淺談紅鋼高線軋機調整

摘要：分析了紅鋼高線軋機的調整方法，重點分析了主控臺在生產過程中對粗、中軋的微張力控制，預精軋的活套控制和精軋機的料形調整。確保在線材高速軋制過程中的穩定運行和產品質量。

關鍵詞：輥縫調整 微張力 活套控制 料形調整

1、前言

紅鋼高線于2005年8月份動土開工，于2006年9月分正式投產，耗資3億，年產量設計為40萬噸。整條生產線由北京鋼鐵設計院設計，主要由昆鋼建安公司完成主體機械的安裝，北京鋼鐵設計院參與調試，實現了高效率和低投入的雙向結合。紅鋼高線利用西門子的控制方法作為其核心技術，具有較高的控制精確性和時效性，同時可完成幾路信號的并行傳輸，完成一些復雜的控制。高線電機由上海電機廠生產，具有較高的耐磨和穩定性，機械部分重點由哈飛集團公司生產，這就決定了其主體結構的良好性能。

隨著線材的軋制速度不斷提升，對整條生產線的各個環節要求都很高，紅鋼高線屬于半自動化控制，主控臺不能對軋機輥縫進行操控，這對調整工的操作技能要求較高，調整工在現場調整軋機的同時要與主控臺操作工協調好。特別是輥縫調整，這就涉及到各個機架間的堆拉關系。因此本文主要介紹輥縫調整，粗軋、中軋微張力軋制，預精軋活套控制，精軋微張力控制。

車間主軋線：由粗軋6機架，中軋6機架，預精軋6機架、精軋機組10機架，上挑立式活套5個，水平活套2個，1#、2#、3#飛剪，夾送輥吐絲機組成。

坯料：150mm×150mm×12000mm鋼坯

鋼料：普碳鋼

成品：φ6.5～φ12光圓鋼，φ8～φ10HRB335、HRB400、HRB235盤條螺紋鋼，集卷打捆

最高終軋速度：100m/s

產量：40萬噸/年

2、輥縫調整

輥縫調整的正確與否直接影響軋制過程的溫度，也決定了軋件出口的尺寸。輥縫調整質量的判別依據是：軋制過程平穩，軋件尺寸合格，軋件形狀正常和壓下分配均勻。

軋制過程輥縫調整的具體操作內容有四項：

(1) 軋制一定數量后補償軋槽磨損的輥縫調節。補償軋槽磨損的輥縫調節的理由是：軋槽在軋制一定數量的軋件后，就會因磨損而變深變寬，這時軋件的尺寸將變大。如果軋制過程不進行輥縫調整（即用壓下補償），軋件尺寸不但會嚴重偏離標準，而且會造成軋件事故[1]。因此，需要在每軋制一定數量產品后，就通過壓下調整一次輥縫，以保證軋件尺寸符合要求。在實際生產中軋制φ10、φ12時由于軋制速度比較快中軋區域的8、11、12以及預精軋的13機架軋槽磨損較大，因此調整工應生產到3個小時后進行手動壓下補償保證料型尺寸在36.5±0.5mm，同時對粗軋機組的1、2機架適當進行壓下調整以保證進入中軋的料形。

(2) 依據軋件尺寸，所軋鋼材的鋼料變化及工藝參數的變化所采用的輥縫靈活調經整。在實際生產中，根據生產的具體情況，常需對輥縫進行靈活調節。其方法是：首先，通過對粗軋機組和中軋機組最末一架軋機出口尺寸的檢查，視軋件尺寸的變化調整輥縫；其次，在更換鋼種時，由軋焊條鋼變為軋硬線，輥縫就需調小一些，以抵消硬線的變形抗力大所帶來的軋輥彈跳值增大；另外，連軋過程中的張力變化也會造成軋件尺寸變化，在這種情況下應首先調整有關軋機的速度消除張力，然后根據變化以后的軋件尺寸確定輥縫的調整量。不能調張力與調輥縫同時進行。

孔型磨損規律是個十分復雜的問題，它和軋輥材質、軋制鋼種、軋制溫度、孔型冷卻形式、冷卻水質量、壓下量、導位安裝、上道次來了尺寸的大小及幾何現狀等密切相關。如孔型磨損為1mm，則應將輥縫縮小約1mm，但由于孔型磨損不均勻，其磨損質量和輥縫的縮小量應不完全相等。因此，調整工在調整軋機時，要適當加以考慮。

每次輥縫調整都必須對軋機工作側和傳動側輥縫進行平衡調整，以保證軋輥水平。需強調的是，輥縫的調整必須保持整個機組各架的調整量分布均勻，不應只調節最后幾機架軋機的輥縫，否則會影響軋槽的使用壽命，而且軋機尺寸也不會長期穩定。

（3）軸向調整。有時會出現軋輥安裝后檢查未發現錯輥現象，然而在軋制過程中，通過檢查切頭切尾取軋件試樣，卻發現了錯輥。造成上述實際錯輥的原因是軋輥的軸向調節裝置松動或接觸不良，這時應根據軋件反映出的情況進行軸向調整。

（4）精軋輥縫調整。經過多次取樣試驗得到了軋制各種規格時精軋機的標準料形和輥縫，在實際生產中效果很好，產品質量穩定，解決了軋制φ12時老出現成品不圓的情況。精軋換輥后第三條鋼就能軋制出合格品．如果來料尺寸有偏差時，只要在允許的公差范圍內，通過調整精軋機第一架或最后一架來得到理想的成品．方法如下：

(1)天地尺寸較大，線位尺寸稍小，壓最后1架．天地尺寸較小，線位尺寸稍大，放最后1架．

(2)天地尺寸正好，線位尺寸較大，壓第1架．天地尺寸正好，線位尺寸較小，放第1架．

(3)天地尺寸較大，線位尺寸也大，先壓第1架再壓最后1架．

(4)天地尺寸較小，線位尺寸也小，放最后1架和第1架．中間各機架一般不輕易調整．若通過以上方法仍未得到理想產品，則應檢查來料尺寸、精軋機重新檢查輥縫（用塞尺）或者過鉛條小樣來檢查。

3、微張力控制思想

微張力控制的目的是使粗、中軋機組各機架之間的軋件按微小的張力進行軋制。高速線材生產中一般采用“電流一速度”間接微張力控制，根據電流來判斷機架間的堆拉關系。

基本思想是：張力的變化是由線材的秒流量差引起的[2]，而調整軋機的速度就能改變秒流量，以達到控制張力的目的。通過對相臨兩機架中上游機架電機的電流進行檢測，加以記憶存儲，形成表示鋼坯內張力大小的實際值，與設定的張力給定值比較偏差，通過比例、積分控制校正上游機架的速度，協調兩機架之間的關系，實現微張力控制。

4、軋制過程的控制

4.1粗 中軋的微張力控制

在粗、中軋機組中，由于軋件的斷面較大，不易形成活套，為了確保連軋關系和規定的斷面尺寸采取了小張力控制軋制。它是基于金屬秒流量相等的原則，根據軋輥輥徑計算軋機轉速。計算公式如下：

Ai·Vi= =const[3] （1）

式中 Ai—第i機架的斷面積；Vi—第i機架的軋軋速度；

第i架軋機的速度根據下式計算

Vi=niπDi/60 （2）

ni—第i架軋機的軋輥轉速；Di—第i架軋機的軋輥工作直徑

主控臺操作工依據堆拉關系實時進行調速。它是通過系統采取電流比較法，即測量存儲，并比較軋件進入下一機架前、后的本機架電動機的速度來保證本機架電動機轉矩在進入下一架軋機前后基本保持不變。但是，完全依據式（1）、（2）公式來計算軋輥的轉速并不能實現理論上的各架軋機金屬秒流量相等，需要考慮軋制過程中的料型尺寸波動，軋件溫度的波動及軋輥孔型的磨損及計算和調整的誤差等因素，對各機架的軋輥轉速進行動態調整使軋制過程基本能實現金屬秒流量相等的關系，避免軋制過程中出現堆拉鋼現象。

粗、中軋機實行小張力控制，張力的控制調節由主控臺進行。每架軋機的軋制力矩可以通過對該架軋機的電樞電流計算得到。當本架軋機咬鋼，且料坯尚未進入下一架時的力矩為該機架的軋制力矩，而下一架軋機咬鋼后計算出來的力矩則包含有張力力矩。兩個張力之差就是坯料上的計算張力力矩，操作工需要根據這個力矩來修正軋機之間的速度關系。當偏差為負值時，出現拉鋼，而為正值時則是堆鋼。料坯在兩架機架之間的張力被限制在0～10N/mm2以下，以實現小張力控制。若相鄰兩架軋機的前一架提速，應當采用串級小量升速，邊升速邊觀察軋件在兩機架間的波動情況。如軋件在兩機架間出現抖動情況則說明前一機架的速度較快，打破了兩機架間速度級聯匹配關系，操作工應及時調整避免堆鋼；如果軋件離開此機架時聽到軋輥被拉動的聲音，則說明拉鋼嚴重，現場的調整工應立即告訴主控臺操作工進行速度調節。

4.2 預精軋活套控制

在中軋12機架與預精軋13機架之間，預精軋機組與精軋機組之間，以及預精軋的各機架之間；各設有立式、水平活套。控制系統通過活套掃描儀檢測套量，將測量值與設定值進行比較，通過級聯系統把修正信號送到相關機架，使其保持一定的套量，以此達到無張力軋制的目的。在這一過程中起套、落套的穩定性控制很重要。

具體活套控制以下包括四個階段。

（1）活套預形成過程 軋件頭部咬入輥縫產生動態速降前后機架之間形成堆鋼現象，考慮此套高，參照實際套高與與設定套高修正（降低）后機架軋輥的速度，發出起套輥起套控制命令。

（2）活套形成過程 軋件一旦咬入輥縫，控制系統便進入活套形成階段。此時起套輥已在向上抬起的過程中，系統根據活套掃描器測得的實際活套高度與設定高度比較，不斷修正后架軋機的速度，直到下游活套檢測器測到軋件。

（3）活套控制過程 軋件在起套輥的支撐作用下，形成一個圓弧狀的活套。控制系統根據活套套量實測值和設定值不斷修正前軋機的速度，同時逆向級聯控制也參與對后機架和前一機架直流電機速度的修正。此過程同樣受到活套形成過程中各因素的影響，并且比上述過程更復雜，且速度級聯控制介入。

（4）甩尾 當軋件的尾部接近上游機架時，就進入收套階段。為了防止軋件甩尾過大，預先將收套速度加入到讓活套降低到安全活套范圍內。

在實際生產過程中活套造成的堆鋼事故較多主要是：活套起套早或上一軋件離開活套時起套輥沒有落套，引起軋件撞頭； 活套落套較早，軋件在活套內處于不穩定狀態，產生尾部堆鋼； 由于水霧較大、氧化鐵皮較多阻擋熱檢鏡頭，特別是預精軋的水平活套臺氧化鐵皮堆積較多時，熱檢無法掃描到鋼；活套套量設定不合適；起套輥、導向輥磨損嚴重或卡死不轉；水平活套活套臺磨損嚴重，引起堆鋼。解決方法：(1) 及時檢查電氣元件是否損壞；(2) 對鏡頭進行定期清掃；(3) 每天用水沖掃活套周圍鐵皮；

4.3前切控制

主控臺采用聯合控制而生產現場則采用單獨位置模板控制，根據設定頭部和尾部長度，并根據裝于飛剪上游的12號機架的光電管檢測軋件頭尾到達12號機架的信號，結合當前軋件速度，經計算實時發出命令，使起停式飛剪加速和剪切。飛剪的準確位置是通過裝于剪切軸上的脈件發生器信號裝入位置模板，使其與對應的傳動控制系統組成位置閉環來實現。

4.4 速度控制

軋機級聯系統是通過綜合各種修正信號，如自動活套控制小張力控制，手動機架間的控制信號等，給出粗、中軋及預精軋對應軋件間斷開。當軋件到達機架前一定距離時，級聯系統接通，機架電機以一起前速度的給定運行，使沖擊速降的干擾最小。此超前速度的給定值系統按照當前機架電機速度乘以一比例系數計算出來，軋件頭部咬入軋輥，超前速度消除。隨后，當前系統斷開，而存儲的壓下因子被調出，為后續軋件提件最佳值。

5、結語

本文通過高線生產過程中軋機輥縫調整、微張力控制思想的介紹，闡述了微張力控制和預活套的應用使軋機的作業率和產品的成材率提高的積極作用，在生產實際中進行輥縫調整時，要避免孤立的為調整而調整，應該以微張力控制思想作為理論指導，以電機電流值為依據，借助計算機系統，可更好地滿足生產工藝的要求，達到較高的穩定性，安全可靠性；提高產品質量，生產效率、和成材率創造出可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]高速線材編寫組.高速軋機線材生產[M].北京:冶金工業出版社，1995.

[2]高速線材編寫組.高速軋機線材生產[M].北京:工業出版社，2003.

[3]王廷溥.金屬塑性加工學—軋制理論與工藝.冶金工業出版社，1997.