2030 mm酸軋機組軋制模型中張力控制的優(yōu)化

供稿|王碩，段磊，劉楊

內容 導 讀

2030 mm酸軋機組中軋機是最主要的設備，軋制模型中的張力控制是冷軋軋機軋制過程最主要的控制因素。本文介紹了山東鋼鐵日照公司德國西馬克五機架冷連軋機張力控制情況，重點描述了調試階段張力優(yōu)化的過程和方法。

軋制模型中張力控制是冷連軋軋制過程中最活躍的控制因素[1]，軋機各個機架的秒流量完全相等是軋機生產過程一個基本條件，若秒流量不等便會引起機架之間的帶鋼有張力作用或者失張，從而導致拉扯帶鋼或堆鋼[2]。

張力控制軋制是冷軋生產過程中一個重要的特點。軋制過程中鋼卷規(guī)格變化期間軋制力、輥縫、張力波動較大，這是造成勒輥的一個原因[3]。優(yōu)化軋機機架間的張力控制可以防止帶鋼在動態(tài)變規(guī)格時產生勒輥缺陷，同時良好的張力控制可以防止帶鋼跑偏保證所軋帶鋼的板型平直。

山鋼2030 mm酸軋機組介紹

山東鋼鐵集團日照有限公司2030 mm酸軋產線，是由德國SMS公司技術總負責，關鍵設備由國外引進，其余設備由鞍山阿麗貝、太重、陜壓合作制造。產品定位高檔次的家電、汽車板，即表面質量能達到O5級別(表面無缺陷)，尺寸精度高，板形優(yōu)良，滿足高檔家電、轎車面板使用要求。2030 mm冷軋軋機為SMS設計的六輥五機架連續(xù)變凸度型(Continuously Variable Crown，簡稱CVC)軋機，軋機參數(shù)如下表1所示

表1 2030 mm酸軋軋機參數(shù)

2030 mm酸軋機組采用的張力控制是單位張力與單位附加張力共同參與全程軋制控制的方式。投產初期由于張力控制的問題造成了鋼卷缺陷，主要包括鋼卷規(guī)格變化時產生勒輥，造成鋼卷表面的勒輥??；鋼卷卷芯塌陷；板型不良等。冷軋機組在生產過程中，張力可以在帶鋼軋制過程中保持軋機穩(wěn)定的軋制力或者保持軋機軋輥之間穩(wěn)定的輥縫位置，因此張力控制在軋制過程中的作用是非常重要的[4]。由于我公司2030 mm酸軋機組前期處于調試階段，因軋機張力原因引起的勒輥現(xiàn)象頻頻發(fā)生，發(fā)生勒輥現(xiàn)象對產線操作人員來說不易發(fā)現(xiàn)，并且勒輥會在軋機軋輥上產生勒痕印在鋼卷表面，連續(xù)產生輥印，產線操作工發(fā)現(xiàn)后需要立即更換軋輥，對機組的穩(wěn)定生產、產品質量以及軋機軋輥消耗產生了較大影響。我公司通過分析軋機勒輥產生的原因，對軋機張力控制、軋制模型、機架壓下率分配等進行優(yōu)化，對軋制工藝進行優(yōu)化后，保證了極薄、極寬以及規(guī)格過渡大等難軋品種的穩(wěn)定軋制，降低了生產成本及軋輥消耗，提高了產品質量，這對提高我公司冷軋產品質量具有重要意義，將產生巨大經濟效益。

軋制模型中張力控制的優(yōu)化

1級控制系統(tǒng)(簡稱L1)內提高參考張力調整速度(圖1)。將C2(2#機架)和C3(3#機架)參考張力調整 速 度 由20提 高 到100 N/(mm2·s)，將C4(4#機架)和C5(5#機架)的參考張力調整速度由20提高到300 N/(mm2·s)，調整后，張力調整的響應速度更快，有效控制機架間張力穩(wěn)定。

圖1 張力調整速度設置

L1內優(yōu)化張力補償系數(shù)(config. Iten Boost Fact)：C3、C4、C5的張力補償系數(shù)分別設置為0.70、0.55、0.55，調整后有效控制機架間張力穩(wěn)定，設置情況如圖2所示。

圖2 張力補償系設置

L1內優(yōu)化CVC竄輥-彎輥力補償值，特別是在產品規(guī)格變換時，產品規(guī)格變換大的CVC過渡需要在彎輥力中進行適當?shù)难a償，根據計算改進了功能，在彎輥力原有的基礎上補償+10%的彎輥力，如圖3所示。

圖3 竄輥—彎輥力補償值設置

L1內減少所有機架彎輥力響應時間：C1(1#機架)、C2、C3、C5彎輥響應時間由800減少到100 ms，C4彎輥響應時間由800減少到50 ms，如圖4所示。

圖4 L1內增加彎輥力響應速度

L1內增加過焊縫時的彎輥力補償。在帶鋼通過C5時，原始設計是在穩(wěn)定狀態(tài)下保持軋制力恒定。而焊縫處開槽，使帶鋼實際寬度變窄，因此過焊縫時C5單位軋制力恒定，總軋制力下降?？傑堉屏ο陆岛?，彎輥力同步下降，帶鋼易出邊浪。通過增加彎輥力補償，使帶鋼焊縫處經過C5軋制力下降時，工作輥和中間輥的彎輥力保持不變，有助于更好的板形和更穩(wěn)定的規(guī)格變化。

優(yōu)化軋機鋼卷過渡原則。當寬度和厚度不同時增大/減少時，原料卷厚度過渡原則及軋機出口厚度跳躍基準如表2所示，前后帶鋼的寬度差應不低于200 mm (雙邊)，當寬度和厚度同時增大/減少時，原料厚度跨越應小于0.5 mm，前后帶鋼的寬度差應小于100 mm (雙邊)。

表2 軋機鋼卷過渡原則及軋機出口厚度跳躍基準

L1確定新的起車階段安全控制方案：板形和張力控制優(yōu)先于目標厚度。起車階段安全控制方案最終確定用于在起車期間處理不可預見的高傾斜力，特別是在換輥之后。安全概念也將彎曲極限視為厚度或張力控制軋制力發(fā)展的極限。這意味在起車期間，特別是在換輥之后，當軋制力可能非常高時，只要彎輥力增加彌補軋制力增加導致的輥縫變化。制定板形優(yōu)先于厚度的控制方案。如果這個限制阻止軋機軋到目標厚度，需要加速以獲得更小的摩擦力和軋制力。

2級控制控制系統(tǒng)(簡稱L2)模型內軋輥熱凸度計算系數(shù)調整。系數(shù)調小，表示軋輥熱凸度變小，模型計算時會使用更多的彎輥和竄輥來保證凸度，將C4軋輥熱凸度計算系數(shù)31修改為0.95。

L2模型內乳化液冷卻計算值調整。數(shù)值增加，表示軋制過程乳化液帶走更多熱量，軋輥熱凸度變小，模型計算時會使用更多的彎輥和竄輥來保證凸度。

提高工作輥磨削凸度：將工作輥磨削凸度由0.015提高到0.075 μm。工作輥凸度提高后，使輥縫凸度提高，正彎輥力和CVC正竄有更多的余量可以用來調整，有利于控制板形，避免邊浪產生。

優(yōu)化機架內和機架間乳化液冷卻方案。調整機架間乳化液噴射范圍在帶鋼寬度內，避免油膜在帶鋼邊部變厚?？梢杂行Э刂朴捎湍ぴ趲т撨叢孔兒褚鸬倪叢繚櫥瑮l件改善，邊部減薄(即邊浪)加重的趨勢。降低機架間乳化液流量，降低低速軋制時機架內冷卻用的乳化液壓力，避免過度冷卻，保證軋輥熱凸度，減輕邊浪趨勢。

優(yōu)化夾送輥閉合時(即飛剪剪切前后)的板形控制方案。當夾送輥閉合時，板形測量受到顯著干擾(夾送輥自身標定的傾斜以及其他因素影響)。結果，板形控制系統(tǒng)在錯誤的測量上作出反應并因此導致邊浪。因此，修改板形控制系統(tǒng)，在夾送輥閉合的情況下保持之前的控制值。

優(yōu)化卷取機張力控制。生產0.3 mm左右的鋼卷，由于張力控制的原因，下卷后卷芯會逐漸向下塌陷形成“心型卷”，心型卷無法包裝，并且客戶使用時不容易上卷，為解決此缺陷，對卷取機卷取張力進行了優(yōu)化。將薄規(guī)格帶鋼的單位卷取張力由50 N/mm2降低至40 N/mm2，其他厚度帶鋼的單位卷取張力也進行了調整，如表3所示。

表3 單位卷取張力設置表

結束語

(1)軋機啟停車及動態(tài)變規(guī)格時的帶鋼張力波動從20%控制到10%以內。

(2)張力優(yōu)化后，嚴格控制勒輥印、心型卷的產生，因此缺陷造成的質量缺陷控制在0.1%以內。

(3)實施該方案后效果明顯，張力控制得到優(yōu)化，酸軋厚度命中率由98.2%提高到99%，機時產量提高到由220提高到250 t/h，酸軋板形改判率由0.13%降低到0.07%以內。該方案效果顯著，適用于所有CVC連軋機，有較好的推廣前景。