熱軋帶鋼卷取卷形的控制

熱軋帶鋼卷取卷形的控制陳龍夫(寶鋼股份不銹鋼分公司熱軋廠)摘要針對熱軋帶鋼卷取成形過程中產(chǎn)生的卷形問題，從工藝過程和模型控制過程對各種形態(tài)的塔形產(chǎn)生的機理進行了分析；簡述了卷取塔形產(chǎn)生的原因及采取的措施，從而改善鋼卷卷形，提高成材率和經(jīng)濟效益。1■前言卷形是卷取區(qū)域最重要的質(zhì)量問題，從生產(chǎn)和銷售情況來看，塔形鋼卷能產(chǎn)生以下問題：在生產(chǎn)線的步進梁上，嚴重的塔形造成鋼卷對中困難和重心偏離，容易造成步進梁運輸過程中的翻卷事故；在吊運過程中，內(nèi)圈及外圈的塔形也為夾具的吊運帶來了不便，輕則引起鋼卷的邊損(夾具對突出的帶鋼邊部造成的刮傷)，重則造成夾具無法正常夾取(突出的帶鋼邊部造成夾具無法接觸鋼卷內(nèi)圈)；較大的塔形鋼卷不易裝運，還會造成打包帶斷裂，形成松卷；如果塔形鋼卷用精整機組重卷，增加成本；2.卷形不良的類型及形成原因2.1卷形不良的類型卷取區(qū)域的卷形主要包括松卷和塔形，塔形根據(jù)其發(fā)生位置，主要分為以下幾種類型：內(nèi)塔形：其特征是在鋼卷內(nèi)圈5~10圈的范圍內(nèi)，帶鋼向一側(cè)急劇跑偏，內(nèi)圈呈現(xiàn)塔狀。層間塔形：其基本形狀是鋼卷中間部分的帶鋼向兩側(cè)交叉跑偏，整個鋼卷側(cè)面不平整。外塔形：其特征是最外圈的20圈范圍內(nèi)，帶鋼向一側(cè)急劇跑偏，外圈呈現(xiàn)塔狀。層間塔形 外塔形?L；層間塔形 外塔形?L；幾種典型的不良卷形"2.2塔形的形成原因內(nèi)塔形：內(nèi)塔形是強制糾偏引起的塔形，起因是帶頭進入卷取機時已偏離中心線，被側(cè)導板強制性糾偏后，鋼帶又重新回到中心線，頭部必然出現(xiàn)塔形，這種塔形，如果側(cè)導板工作及時也能將塔形控制在正常范圍之內(nèi)，不會出現(xiàn)塔形質(zhì)量問題，如果這時出現(xiàn)帶頭控制檢測失誤，就會出現(xiàn)塔形，也可能引起頭部松卷。層間塔形：層間塔形的形成主要是由于鋼帶的上下、左右抖動。引起抖動的原因是F7機架與卷筒之間失張或張力波動大，側(cè)導板磨損使位置控制不準確或不到位，夾送輥的壓力控制不合理，這種塔形多半伴有松卷現(xiàn)象。外塔形：尾塔形的產(chǎn)生是由于鋼帶跑偏，側(cè)導板強制糾偏，形成弧形路徑，在軋制過程中鋼帶未回到中心線上，在鋼帶尾部失張以后，側(cè)導板的糾偏作用消失。這種塔形在操作過程是可以得到控制的，這需要精軋操作人員在軋制過程中按測寬儀的信號將鋼帶調(diào)整到中心線上，卷取操作工調(diào)整夾送輥的水平度，從而減輕或避免尾塔形的產(chǎn)生。尾塔形與F7的關(guān)系較大,兩邊軋制力不平衡是鋼帶跑偏的起因。3卷取過程的分析與控制改進方法3?1側(cè)導板的開口度卷取機入口側(cè)導板在卷取的全過程都對帶鋼起著導向的作用，適當?shù)膫?cè)導板開口度控制可以避免帶鋼在卷取入口處左右游動，同時又保證帶鋼與側(cè)導板之間一定的間距，避免側(cè)導板對帶鋼邊部的擦傷。在帶鋼進入側(cè)導板區(qū)域之前，帶鋼頭部兩側(cè)處于一種無約束的狀態(tài)，同時帶鋼頭部也可能存在一定的''鐮刀彎〃或''跑偏”，因此側(cè)導板開口部不可以設(shè)置得太小，但是帶鋼頭部是否能以對中的狀態(tài)進入夾送輥，將對帶鋼內(nèi)圈的卷形起著極為重要的作用，為解決這一問題，在帶鋼導入夾送輥的過程中使用到了兩級''短行程”控制。在F2咬鋼時刻即開始側(cè)導板開度的初始設(shè)置，其開度為：帶鋼寬度+余量D+第一短行程量A+第二短行程量B；在理論上當帶鋼頭部剛剛進入側(cè)導板區(qū)域后一次短行程立即執(zhí)行，兩側(cè)側(cè)導板同時向內(nèi)閉合A/2,對帶鋼頭部進行第一次導向；在帶鋼頭部快要進入夾送輥之前，執(zhí)行第二次短行程，兩側(cè)側(cè)導板同時向內(nèi)閉合B/2,對帶鋼頭部進行第二次導向。通過兩級短行程控制，即可保證帶鋼頭部以較好的對中狀態(tài)進入夾送輥。當帶鋼進入夾送輥并經(jīng)過一定的延遲時間后，側(cè)導板進入動態(tài)糾偏控制狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，側(cè)導板開口度將根據(jù)卷取入口寬度計的測量值進行動態(tài)調(diào)整，當卷取入口寬度計正常無故障時，動態(tài)糾偏控制有效，寬度計有故障時，動態(tài)糾偏控制中斷，側(cè)導板移動到動態(tài)糾偏控制開始位置。同時，操作人員通過工業(yè)電視的觀察也可以對側(cè)導板的開口度進行人工干預(yù)，在動態(tài)糾偏的基礎(chǔ)上，對側(cè)導板開口度進行人工修正。兩級短行程控制如圖2所示。模型方面對寬度小于、等于1250mm的規(guī)格的側(cè)導板進行了調(diào)整，將開口余量D降低了5mm,加強了帶鋼的對中程度，調(diào)整后熱軋鋼卷的塔形封鎖率明顯下降，調(diào)整前后的塔形封鎖率如下表1。第一短行程*a2卷取人.口側(cè)導板的短行程控制亠寬度等于1250mm小于1250mm調(diào)整前塔形封鎖率2.885%5.240%調(diào)整后塔形封鎖率0.654%3.365%下降率2.231%1.875%3?2夾送輻的控制夾送輥是將帶鋼頭部彎曲后引導到卷筒上進行卷取，并在入卷筒后與卷筒之間形成張力，便于帶鋼更好的纏繞在卷筒上。在帶鋼咬入夾送輥前，夾送輥輥縫采用位置控制方式，當帶鋼頭部在卷筒上纏繞若干圈并建立起張力信號時，夾送輥輥縫控制將從位置控制切換到壓力控制，即使帶鋼厚度產(chǎn)生一定的波動，這種控制方式仍能保證穩(wěn)定的控制壓力和兩側(cè)的壓力平衡。當帶鋼尾部離開夾送輥之后，夾送輥的位置控制方式立即切換回輥縫控制方式。生產(chǎn)過程中，操作人員可以在操作臺上對夾送輥壓力進行微調(diào)，尤其是兩側(cè)的壓力平衡。在F7拋鋼后，帶鋼失去張力控制，適當?shù)奶饖A送輥，減小夾送輥的壓力，并適當?shù)卣{(diào)節(jié)夾送輥的水平度，能夠降低帶鋼的跑偏程度，改善帶鋼尾部的卷形。3?3助卷輻的控制卷取開始幾圈，助卷輥是抱攏狀態(tài)卷取，在壓力控制方式下進行，直到卷取設(shè)定圈數(shù)完成，張力建立后，助卷輥打開。若卷取設(shè)定圈數(shù)太多，助卷輥按壓時間太長，帶鋼將受到很大的擠壓力，這對卷形很不利，可能會造成塔形，同時也使助卷輥受到強大的沖擊力，加快設(shè)備損壞。而設(shè)定圈數(shù)太少，帶鋼不足以纏緊在卷筒上，助卷輥打開后容易打滑也會造成塔形或卡鋼。3?4卷取張力設(shè)定卷取張力的設(shè)定非常重要，設(shè)定時一定要選定適當?shù)膹埩M行設(shè)定。卷取得太緊，就需要較大的卷取張力，張力過大造成對帶鋼的拉伸，影響性能；卷取得太松，將會產(chǎn)生扁卷，同時也會引起冷軋用戶在開卷過程中的層間錯動，造成開卷張力的急劇波動和鋼卷層與層之間的擦傷。對于碳鋼來說，當卷筒與F7之間建立張力之后，該張力即保持恒定，當帶鋼尾部離開F2時，卷筒開始減小張力，一直到帶鋼尾部離開F5,從而使帶鋼以較小的張力拋鋼，避免拋鋼后帶鋼張力的突變。其張力控制模式如圖3所示。S3碳鋼的張力控制*對于不銹鋼來說，由于其自身較高的硬度和強度，隨著卷徑的增加，帶鋼卷取所需的纏繞力矩也發(fā)生較大變化，為此F7與卷筒之間采用了逐級變化的張力控制模式，在這種張力控制下,隨著鋼卷卷取直徑的增加，卷取張力逐漸降低，如圖4所示。Caildiameter-e-1F2癒氏屈0FF+J區(qū)創(chuàng)不銹鋼的卷取張力控制心2005年2月份的SUS430的塔形封鎖率為5.65%,模型方面適當?shù)卣{(diào)整了不銹鋼的張力設(shè)定，2005年3月份的塔形封鎖率為2.64%，下降了53.3%。3?5卷取的超前率、滯后率帶鋼頭部出F7以后即進入了輸出輥道，此時輸出輥道以超出F7軋制速度一定比例(將該比例值以百分數(shù)表示即為輥道超前率)的超前速度轉(zhuǎn)動，超前速度可以使帶鋼頭部的各段之間建立微弱的張力，對帶鋼的前進起著很好的引導作用，尤其對于較薄的帶鋼，以超前速度轉(zhuǎn)動的輥道可以避免帶鋼在輥道上發(fā)生折疊或堆套。由于輸出輥道兩側(cè)為固定導板，帶鋼在輸出輥道上運動的過程中，兩側(cè)處于一種無約束狀態(tài)，超前速度的引導作用也可以改善帶鋼在輸出輥道上的對中狀態(tài)。當帶鋼尾部離開F7之后，卷筒即以較大的減速度開始減速，而由于慣性，尾部的帶鋼仍然會以較高速度向前運動，同時也由于帶鋼尾部離開F7之后的張力消失，帶鋼尾部存在''前沖”的趨勢，為此此時的輸出輥道采用了滯后速度控制，即輸出輥道以相對于卷筒速度稍低的速度轉(zhuǎn)動，從而通過輥道與帶鋼之間的摩擦力''拖住”帶尾，確保尾部卷取的穩(wěn)定性。卷取模型的超前滯及滯后率的設(shè)定的大小如下：層流冷卻輥道的超前率一般為10?25%，應(yīng)逐漸增大；輸出輥道滯后率一般在10%?20%內(nèi)取值，帶材愈厚，滯后率愈小，帶材愈薄，滯后率愈大。夾送輥的超前率的取值范圍為4%?12%，滯后率為0%?5%；卷筒的超前率一般為15%?20%；助卷輥的超前率一般為15%?20%；生產(chǎn)過程中部分鋼卷存在松卷的缺陷，通過分析，將其對應(yīng)的夾送輥的滯后率適當?shù)奶岣撸耆鉀Q松卷的問題。不銹鋼SUS43O的卷形比較差，精軋拋鋼后在卷取機入口有輕微的起套現(xiàn)象，這種現(xiàn)象增加了帶鋼尾部疊鋼的危險性，同時對尾部卷形也有不良影響，卷取區(qū)域?qū)砣埩?、輥道的滯后率及卷筒超前率進行了調(diào)整，同時精軋區(qū)域適當?shù)慕档蛼佷撍俣?，使得這一問題得到解決，尾部卷形得到很大的改善。生產(chǎn)過程中對SUS304的超前率進行了全面的調(diào)整，在一定的程度上改善鋼卷的頭部塔形，也減輕了頭部的劃傷。4其他因素對卷取卷形的影響4?1板坯本身缺陷連鑄生產(chǎn)出來的板坯本身存在一定的鐮刀彎，鐮刀彎的程度過于嚴重，將導致卷取卷形的不良。4?2粗軋的板形控制粗軋的板形控制是比較重要的問題，如果板形控制較好，即使連鑄生產(chǎn)出的板坯存在鐮刀彎，通過粗軋軋制過程后，能夠減小其程度，則可以方便后工序的軋制和調(diào)節(jié);板形控制不好，在粗軋軋制過程中，由于軋輥輥形，軋制壓力的不平衡等因素的影響，有可能加劇板坯的鐮刀彎。4.3精軋的板形影響精軋的板形的好壞直接影響到塔形的程度，精軋軋出的帶鋼存在鐮刀彎，單邊浪、雙邊浪時，直接增加了卷形控制的難度。4.4設(shè)備的影響卷取區(qū)域的夾送輥的輥形對卷取的塔形、松卷有較大的影響，卷取前測寬儀的故障，嚴重影響到側(cè)導板的兩次行程，導致側(cè)導板對鋼卷內(nèi)塔無調(diào)節(jié)作用，側(cè)導板、小立輥等設(shè)備的磨損，對帶鋼的導衛(wèi)作用不夠，影響塔形、松卷控制水平。為控制好卷取區(qū)域的塔形對設(shè)備要按照標準進行及時的更換。某時間段2#卷取機的塔形封鎖率比4月份下降了0.148%，而1#卷取機的塔形封鎖率上升了0.854%，其主要原因是1#卷取機的夾送輥的輥型嚴重超標，影響到1#卷取機的卷形質(zhì)量，數(shù)據(jù)如下表2。卷取區(qū)域的上升小車的上升設(shè)定，對鋼卷的松卷問題有很大的影響，及時地調(diào)整小車上升時刻，上升速度，明顯的改善松卷現(xiàn)象。時間段1時間段2封鎖數(shù)總鋼卷數(shù)封鎖率％封鎖數(shù)總鋼卷數(shù)封鎖率％差值％1#182579832850.8542#11854502.16513056192.314-0.148總體300112482.667259112652.2990.368表25結(jié)束語卷取作為1780熱軋主軋線的最后工序，卷形是該區(qū)域最重要的控制指標，卷形的不良不僅僅影響到運輸及后續(xù)的生產(chǎn)，對于用戶來說，對熱軋卷質(zhì)量的判斷，第一印象即來自于卷形。對于熱軋廠自身來說，卷形不好就要上平整線，增加了生產(chǎn)成本和平整線的生產(chǎn)壓力