粗軋E1R1軋制張力對中間坯板形的影響及對策

1 粗軋 制張力對中間坯板形的影響及對策 段 勇 （攀鋼 釩 熱軋板廠） 摘 要 ：根據(jù) 1450 熱軋板廠粗軋?jiān)O(shè)備及工藝特點(diǎn)，對 制狀態(tài)不穩(wěn)定的成因進(jìn)行了深入分析。從立輥和水平輥的張力入手，發(fā)現(xiàn)張力變化對軋制穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，提出了： (1) 水平輥軋制打滑對立輥和水平輥張力的影響 ;(2) 立輥側(cè)壓量過大對立輥主傳動實(shí)際線速度的影響。立輥和水平輥不僅需要基準(zhǔn)速度匹配，還應(yīng)該達(dá)到實(shí)際線速度匹配。消除過大的速度差，真正實(shí)現(xiàn)微張力軋制，確保軋制穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)中間坯板形良好受控。 關(guān)鍵詞 ： “S”彎 ；甩尾；側(cè)壓量 0 引言 攀鋼釩熱軋板 廠原設(shè)計(jì)年產(chǎn) 100 萬 t，經(jīng) 3 次技改后擴(kuò)能到年產(chǎn) 240 萬 t，粗軋區(qū)除快速換輥、 統(tǒng)及 傳動電機(jī)外，其余關(guān)鍵設(shè)備沒有大的改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)新的產(chǎn)能目標(biāo)，大幅增加單位卷重，除原料板坯長度延長到 11 m，根據(jù) 改后的實(shí)際生產(chǎn)效果是明顯的。在沒有巨大投資的前提下以最短的時(shí)間使產(chǎn)量突飛猛進(jìn)，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但在實(shí)際生產(chǎn)中也暴露出一些具體問題對產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備造成不利的影響，亟待解決。其中較突出的就是粗軋軋制狀態(tài)很不穩(wěn)定，軋出的中間坯板形 出現(xiàn)比較明顯的 “S”彎和甩尾，造成板形不受控的因素很復(fù)雜，我們就現(xiàn)場的實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行跟蹤，找出有可能影響軋制狀態(tài)的具體原因，并逐一進(jìn)行剖析。 1 粗軋 制狀態(tài)不穩(wěn)定的影響及中間坯板形缺陷 機(jī)在軋制過程中會出現(xiàn)階段性的板形異常及軋制打滑嚴(yán)重，對送到 出的中間坯有明顯的 “S”彎 和甩尾，造成精軋軋制時(shí)調(diào)整難度加大，頭部和尾部壓下的調(diào)整量很大 。 還極易造成精軋尾部軋爛，缺陷在下段工序不能根本消除，最終影響成品實(shí)物的板形或卷形，需要平整線上線切頭去尾處理，降低了成材 率，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。 引起中間坯板形不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)是： “S”彎； 甩尾； 側(cè)彎。其中甩尾和 “S”彎又占到缺陷總量的 40%以上。因單純的側(cè)彎原因比較簡單，可及時(shí)調(diào)整，在此不作分析。如果其中甩尾和 “S”彎兩個(gè)原因得以消除，中間坯板形合格率將得到比較明顯的提高。 2 粗軋 制狀態(tài)不穩(wěn)定的原因分析 制狀態(tài)不穩(wěn)定在每個(gè)軋制周期的分布是有規(guī)律可循的，集中表現(xiàn)在工作輥更換后的第一個(gè)軋制單位。在第一個(gè)軋制單位的冷軋料（低碳鋼系列）隨著變寬量的增加，甩尾和 “S”彎在加劇 ，因此我們可以總結(jié)軋制狀態(tài)不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素： “新工作輥 ”、 “低碳鋼 ”、 “大側(cè)壓量 ”。我們就以上關(guān)鍵因素逐一進(jìn)行分析。 工作輥 作輥更換的第一個(gè)軋制單位軋制狀態(tài)極不穩(wěn)定，從軋輥的原因分析，新輥輥面光潔度過高，軋件咬入和軋制過程中變形區(qū)內(nèi)輥面與軋件表面摩擦系數(shù)減小，軋件金屬流動速度小于軋輥的線速度，金屬的流動方向發(fā)生改變，穩(wěn)定持續(xù)的變形過程被中斷。導(dǎo)致軋件在軋制過程中出現(xiàn)沿軋輥軸線方向的左右擺動。 低碳鋼在加熱過程中表面氧化比較嚴(yán)重，除磷后只是去除了表面的氧化鐵皮，靠近最里層的氧化 膜 (附著在軋件表面。由于氧化膜的熔點(diǎn)較低，基本呈液態(tài)，在軋制過程中起到潤滑劑的作用，降低了軋制時(shí)的摩擦系數(shù)，與光潔度很高的新工作輥輥面的共 2 同作用下，會導(dǎo)致不穩(wěn)定狀態(tài)的加劇。嚴(yán)重的軋制打滑不但會影響軋制狀態(tài)，還會對設(shè)備安全構(gòu)成很大的威脅，導(dǎo)致跳閘等事故。 新?lián)Q工作輥或軋低碳鋼造成打滑時(shí)， 軋件的變形速度小于水平輥的線速度甚至變形速度等于零。由于 道次時(shí)參與寬度控制，立輥和水平輥形成連軋，為實(shí)現(xiàn)微張力軋制，必須保證： 水平輥 的速度匹配關(guān)系。因此 輥的線速度取決于 平輥的線速度，而不是軋件在水平輥的變形速度。雖然軋件在水平輥的變形速度突然下降了，但立輥卻沒有降低速度，因?yàn)?件在 軋件在水平輥的縱向延伸瞬間速度減小或停頓時(shí)，原來立輥對水平輥施加的起到穩(wěn)定軋制作用的后張力變成了向著水平輥方向推動的破壞力，同時(shí)水平輥軋制打滑造成的張力消失或負(fù)張力又會加劇打滑現(xiàn)象的延續(xù)，使軋件在奇道次軋制過程出現(xiàn)甩尾和 “S”彎。 由于前期對水平輥軋制打滑有較直觀的感受和認(rèn)識，采取了有針 對性的措施，甩尾和 “S”彎缺陷有較大幅度下降。但我們看到 沒有換工作輥的軋制單位也出現(xiàn)了 S”彎。通過現(xiàn)場觀察和統(tǒng)計(jì)，甩尾和 “S”彎比較集中的出現(xiàn)在軋制大變寬量規(guī)格軋件的過程中。隨著變寬量的加大，甩尾和 “S”彎表現(xiàn)的越明顯，如果同時(shí)具備新?lián)Q工作輥的條件，控制就更加困難。 為什么甩尾和 “S”彎會隨著變寬量增加？變寬量與軋制狀態(tài)有什么直接和必然的聯(lián)系？ 首先我們知道變寬量增加的負(fù)荷主要集中在 機(jī)，設(shè)計(jì)作為改變寬度的大立輥，最大單次側(cè)壓量 80 于 要考慮水平輥軋制過程中的軋制寬展量和板坯加熱時(shí)產(chǎn)生的熱膨脹，對于軋制絕對變寬量達(dá) 80 中在 、 3道次的軋制力分別能達(dá)到 2 00000 次側(cè)壓量最大 95 本達(dá)到 大的側(cè)壓量和軋制力會使立輥在咬鋼后產(chǎn)生明顯的速降，無法達(dá)到設(shè)定速度。立輥與水平輥形成連軋時(shí)，為實(shí)現(xiàn)微張力軋制，必須保證： V 立輥 =平輥 的速度匹配關(guān)系。當(dāng)立輥由于大側(cè)壓量無法達(dá)到 平輥并不會主動降速，致使立輥和水平輥的張力大于穩(wěn)定軋制狀態(tài)的要求。水平輥的后張力過大，軋件的實(shí)際后滑值大于理想軋制狀態(tài)的后滑值，金屬流入速度減小，不能滿足軋件完全穩(wěn)定填充水平輥?zhàn)冃螀^(qū)的要求，破壞了軋制穩(wěn)定性。并且附加過大的拉應(yīng)力還改變了部分金屬的流動方向，形成了水平輥和立輥間拉鋼軋制，造成軋件在水平輥軋制時(shí)沿水平輥軸線方向左右擺動。 對現(xiàn)場觀察到的現(xiàn)象作出初步判斷，要找到支持的證據(jù)。通過對各種歷史數(shù)據(jù)的定向采樣分析，特別是立輥軋制力和立輥速度的關(guān)系進(jìn)行比對，從表 1兩塊不同規(guī)格的軋件實(shí)際 的軋制數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)立輥軋制力很大時(shí)，立輥的實(shí)際線速度會明顯低于基準(zhǔn)速度，速度曲線上實(shí)際速度與基準(zhǔn)速度出現(xiàn)了較大的偏差。軋件 1的立輥實(shí)際線速度比基準(zhǔn)速度低 0.2 m/s，速降比例達(dá)到 13%，且軋制力很大。軋件 2的立輥實(shí)際線速度與基準(zhǔn)速度基本相等，且軋制力很小。生產(chǎn)現(xiàn)場觀察圖表記錄軋件的實(shí)際軋制狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)側(cè)壓量大，立輥負(fù)荷重的軋件在 S”彎和甩尾，側(cè)壓量小的軋件軋制狀態(tài)穩(wěn)定，板形良好。 表 1 兩種規(guī)格軋件的軋制技術(shù)參數(shù)對比 板坯寬度/品寬度/寬量 /輥基準(zhǔn)速度 /(m立輥實(shí)際速度 /(m速度差/(m軋制力/形 軋件 1 1 160 1 080 80 746 軋件 2 1 300 1 300 0 3 板形良好 3 3 如何控制立輥水平輥間張力變化對板形的影響 前面我們分析了造成張力變化的原因，下面就如何控制立輥和水平輥間張力的變化分兩個(gè)方面進(jìn)行分析：（ 1）如何減小因水平輥軋制打滑造成的立輥水平輥間失張；（ 2）如何消除大側(cè)壓量對立 輥造成的速降？ （ 1）通過分析生產(chǎn)現(xiàn)場能直觀感受到的 制打滑現(xiàn)象，針對工作輥輥面光潔度過高，低碳鋼軋制時(shí)的軋件表面氧化膜液化，造成的摩擦系數(shù)降低采取了一些措施。對工作輥表面進(jìn)行激光毛化處理，保證軋輥輥面有足夠的粗糙度；降低出爐溫度和開軋溫度，減小低碳鋼的表面氧化膜造成的軋制潤滑現(xiàn)象，提高了軋制時(shí)的摩擦系數(shù)；在主臺設(shè)置了主傳動減速選擇開關(guān)，在軋制不穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行主動降速，使軋制速度小于或等于1 m/s，且速度恒定，避免軋件咬入后的升速和拋鋼前的降速過程，最大限度的減小速度變化對軋制穩(wěn)定性的影響，通過這些工作，初步控制了新?lián)Q 作輥后軋低碳鋼時(shí)的甩尾和 “S”彎，效果比較明顯。 （ 2）造成 傳動電機(jī)的機(jī)械特性偏軟，帶較大負(fù)荷后（最大允許載荷以內(nèi)）無法達(dá)到設(shè)定速度，根本的解決途徑是通過對電機(jī)特性的調(diào)校，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在允許載荷以內(nèi)不會出現(xiàn)明顯的速降，保證實(shí)際速度等于設(shè)定速度，實(shí)現(xiàn)立輥和水平輥速度匹配。 粗軋立輥水平輥速度匹配的控制邏輯過于簡單，水平輥的基準(zhǔn)速度傳遞給立輥后，就完成了速度匹配工作，立輥的線速度在實(shí)際生產(chǎn)中是被動跟隨水平輥，當(dāng)立輥產(chǎn)生速降時(shí)，不會對水平輥的軋制速度 產(chǎn)生影響才會導(dǎo)致張力大于設(shè)定值。當(dāng)不能解決立輥的速降時(shí)，也可在 輥和水平輥速度匹配控制邏輯上采取措施，應(yīng)該考慮將立輥設(shè)定速度與實(shí)際速度的差值反饋給水平輥，給水平輥線速度一個(gè)修正值，實(shí)現(xiàn)水平輥的主動降速來保證立輥和水平輥速度的匹配。此修正值對水平輥產(chǎn)生的速降不再傳遞給立輥，避免循環(huán)控制對速度匹配產(chǎn)生新的影響。 以上措施的實(shí)現(xiàn)需要電氣相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)可行性論證，讓設(shè)備和控制能滿足工藝的要求，在確保設(shè)備安全的前提下最大限度的發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備能力。在工藝制度上，優(yōu)化 立輥負(fù)荷分配， 軋制負(fù)荷分配由 操作工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來使 輥各軋制道次的軋制負(fù)荷盡可能均衡，也可根據(jù)實(shí)際反饋的立輥軋制負(fù)荷對軋制參數(shù)及時(shí)修改； 模型計(jì)算要考慮立輥軋制負(fù)荷的均衡，而不是每道次側(cè)壓量的簡單平均，因?yàn)橛绊懥⑤佖?fù)荷的因素不光有側(cè)壓量還有板坯厚度、鋼質(zhì)、溫度等。 因此軋制計(jì)劃的安排就很重要，通過合理的計(jì)劃編排，特別是在新?lián)Q工作輥的軋制單位不安排或少安排大側(cè)壓量的低碳鋼軋制，最大限度的減小 4 結(jié)語 制狀態(tài)不穩(wěn)定是一個(gè)綜合因素，包括設(shè)備和工藝的各個(gè)方面，對一些常規(guī)因素在 此不作過多的復(fù)述。