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冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍的改進(jìn)

2022-03-15 11:19黃佩杰
寶鋼技術(shù) 2022年1期
關(guān)鍵詞:軋機(jī)機(jī)架張力

陳 光 ,黃佩杰

(寶山鋼鐵股份有限公司 1.制造管理部; 2.冷軋廠,上海 201900)

1 概述

厚度精度是評(píng)價(jià)冷軋帶鋼質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,也是用戶極為關(guān)心的質(zhì)量問(wèn)題,因?yàn)樗鼪Q定著加工產(chǎn)品的質(zhì)量和成本,同時(shí)也決定著后續(xù)加工性能。帶鋼由厚到薄的控制是現(xiàn)代化冷軋薄板生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高精度軋制的重要手段。隨著汽車(chē)、家電、建筑行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,高厚度精度冷軋帶鋼已成為現(xiàn)代化板帶生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。本文結(jié)合帶鋼冷軋基本理論,針對(duì)冷軋五機(jī)架連軋機(jī)帶鋼頭尾厚度精度控制問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查分析。通過(guò)優(yōu)化連軋機(jī)過(guò)焊縫厚度控制策略和模式,有效降低了冷軋帶鋼的頭尾厚度超差比例,減少了返修,實(shí)現(xiàn)了降本提效。

帶鋼在軋制環(huán)節(jié)主要有2個(gè)重要指標(biāo):一是帶鋼的板形精度,二是帶鋼的厚度精度[1]。若經(jīng)過(guò)軋制后的帶鋼沿軋制方向(長(zhǎng)度方向)有較大的厚度波動(dòng),則會(huì)引起一系列的帶鋼質(zhì)量問(wèn)題,甚至引發(fā)在冷軋軋制過(guò)程中開(kāi)裂[1]和斷帶。通常采用輥縫厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)(Auto-Gage-Control,簡(jiǎn)稱(chēng)AGC) 對(duì)帶鋼厚度波動(dòng)情況進(jìn)行控制。當(dāng)AGC系統(tǒng)因某些原因不能夠?qū)т摵穸瓤刂圃诤细竦牟▌?dòng)范圍內(nèi)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的厚度波動(dòng)[2-3]。

2 影響冷軋帶鋼厚度精度的因素

引起冷連軋機(jī)厚度偏差的因素,可以分為熱軋工序影響因素和冷軋工序影響因素兩種。

熱軋工序影響因素主要有:熱卷斷面形狀(凸度、楔形)、熱卷頭尾的無(wú)張力卷取、熱卷頭尾的溫度偏差,以及熱軋?jiān)诶鋮s過(guò)程中的溫度和組織不均勻性。其中后三種都將造成熱卷強(qiáng)度和組織的變化,并且直接影響冷軋的厚度控制[4]。

冷軋工序影響因素主要有:支撐輥油膜軸承、軋輥熱量、機(jī)架的彈性變形、軋輥的偏心造成的輥縫波動(dòng)[5],加減速過(guò)程中潤(rùn)滑變化、帶鋼板形造成的輥縫變化等。冷連軋機(jī)本身的張力控制精度、傳動(dòng)調(diào)速性能、壓下控制響應(yīng)性能等也會(huì)對(duì)帶鋼的厚度精度產(chǎn)生影響。此外,板坯的化學(xué)成分波動(dòng)、冷軋軋機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃編制(鋼種和規(guī)格過(guò)渡)等因素也對(duì)厚度精度有一定影響。

3 冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍的主要表現(xiàn)形式和原因

冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍是最常見(jiàn)的厚度失效模式之一,其主要表現(xiàn)為軋硬卷或者退火卷的帶鋼頭或(和)尾存在短距離的厚度跳躍式突變(圖1)。具體表現(xiàn)為軋硬卷或者退火卷的帶鋼頭或(和)尾100 m甚至50 m長(zhǎng)度范圍內(nèi),厚度從最小值跳躍到最大值,或者從最大值跳躍到最小值。冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍往往導(dǎo)致1~2個(gè)單點(diǎn)厚度超差(超上限或者超下限)。這種厚度失效模式常見(jiàn)于冷軋高強(qiáng)鋼、軟鋼等鋼種。大于等于80 kg級(jí)的冷軋超高強(qiáng)鋼由于存在其他的厚度失效模式,因此,頭尾厚度跳躍情況并不十分明顯。

圖1 冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍Fig.1 Head and tail thickness variation of cold steel strip

對(duì)于帶鋼頭尾厚度跳躍導(dǎo)致的厚度超差,通常以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息傳遞的方式告知下游退火或者精整機(jī)組,在下游機(jī)組的入口進(jìn)行切除??紤]到退火機(jī)組生產(chǎn)效率,對(duì)于厚度跳躍長(zhǎng)度超過(guò)30 m以上的軋硬卷,則必須上精整機(jī)組返修切除頭尾厚度超差部位后,才能進(jìn)行退火或者熱鍍鋅,這樣就導(dǎo)致了冷軋頭尾切損和精整返修的上升。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤發(fā)現(xiàn),此類(lèi)“頭尾厚度跳躍”的鋼卷占全部厚度超差鋼卷的比例超過(guò)60%。

冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍的主要原因:①軋硬卷受前行熱卷尾部厚度影響;②軋硬卷因機(jī)組停機(jī)啟動(dòng)造成頭部厚度跳躍;③冷軋軋機(jī)規(guī)格過(guò)渡造成的頭尾厚度跳躍。本文主要對(duì)第一種情況進(jìn)行分析改進(jìn)。

4 主要改進(jìn)措施

4.1 減少熱卷頭尾厚度波動(dòng)對(duì)軋硬卷頭尾厚度跳躍的影響

冷軋軋機(jī)前行卷的熱軋帶尾厚度波動(dòng)會(huì)對(duì)當(dāng)前卷的頭部厚度控制產(chǎn)生一定影響,因AGC響應(yīng)滯后,會(huì)導(dǎo)致厚度跳躍的距離長(zhǎng)、幅度大。因此將1#機(jī)架入口AGC前饋補(bǔ)償量提前到1#機(jī)架出口適當(dāng)位置提前清零,以減少AGC調(diào)整滯后導(dǎo)致的冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍(圖2)。根據(jù)帶鋼的不同規(guī)格和來(lái)料厚度波動(dòng)程度,提前量為1~4 m。

4.2 調(diào)整1#機(jī)架出口AGC反饋

根據(jù)帶鋼在1#機(jī)架出口測(cè)量的頭尾厚度波動(dòng),通過(guò)入口張力輥及1#機(jī)架進(jìn)行補(bǔ)償。為更有效控制帶頭厚度,將控制1#機(jī)架出口的厚度偏差的AGC反饋控制的啟動(dòng)點(diǎn)從帶鋼焊縫過(guò)2#機(jī)架后提前到進(jìn)入2#機(jī)架前(圖3)。根據(jù)帶鋼的不同規(guī)格提前量為1~4 m。

圖2 1#機(jī)架入口AGC前饋調(diào)整Fig.2 1# AGC feedforward adjustment at rack inlet

圖3 1#機(jī)架出口AGC反饋調(diào)整Fig.3 1#AGC feedback adjustment

4.3 調(diào)整1#機(jī)架出口AGC前饋放大倍數(shù)

將1#機(jī)架出口AGC前饋放大倍數(shù)提高20%,1#機(jī)架速度和2#機(jī)架壓下的補(bǔ)償量同時(shí)提高20%,增大前饋效率,以減少頭尾厚度跳躍幅度(圖4)。

4.4 調(diào)整5#機(jī)架恒軋制力模式

5#機(jī)架恒軋制力模式張力由機(jī)架速度進(jìn)行調(diào)整,軋制力不受4#、5#機(jī)架張力偏差的影響。只要保持5#機(jī)架出口速度不變,在秒流量相等的原則下即可實(shí)現(xiàn)5#機(jī)架出口厚度不變。在焊縫過(guò)機(jī)架任何時(shí)刻一直采用4#、5#機(jī)架張力偏差通過(guò)4#機(jī)架速度進(jìn)行閉環(huán)(圖5),不采用張力偏差通過(guò)5#機(jī)架速度進(jìn)行閉環(huán)的模式(圖6),避免5#機(jī)架出口速度變化造成出口厚度的同步波動(dòng)。

圖4 1#機(jī)架出口AGC前饋控制圖Fig.4 AGC feed-forward control chart of 1# frame outlet

圖6 4#、5#機(jī)架間張力控制5#機(jī)架控制簡(jiǎn)圖Fig.6 Tension control between 4 #、5 # frames 5# frame control diagram

5 改進(jìn)效果

上述措施實(shí)施后,由于冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍導(dǎo)致的返修率明顯下降,從原3.8%降低為1.0%(圖7)。

圖7 冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍返修率Fig.7 Repair rate of head and tail thickness out of tolerance for cold rolled strip

6 結(jié)論

(1) 冷軋帶鋼頭尾厚度跳躍是最常見(jiàn)的厚度失效模式之一,其主要表現(xiàn)為軋硬卷或者退火卷的帶鋼頭或(和)尾存在短距離的厚度跳躍式突變。此類(lèi)“頭尾厚度跳躍”的鋼卷占全部厚度超差鋼卷的比例超過(guò)60%。

(2) 通過(guò)減少熱卷頭尾厚度波動(dòng)對(duì)軋硬卷頭尾厚度跳躍的影響,調(diào)整1#機(jī)架出口AGC反饋、1#機(jī)架出口AGC前饋放大倍數(shù)、5#機(jī)架恒軋制力模式下張力由機(jī)架速度進(jìn)行調(diào)整等措施,可以有效改進(jìn)頭尾厚度跳躍導(dǎo)致的冷軋帶鋼厚度超差。

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