關于酸洗-軋機聯合機組的速度分析

王艷艷 朱艷娥 魏 凱

（河南安陽鋼鐵集團有限責任公司，河南 安陽455004）

在我國第九個五年計劃之前，酸洗-軋機聯合機組的核心技術一直由國外的少數幾個公司掌握，對行業技術幾乎形成壟斷。自“九五”以后，國內相關技術人員對國內和國外的新建聯合機，進行一系列的技術分析與研究，以期能夠找到有關機組速度方面的配置規律，國內現在也已經建立了酸洗-軋機聯合機組。經過酸洗-軋機聯合機組與之前的連軋機組對比，聯合機組具有投資小、工序簡單、節能和產品穩定等特點，聯合機組已經成為現在大型企業建設和改建的主要設備［1］。

1 生產線的基本確定

生產線的設計和建造，首先要考慮產品規格的基本要求，根據產品的具體要求，在確定生產工藝方案時就要考慮到實際情況來布置工藝和配置參數，例如：生產所需要的空間、具體配置、生產具體要求、產品質量、可靠經濟等因素.以現有的某條生產線為例，產品規格要求的原料寬度為700～1 550mm，厚度為：1.5～6.7mm，品種有普鋼、沖壓級鋼、深沖壓級和超低碳鋼，同時生產出的鋼卷重量根據上道熱軋或者連鑄工序的不同而有所改變。即使以上條件均一致，也會由于鋼材的規格差異，導致生產出的產品不同，每個產品從切頭尾到軋制和酸洗的過程，費時不同。以上內容均為在布置工藝和配置參數時必須考慮到的因素［2］。

2 酸洗段的速度影響因素及調節方式

在具體的生產操作過程中，聯合機組相比于獨立的酸洗機組和連軋機組需要統籌考慮影響生產的因素。整個機組內部必須有比較協調一致的速度，對于規格較薄的產品進行生產時，連軋耗能和分配壓下量會影響到酸洗機的使用速度。對于規格較厚的產品進行生產時，較短的鋼卷又會成為連軋機無法發揮最高速度的障礙。當產品硬度較高時，酸洗速度不會影響到連軋機的能力發揮。通過不斷進行酸洗機和連軋機有關速度模型的周期進行深入分析，從而找到一定的運行規律，對于提高生產效率具有實際意義。

2.1 酸洗機組速度的確定

圖1為酸洗機組的速度模型示意圖，圖中各個參數的設定如下：l0表示鋼卷的長度，單位是m，l1表示入口段加減速時帶鋼的長度，單位是m；l2表示工藝加工段加、減速時帶鋼長度，單位是m；l3表示準備時間內入口通過的帶鋼長度，單位是m；l表示入口活套的有效存貯長度，單位是m，VE表示入口固定速度，單位是m/min；VP表示工藝段的固定速度，單位是m/min；VI表示工藝段較慢的速度，單位是m/min；tE表示與入口段固定速度相照應的時間，單位為min；tP表示與工藝段固定速度對應的時間（min）；ta為入口段加速和減速時間（min）；tprep表示入口段準備時間（min）。

圖1 酸洗速度周期模型

其中

機組入口段可以操作的最大速度的條件是：I0》I01，則可得到公式（4）

入口處活套長度直接影響酸洗機低速的時速：也就是說在單位時間內，所有帶鋼所通過的長度是一致的，則可以根據圖1得公式（5）

分別將公式（1）、（2）、（3）帶入公式（5）內，則可以得到公式（6）

在設定帶鋼條件為需要長度l0時，假設活套被充滿，那么入口和工藝部位的速度就可以作為操作條件，利用周期速度模型，將入口和工藝部速度差引起的帶鋼長度差則應該為l，根據公式（7）、（8）、（9）來表示l：

分別帶入vp=vpmax和vE=vemax，則可以得到l0max，若帶入v1=vp，則可以得到l0min。

不同的酸洗操作速度主要取決于不同的帶鋼長度。若鋼卷帶鋼長度l0＞1最大值時，則帶鋼酸洗的速度為Vp最大值；當鋼卷帶鋼長度lo＜1最小值時，那么根據公式（6）來計算酸洗速度，帶鋼在工藝部具有較低的運行速度，導致酸洗機不能發揮自身的能力。當lo在lo與l0最大值之間時，操作周期受到酸洗槽內帶鋼速度影響，要求帶鋼在工藝部的速度包含在工藝部最大速度中。那么根據公式（8）以及公式（9）則可以得到Vp的值。

2.2 有關連軋機的速度分析

無論是無頭、單卷、聯合機組的連軋機模式，都需要依據相關的秒流量原理，通過不斷優化連軋機速度，使用以上任一模式的機架為基礎，綜合成品板因素，當末機架具有不確定的出口厚度時，可以根據末機架一些特定參數如速度、厚度進行計算。在典型單卷連軋機模式中，對于速度周期模型而言，假定VR是軋制的正常速度（m/min）；Vw是過焊縫的軋制速度（m/min）；Vr為穿帶的速度（m/min），單位為；兩卷之間上料準備時間為tprep（min）；穿帶時間為tT（min）；生產薄料套筒卷筒時間為ts（min）；帶鋼卷取3圈以及皮帶返回時間為tB（min）；帶鋼頭部的加速時間和減速時間為ta（min）；tW為焊縫軋制時間，單位為min；過焊縫前正常軋制時間為tR1，單位為min；過焊縫后正常軋制時間為tR2，單位為min；帶鋼甩尾時間為tE，單位為min。

聯合機組，tprep為0，也就是說沒有消耗輔助上料與穿帶時間；也沒有使用焊縫進行鋼卷。不同的是機組使用兩個焊縫進行鋼卷。圖2是整個焊縫進行減速過程的全部標示，著重對恒速軋制到分卷所使用的剪切以及減速等過程進行了顯示。

圖2 典型的單卷軋制模式軋機速度周期模型

對于已經確定冷軋成品厚度和鋼種的情況下，使用相對較大的壓下量，合理提高生產效益。確定壓縮比，思考有關連軋機壓下量的合理分配問題。多數情況下，需要遵循的原則有：一是保持機架功率分配抑制。要求各機架存在的有關軋制力、速度、扭矩的不同，盡量在選擇功率時，通過節能、高效觀點來合理選擇相等耗電。二是最后一個機架的壓縮比一般控制在5%之內，從而更好地對帶鋼的板形進行控制，在生產過程中，材料會有冷作硬化現象的發生，使得壓下量同抗變形應力形成正比關系，比例越大，變形越難，所以不能將機架壓下量設定過于離譜。

通過以上數據，不難發現整個機組最重要的參數就是VEmax和VPmax，不但能夠作為速度、加速度和活套長度的計算參數，而且也能夠在進行配置的過程中充分考慮有關空間的因素。

3 酸洗-軋機聯合機組匹配速度

在對酸洗機和軋機進行聯合分析時，需要充分考慮二者之間的互相影響。雖然軋機入口部位有一個活套，軋機入口的速度也會受到約束。設置的活套主要目的是為了軋機分卷及更換工作輥而設置。酸洗線工藝段的酸洗速度對軋機入口速度進行限制，將活套因素考慮進入后，則酸洗工藝段酸洗速度稍微小于軋機入口速度；帶鋼長度或者說鋼卷的單位卷重既對酸洗工藝部和入口部速度造成直接的影響，軋機入口的速度會也受到間接的影響。利用軋機和酸洗的速度模型，可以有效分析連續穩定運行的影響因素。目前已知條件是入口部準備時間tprep為1.5min，入口段加速度a為0.97m/s2，入口部Vemax是700m/min。

3.1 酸洗線入口輔助時間

對于雙開卷機進行一定系統設定，需要計算前一卷帶鋼頭和后一卷帶鋼尾進行首尾焊接過程決定酸洗線入口輔助時間。主要步驟為首尾疏松、定位、調整、對中、焊接、光整、退火，在這一過程中，主要受到原料、操作熟練度和焊機水平的影響。酸洗速度大小直接影響輔助時間的長短。

3.2 酸洗入口速度影響

根據已經得到的模型進行分析，不難發現，對于生產線頭、帶鋼的速度越快以及活套的長度越大，制作的工藝部速度越快。

利用薄規格的原料需要較長的帶鋼長度，通常選擇醉倒速度的酸洗線，能夠更好地進入入口段進行相關操作，然而考慮到酸洗速度、活套長度等，同時為了經濟可靠，采用較低能夠滿足連續操作的速度即可。為了保證生產率，在操作時，速度盡量較低，從而避免事故發生概率。輔助時間穩定條件下，酸洗速度主要受到活套存貯量和帶鋼的長度影響。

3.3 單位卷重的影響

單位卷重的定義是在一定的寬度范圍內，單獨一個小鋼卷的重量（kg/mm）。在19kg/mm時，酸洗線工藝部的酸洗速度同連軋機間速度上存在的關系。由此可見，大部分情況下，整個機組的制約瓶頸是酸洗線。通過特定的卷重、明確的帶鋼厚度，可以確定出帶鋼長度，從而計算出相應的酸洗線工藝部、入口部和連軋機進行匹配所反映的速度。進行實際的操作過程中，影響聯合機組的穩定性與連續運行的主要因素就是單位卷重。

4 結語

本篇文章主要進行有關鋼帶的設計分析，通過計算結果得到一定的速度衡量指標，對實際的生產與操作進行合理的指導，從而實現最優匹配的酸洗機聯合軋機，生產更加可靠與經濟的設備，發揮聯合機自身的優勢，實現生產的最大效益。

［1］王業科，楊薇，辜蕾鋼.由國內技術總負責的酸洗軋機聯合機組［J］.鋼鐵技術，2008，（6）：21-23，30.

［2］黃幼知，徐東.冷軋帶鋼酸洗一軋機聯合機組主要工藝技術［A］.2003中國鋼鐵年會論文集［C］.2003.