SMS、VAI、DANILIE等公司已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)全液壓輥式矯直機(jī)來(lái)適應(yīng)新的工藝生產(chǎn)要求［3］。

國(guó)內(nèi)矯直技術(shù)起步較晚，但發(fā)展迅速［4］。從技術(shù)水平上看，第一代：制造時(shí)間較早的二重?zé)岢C直機(jī)，主要用戶為在2800mm以下的中板廠，如天鋼2300mm中板廠，濟(jì)鋼2500mm中板廠、鞍鋼2800mm中板廠等。第二代：主要引入西馬克公司的HPL（高性能矯直機(jī)）矯直機(jī)，矯直機(jī)的主體委托給國(guó)內(nèi)矯直機(jī)廠家，但不掌握核心技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)為全自動(dòng)、全液壓、高強(qiáng)度。第三代：國(guó)外公司設(shè)計(jì)的矯直機(jī)主要用于寬厚板，其核心技術(shù)是VAI、DANILIE和SMS技術(shù)［5］，寶鋼5000mm厚板、鞍鋼4300mm厚板、沙鋼5000mm厚板，南鋼5m寬厚板矯直等都采用此類技術(shù)。圖1為矯直機(jī)示意圖。

圖1 矯直機(jī)示意圖

3 設(shè)備介紹

該廠將原1＃矯直機(jī)進(jìn)行遷移，在新的設(shè)計(jì)位置按預(yù)矯直機(jī)的形式進(jìn)行安裝，新的工藝布置圖如圖2所示。預(yù)矯直控制系統(tǒng)的主要功能包括：主傳動(dòng)系統(tǒng)；立輥速度控制；壓下裝置的AGC控制（包括輥縫、傾斜和擺動(dòng)）；矯直壓力超限保護(hù)控制；導(dǎo)入輥位置控制；換輥驅(qū)動(dòng)控制。

圖2 生產(chǎn)線工藝布置

型式：四重式可傾動(dòng)十一輥可逆熱矯機(jī)

鋼板矯直溫度：500℃～800℃

矯直鋼板尺寸：4.5mm～40mm×1000mm～2800mm×4000mm～28000mm（設(shè)計(jì)能力）

矯直 速 度：0.5m／s～1.5m／s（空 過(guò) 速 度2.5m／s）

矯直輥數(shù)：11個(gè)

最大開(kāi)口度：250mm

矯直輥徑：Φ250mm～Φ240mm×3000mm

輥距：260mm

支承輥徑：Φ250mm×390mm

前后導(dǎo)輥徑：Φ312.5mm×3000mm

壓下速度：5mm／s

矯直壓力（Max）：8000kN

下輥?zhàn)b置傾動(dòng)量：±9mm

4 自動(dòng)化控制及應(yīng)用

自動(dòng)控制系統(tǒng)采用二級(jí)服務(wù)器矯直模型、一級(jí)PLC自動(dòng)控制、交流變頻主傳動(dòng)控制、伺服壓下實(shí)時(shí)跟蹤控制、人機(jī)界面、物料跟蹤檢測(cè)、過(guò)載保護(hù)等控制技術(shù)，通訊控制網(wǎng)絡(luò)用以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP等，提高設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度和可靠性。圖3為HMI主界面。

圖3 HMI主界面

主傳動(dòng)和壓下進(jìn)行互鎖，防止主傳動(dòng)和壓下電機(jī)同時(shí)動(dòng)作。當(dāng)在軋機(jī)軋鋼到第二道次時(shí)，預(yù)矯直機(jī)進(jìn)行預(yù)擺動(dòng)，輥縫根據(jù)目標(biāo)厚度擺動(dòng)到目標(biāo)位置。當(dāng)預(yù)矯直機(jī)正在矯直時(shí)則不進(jìn)行預(yù)擺動(dòng)，在軋機(jī)拋鋼時(shí)預(yù)矯直機(jī)根據(jù)鋼板的實(shí)際厚度和設(shè)定的壓下量進(jìn)行精準(zhǔn)擺動(dòng)，擺動(dòng)到設(shè)定位置。在鋼板到達(dá)預(yù)矯直機(jī)前時(shí)，執(zhí)行預(yù)矯直機(jī)的穿帶速度。當(dāng)鋼板頭部位置通過(guò)預(yù)矯直機(jī)后，執(zhí)行超快冷速度。當(dāng)鋼板到達(dá)預(yù)矯直機(jī)前輥縫還未擺動(dòng)到位，鋼板停在預(yù)矯直機(jī)前，等待預(yù)矯直機(jī)輥縫動(dòng)作到位時(shí)再進(jìn)入預(yù)矯直機(jī)進(jìn)行矯直。圖4為主傳動(dòng)系統(tǒng)使能。

圖4 主傳動(dòng)系統(tǒng)使能

二級(jí)控制系統(tǒng)接收鋼板的PDI信息，包括鋼種、厚度、寬度、長(zhǎng)度、溫度、化學(xué)成分等，根據(jù)這些信息進(jìn)行模型計(jì)算。矯直模型預(yù)先設(shè)定矯直機(jī)輥縫，并且完成矯直輥速度、矯直力、矯直力矩等矯直參數(shù)的計(jì)算設(shè)定。二級(jí)將設(shè)定值發(fā)送給一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化，一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化對(duì)鋼板矯直過(guò)程進(jìn)行控制、實(shí)施和實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了鋼板矯直全過(guò)程的自動(dòng)完成，在完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。圖5為二級(jí)模型控制圖。

圖5 矯直機(jī)二級(jí)模型控制圖

經(jīng)過(guò)預(yù)矯直機(jī)后，鋼板較為平整，再經(jīng)過(guò)冷卻、熱矯直機(jī)進(jìn)行處理，可以滿足生產(chǎn)需求，陸續(xù)生產(chǎn)了16mm～20mm，X70管線鋼，Q355合金減量化鋼板，不平度符合交貨要求。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)預(yù)矯直機(jī)的遷移，合理布置了預(yù)矯直機(jī)的位置，通過(guò)自動(dòng)化控制，具備了良好的控制水平，相繼生產(chǎn)了如管線鋼等一些高品質(zhì)鋼種，滿足交貨要求，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。