熱軋帶鋼卷形控制分析
摘要：熱軋帶鋼卷形問(wèn)題是影響帶鋼質(zhì)量的重要因素。本論文針對(duì)熱軋帶鋼卷取過(guò)程中產(chǎn)生的卷形問(wèn)題，從控制模型及工藝操作、設(shè)備管理因素等方面對(duì)各類卷形進(jìn)行分析和研究，解決卷取卷形不良問(wèn)題，提高成材率和經(jīng)濟(jì)效益。
1 前言
卷形作為卷取區(qū)域重要和難控制的事項(xiàng)，如發(fā)生問(wèn)題會(huì)影響后道工序能否正常的運(yùn)行， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成主軋線短時(shí)間的非計(jì)劃停機(jī)。卷形塔形在可處理范圍內(nèi)時(shí)，可通過(guò)平整線、重卷線、 橫縱切線等精整線處理，但隨之增加額外成本，但 是，塔型在運(yùn)輸過(guò)程中重心偏，造成運(yùn)輸鏈、步進(jìn)梁掉卷，砸壞設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)影響正常生產(chǎn)。
2 卷形缺陷及產(chǎn)生原因
卷形不良的主要缺陷是塔形。塔形根據(jù)類型 分為內(nèi)塔（ 頭塔） 、外塔（ 尾塔） 、中間塔（ 層間錯(cuò)動(dòng)、鋸齒） 三種。如圖 1 所示典型的卷形不良。
1）內(nèi)塔：頭部?jī)?nèi)圈偏向一側(cè)嚴(yán)重，形成塔形。因來(lái)料跑偏嚴(yán)重或帶鋼頭部鐮刀彎，側(cè)導(dǎo)板夾持 糾偏，將中心線重新調(diào)回，產(chǎn)生塔形。助卷輥單側(cè)磨損嚴(yán)重或水平度不好，也會(huì)加劇塔形的產(chǎn)生。
2）外塔：尾部十幾圈范圍內(nèi)，帶鋼偏向一側(cè)， 形成鋼卷尾部塔形。帶鋼尾部出精軋末機(jī)架后， 夾送輥兩側(cè)壓力偏差變大，側(cè)導(dǎo)板夾持不住帶鋼， 造成中心線跑偏形成塔形。
3）中間塔：鋼卷中間部分帶鋼兩側(cè)交叉錯(cuò)動(dòng)， 兩側(cè)不平整，形似鋸齒。因精軋末機(jī)架與卷取夾 送輥之間張力波動(dòng)大、速度不匹配造成失張嚴(yán)重 使得帶鋼運(yùn)行不穩(wěn)定，側(cè)導(dǎo)板夾持力不足，帶鋼在側(cè)導(dǎo)板之間游蕩、上下抖動(dòng)。根據(jù)塔形產(chǎn)生原因可分為設(shè)備原因、工藝原因和操作原因。
2.1 設(shè)備原因
1）側(cè)導(dǎo)板對(duì)中度偏差大、磨損嚴(yán)重，造成夾持 不住帶鋼產(chǎn)生塔形；
2）夾送輥水平度不好、磨損嚴(yán)重，上下輥之間兩側(cè)輥縫不一致，易在卷取時(shí)產(chǎn)生塔形；
3）助卷輥、卷筒水平度偏差大、磨損嚴(yán)重，造成兩者之間輥縫偏差大，導(dǎo)致帶鋼頭部不能平行通過(guò)助卷輥而產(chǎn)生塔形；
4）卸卷小車托輥水平不好，定尾時(shí)產(chǎn)生塔形； 定尾完成后托輥鎖不住、鋼卷在小車上打滑都易造成塔形； 卸卷小車時(shí)序控制異常，也會(huì)造成 塔形；
5）檢測(cè)原件失真或異常。生產(chǎn)時(shí)頭部到達(dá)夾 送輥，系統(tǒng)未檢測(cè)到受載信號(hào)而沒(méi)有發(fā)出信號(hào)，或接收到受載信號(hào)，但分析處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成建張時(shí)序（ 助卷輥打開(kāi)、卷筒漲徑） 錯(cuò)誤和側(cè)導(dǎo)板第二 次短行程動(dòng)作時(shí)序異常；
6）設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定：位置精度不好、液壓稀油系統(tǒng)故障、標(biāo)定不準(zhǔn)等；
7）電氣運(yùn)行不穩(wěn)定：傳動(dòng)連鎖保護(hù)不全、傳動(dòng)不穩(wěn)定、控制元件故障、數(shù)據(jù)傳輸異常（ 轉(zhuǎn)矩、張 力、位置、壓力、速度、卷取溫度、跟蹤等） 、控制邏輯異常等。
2.2 工藝原因
1）精軋來(lái)料問(wèn)題： 跑偏嚴(yán)重、鐮刀彎、S 彎、凸 度異常、楔形大、浪形、卷取溫度低等問(wèn)題都會(huì)產(chǎn)生塔形；
2）側(cè)導(dǎo)板控制時(shí)序，兩側(cè)動(dòng)作不一致會(huì)將帶 鋼頭部撞向側(cè)導(dǎo)板動(dòng)作偏慢的一側(cè)，產(chǎn)生塔形；
3）側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度設(shè)定不當(dāng)，薄規(guī)格速度快，側(cè)導(dǎo)板動(dòng)作速度恒定，開(kāi)口度設(shè)定偏大，動(dòng)作時(shí)間就偏長(zhǎng)容易產(chǎn)生塔形。
2.3 操作原因
1）數(shù)據(jù)給定不合適，例如超前率、滯后率、張力等都會(huì)產(chǎn)生塔形；
2）設(shè)備點(diǎn)檢不及時(shí)、設(shè)備更換不及時(shí)；
3）技能差，未按規(guī)定操作、誤動(dòng)作、監(jiān)控不及時(shí)、調(diào)整不及時(shí)等。
3 改進(jìn)方法
設(shè)備和操作原因暫且不談，本節(jié)重點(diǎn)闡述工藝方法改進(jìn)措施。
3.1 側(cè)導(dǎo)板開(kāi)口度的設(shè)定及控制
側(cè)導(dǎo)板位于卷取機(jī)夾送輥前方，主要用于引導(dǎo)帶鋼進(jìn)入夾送輥并對(duì)帶鋼進(jìn)行對(duì)中和夾持，保證卷形的穩(wěn)定。側(cè)導(dǎo)板控制分為壓力控制和位置控制兩種控制模式。
3.1.1 開(kāi)口度設(shè)定
主要分為以下五個(gè)階段：待機(jī)：XSG = B + S1 式中：XSG：側(cè)導(dǎo)板的計(jì)算機(jī)設(shè)定值，mm；B：帶鋼的目標(biāo)寬度，mm； S1：一次短行程量，一般 S1 = 100mm。
1）在導(dǎo)板入口處檢測(cè)到鋼帶頭部后，兩側(cè)對(duì) 稱關(guān)閉至距導(dǎo)板兩側(cè) 30mm 處。XSG = B + S2（ S2 = 30mm） ；
2）帶鋼頭部到夾送輥處后，檢測(cè)到信號(hào)激活 二次短行程，通過(guò)短行程液壓缸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉導(dǎo)板固定鋼帶直至建立后張力；
3）建立后張力后，為防止伸縮，操作側(cè)導(dǎo)板位置應(yīng)固定，傳動(dòng)側(cè)導(dǎo)板移動(dòng)到已測(cè)定的寬度位置。壓力控制通過(guò)傳動(dòng)側(cè)側(cè)導(dǎo)板調(diào)整位置實(shí)現(xiàn)；
4）當(dāng)帶鋼尾部進(jìn)入夾送輥后恢復(fù)到待機(jī)設(shè)定值。
3.1.2 側(cè)導(dǎo)板的控制時(shí)序
為了避免位置跳躍，所有的設(shè)定值都是按一 定的斜率慢慢靠近的。手動(dòng)干預(yù)和設(shè)定的斜率存儲(chǔ)在內(nèi)部參數(shù)中，也可以變化。這些設(shè)定值被液壓缸的大和小位置所限制。如果沒(méi)有預(yù)先選擇操作模式，側(cè)導(dǎo)板的當(dāng)前位置視為設(shè)定值。在自動(dòng)位置模式下，入口側(cè)導(dǎo)板操作側(cè)參考 開(kāi)口度為實(shí)際帶鋼寬度加上操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的短行程。如果沒(méi)有帶鋼在側(cè)導(dǎo)板之間，這個(gè)短行程作為一個(gè)附加值被應(yīng)用。
一旦帶鋼頭部進(jìn)入夾送輥，操作側(cè)關(guān)閉到帶鋼寬度的一半，然后保持位置控制。這個(gè)傳動(dòng)側(cè)位置設(shè)定值將變成帶鋼寬度的一半減去一個(gè)可調(diào)整的值（10mm） 。如果傳動(dòng)側(cè)碰到帶鋼的邊部，實(shí)際壓力增加到一個(gè)值，當(dāng)這個(gè)值高于設(shè)定壓力值， 側(cè)導(dǎo)板會(huì)將壓力自動(dòng)控制到計(jì)算的壓力。在壓力控制時(shí)序的過(guò)程，設(shè)定壓力值會(huì)根據(jù)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)實(shí)際壓力的偏差進(jìn)行適應(yīng)。如果帶鋼與傳動(dòng)側(cè)建立一個(gè)橫向力，操作側(cè)檢測(cè)到的真實(shí)壓力有所減少，相對(duì)于傳動(dòng)側(cè)的設(shè)定壓力偏差將增加。在壓力控制下，傳動(dòng)側(cè)側(cè)導(dǎo)板的導(dǎo)向過(guò)程中，真實(shí)位置和設(shè)定位置的偏差是可控的。如果這個(gè)偏差超過(guò)計(jì)算值（ 導(dǎo)板使帶鋼褶皺） ，壓力控制不可用， 側(cè)導(dǎo)板將進(jìn)行位置控制，并打開(kāi)到帶鋼寬帶的一半。
當(dāng)帶鋼尾部離開(kāi)側(cè)導(dǎo)板前的熱檢并加上時(shí)間延遲，側(cè)導(dǎo)板將打開(kāi)一個(gè)設(shè)定的短行程。當(dāng)帶鋼尾部進(jìn)入夾送輥前的熱檢檢測(cè)區(qū)域，側(cè)導(dǎo)板將會(huì)為下一塊鋼做準(zhǔn)備。
3.2 夾送輥控制
操作工可根據(jù)夾送輥兩側(cè)壓力偏差，對(duì)拋尾后兩側(cè)壓力進(jìn)行調(diào)整，防止兩側(cè)壓力偏差大引起帶鋼跑偏，提前調(diào)整兩側(cè)壓力進(jìn)而改善卷形。
3.3 卷取張力設(shè)定
卷取張力對(duì)卷形的影響很大。張力設(shè)定：T = w × h × t 式中：T－總張力，N；w － 成品寬度，mm；h－成品厚度，mm；t－單位張力，N/mm2，單位張力根據(jù)二級(jí)系統(tǒng)中查表法計(jì)算得出，帶鋼厚度不同，單位張力也不一樣。 張力設(shè)定過(guò)大，會(huì)造成帶鋼局部拉伸變窄，超標(biāo)會(huì)造成后道工序重卷將窄尺部分切除，影響成材率并增加成本。張力設(shè)定偏小，會(huì)造成卷取不緊，卷形不良形成面包卷、扁卷。程序設(shè)定為未卷鋼前有個(gè)較小的初始張力，建張后為恒張力卷取。在帶鋼尾部到 F3 時(shí)，拋尾減張力控制投用（－20% ～－40% ），避免末機(jī)架拋鋼張力變化大造成帶鋼尾部運(yùn)行不穩(wěn)定。帶鋼尾部以一個(gè)較小的張力穩(wěn)定運(yùn)行，直至卷取完畢。
3.4 超前率、滯后率設(shè)定
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)頭尾部卷形，調(diào)整超前率和滯后率。頭部卷不緊需要加大超前率，尾部松、卷不緊需要加大滯后率。數(shù)據(jù)給定：
1）熱輸出輥道給定 10% ～ 25% ，按照輥道分段控制速度逐段遞增。滯后率一般給定在 10% ～ 20% 。帶鋼越薄，滯后率越大，減速點(diǎn)越靠近卷取機(jī)； 帶鋼越厚，滯后率越小，減速點(diǎn)越靠近精軋末機(jī)架；
2）夾送輥超前率為 5% ～ 15%，滯后率為 5% ～ 10% ；
3） 助卷輥超前率為 10% ～ 35% ；
4） 卷筒超前率為 8% ～ 20% 。
4 設(shè)備保養(yǎng)、電氣優(yōu)化、規(guī)范操作
通過(guò)原因和措施改進(jìn)分析，從設(shè)備定期保養(yǎng)、電氣優(yōu)化和規(guī)劃操作入手，確保卷型控制。
4.1 設(shè)備保養(yǎng)
定期進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)，保證設(shè)備精度。 1） 側(cè)導(dǎo)板位置偏差 ± 2mm，磨損量 5mm 以 內(nèi)，對(duì)中度偏差 ± 2mm，側(cè)導(dǎo)板與輥道間隙小 于 3mm； 2）夾送輥兩側(cè)位置偏差 1mm，輥縫定位精度 ± 0.1mm，水平偏差 ± 0.2mm，壓力偏差 ± 10kN； 3） 助 卷 輥 定 尾 精 度 ± 0.1mm，壓 力 偏 差 ± 5kN；4） 卷筒： 收縮位727mm，初漲位745mm， 終漲位770mm。
4.2 電氣優(yōu)化
1） 側(cè)導(dǎo)板在夾送輥觸發(fā)信號(hào)異常不動(dòng)作時(shí)，可在程序設(shè)定一次短行程動(dòng)作幾秒后啟動(dòng)，避免第二次短行程不動(dòng)作產(chǎn)生塔形；
2） 對(duì)張力修正程序進(jìn)行優(yōu)化，在操作臺(tái)面進(jìn)行加減張力，每次調(diào)整量控制在單位張力的 5% ；
3） 助卷輥壓尾優(yōu)化，在尾部到達(dá)側(cè)導(dǎo)板時(shí)，選 定的壓尾助卷輥進(jìn)行壓靠，壓靠壓力可進(jìn)行調(diào)整，防止壓力過(guò)大卡住帶鋼造成尾塔；
4） 卸卷小車時(shí)序修改 F3 拋鋼一次上升，F(xiàn)7 拋鋼二次上升，尾部進(jìn)側(cè)導(dǎo)板時(shí)上升頂住鋼卷，避免了厚硬規(guī)格助卷輥壓不住造成的松圈現(xiàn)象；
5） 對(duì)一些重要檢測(cè)原件，采用雙原件檢測(cè)方 式，避免單個(gè)出現(xiàn)故障影響設(shè)備動(dòng)作。
4.3 操作規(guī)范
1）專業(yè)間技術(shù)交流和學(xué)習(xí)，提高自動(dòng)化控制理論和實(shí)操理論。提高作業(yè)技能，減少人為原因產(chǎn)生的異常卷；
2）制定點(diǎn)檢作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一些重要檢測(cè)元件的檢查、維護(hù)重點(diǎn)學(xué)習(xí)并能學(xué)以致用；
3）制定工藝件更換周期，與機(jī)修專業(yè)做好更換、檢查、調(diào)整記錄，做好初始化工作。
5 結(jié)束語(yǔ)
卷取作為熱軋線后面一道工序，通過(guò)采取相應(yīng)措施，可減少并控制異常卷率，減少異常卷處理切損，提高產(chǎn)品成材率和經(jīng)濟(jì)效益。
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