關(guān)于酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組的速度分析

王艷艷 朱艷娥 魏 凱

（河南安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng)455004）

在我國(guó)第九個(gè)五年計(jì)劃之前，酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組的核心技術(shù)一直由國(guó)外的少數(shù)幾個(gè)公司掌握，對(duì)行業(yè)技術(shù)幾乎形成壟斷。自“九五”以后，國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)外的新建聯(lián)合機(jī)，進(jìn)行一系列的技術(shù)分析與研究，以期能夠找到有關(guān)機(jī)組速度方面的配置規(guī)律，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也已經(jīng)建立了酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組。經(jīng)過(guò)酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組與之前的連軋機(jī)組對(duì)比，聯(lián)合機(jī)組具有投資小、工序簡(jiǎn)單、節(jié)能和產(chǎn)品穩(wěn)定等特點(diǎn)，聯(lián)合機(jī)組已經(jīng)成為現(xiàn)在大型企業(yè)建設(shè)和改建的主要設(shè)備［1］。

1 生產(chǎn)線的基本確定

生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和建造，首先要考慮產(chǎn)品規(guī)格的基本要求，根據(jù)產(chǎn)品的具體要求，在確定生產(chǎn)工藝方案時(shí)就要考慮到實(shí)際情況來(lái)布置工藝和配置參數(shù)，例如：生產(chǎn)所需要的空間、具體配置、生產(chǎn)具體要求、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠經(jīng)濟(jì)等因素.以現(xiàn)有的某條生產(chǎn)線為例，產(chǎn)品規(guī)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(jí)鋼、深沖壓級(jí)和超低碳鋼，同時(shí)生產(chǎn)出的鋼卷重量根據(jù)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(huì)由于鋼材的規(guī)格差異，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品不同，每個(gè)產(chǎn)品從切頭尾到軋制和酸洗的過(guò)程，費(fèi)時(shí)不同。以上內(nèi)容均為在布置工藝和配置參數(shù)時(shí)必須考慮到的因素［2］。

2 酸洗段的速度影響因素及調(diào)節(jié)方式

在具體的生產(chǎn)操作過(guò)程中，聯(lián)合機(jī)組相比于獨(dú)立的酸洗機(jī)組和連軋機(jī)組需要統(tǒng)籌考慮影響生產(chǎn)的因素。整個(gè)機(jī)組內(nèi)部必須有比較協(xié)調(diào)一致的速度，對(duì)于規(guī)格較薄的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，連軋耗能和分配壓下量會(huì)影響到酸洗機(jī)的使用速度。對(duì)于規(guī)格較厚的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，較短的鋼卷又會(huì)成為連軋機(jī)無(wú)法發(fā)揮最高速度的障礙。當(dāng)產(chǎn)品硬度較高時(shí)，酸洗速度不會(huì)影響到連軋機(jī)的能力發(fā)揮。通過(guò)不斷進(jìn)行酸洗機(jī)和連軋機(jī)有關(guān)速度模型的周期進(jìn)行深入分析，從而找到一定的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)于提高生產(chǎn)效率具有實(shí)際意義。

2.1 酸洗機(jī)組速度的確定

圖1為酸洗機(jī)組的速度模型示意圖，圖中各個(gè)參數(shù)的設(shè)定如下：l0表示鋼卷的長(zhǎng)度，單位是m，l1表示入口段加減速時(shí)帶鋼的長(zhǎng)度，單位是m；l2表示工藝加工段加、減速時(shí)帶鋼長(zhǎng)度，單位是m；l3表示準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)入口通過(guò)的帶鋼長(zhǎng)度，單位是m；l表示入口活套的有效存貯長(zhǎng)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(yīng)的時(shí)間，單位為min；tP表示與工藝段固定速度對(duì)應(yīng)的時(shí)間（min）；ta為入口段加速和減速時(shí)間（min）；tprep表示入口段準(zhǔn)備時(shí)間（min）。

圖1 酸洗速度周期模型

其中

機(jī)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(zhǎng)度直接影響酸洗機(jī)低速的時(shí)速：也就是說(shuō)在單位時(shí)間內(nèi)，所有帶鋼所通過(guò)的長(zhǎng)度是一致的，則可以根據(jù)圖1得公式（5）

分別將公式（1）、（2）、（3）帶入公式（5）內(nèi)，則可以得到公式（6）

在設(shè)定帶鋼條件為需要長(zhǎng)度l0時(shí)，假設(shè)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(zhǎng)度差則應(yīng)該為l，根據(jù)公式（7）、（8）、（9）來(lái)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(zhǎng)度。若鋼卷帶鋼長(zhǎng)度l0＞1最大值時(shí)，則帶鋼酸洗的速度為Vp最大值；當(dāng)鋼卷帶鋼長(zhǎng)度lo＜1最小值時(shí)，那么根據(jù)公式（6）來(lái)計(jì)算酸洗速度，帶鋼在工藝部具有較低的運(yùn)行速度，導(dǎo)致酸洗機(jī)不能發(fā)揮自身的能力。當(dāng)lo在lo與l0最大值之間時(shí)，操作周期受到酸洗槽內(nèi)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(jù)公式（8）以及公式（9）則可以得到Vp的值。

2.2 有關(guān)連軋機(jī)的速度分析

無(wú)論是無(wú)頭、單卷、聯(lián)合機(jī)組的連軋機(jī)模式，都需要依據(jù)相關(guān)的秒流量原理，通過(guò)不斷優(yōu)化連軋機(jī)速度，使用以上任一模式的機(jī)架為基礎(chǔ)，綜合成品板因素，當(dāng)末機(jī)架具有不確定的出口厚度時(shí)，可以根據(jù)末機(jī)架一些特定參數(shù)如速度、厚度進(jìn)行計(jì)算。在典型單卷連軋機(jī)模式中，對(duì)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(guò)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(zhǔn)備時(shí)間為tprep（min）；穿帶時(shí)間為tT（min）；生產(chǎn)薄料套筒卷筒時(shí)間為ts（min）；帶鋼卷取3圈以及皮帶返回時(shí)間為tB（min）；帶鋼頭部的加速時(shí)間和減速時(shí)間為ta（min）；tW為焊縫軋制時(shí)間，單位為min；過(guò)焊縫前正常軋制時(shí)間為tR1，單位為min；過(guò)焊縫后正常軋制時(shí)間為tR2，單位為min；帶鋼甩尾時(shí)間為tE，單位為min。

聯(lián)合機(jī)組，tprep為0，也就是說(shuō)沒(méi)有消耗輔助上料與穿帶時(shí)間；也沒(méi)有使用焊縫進(jìn)行鋼卷。不同的是機(jī)組使用兩個(gè)焊縫進(jìn)行鋼卷。圖2是整個(gè)焊縫進(jìn)行減速過(guò)程的全部標(biāo)示，著重對(duì)恒速軋制到分卷所使用的剪切以及減速等過(guò)程進(jìn)行了顯示。

圖2 典型的單卷軋制模式軋機(jī)速度周期模型

對(duì)于已經(jīng)確定冷軋成品厚度和鋼種的情況下，使用相對(duì)較大的壓下量，合理提高生產(chǎn)效益。確定壓縮比，思考有關(guān)連軋機(jī)壓下量的合理分配問(wèn)題。多數(shù)情況下，需要遵循的原則有：一是保持機(jī)架功率分配抑制。要求各機(jī)架存在的有關(guān)軋制力、速度、扭矩的不同，盡量在選擇功率時(shí)，通過(guò)節(jié)能、高效觀點(diǎn)來(lái)合理選擇相等耗電。二是最后一個(gè)機(jī)架的壓縮比一般控制在5%之內(nèi)，從而更好地對(duì)帶鋼的板形進(jìn)行控制，在生產(chǎn)過(guò)程中，材料會(huì)有冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生，使得壓下量同抗變形應(yīng)力形成正比關(guān)系，比例越大，變形越難，所以不能將機(jī)架壓下量設(shè)定過(guò)于離譜。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組最重要的參數(shù)就是VEmax和VPmax，不但能夠作為速度、加速度和活套長(zhǎng)度的計(jì)算參數(shù)，而且也能夠在進(jìn)行配置的過(guò)程中充分考慮有關(guān)空間的因素。

3 酸洗-軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組匹配速度

在對(duì)酸洗機(jī)和軋機(jī)進(jìn)行聯(lián)合分析時(shí)，需要充分考慮二者之間的互相影響。雖然軋機(jī)入口部位有一個(gè)活套，軋機(jī)入口的速度也會(huì)受到約束。設(shè)置的活套主要目的是為了軋機(jī)分卷及更換工作輥而設(shè)置。酸洗線工藝段的酸洗速度對(duì)軋機(jī)入口速度進(jìn)行限制，將活套因素考慮進(jìn)入后，則酸洗工藝段酸洗速度稍微小于軋機(jī)入口速度；帶鋼長(zhǎng)度或者說(shuō)鋼卷的單位卷重既對(duì)酸洗工藝部和入口部速度造成直接的影響，軋機(jī)入口的速度會(huì)也受到間接的影響。利用軋機(jī)和酸洗的速度模型，可以有效分析連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素。目前已知條件是入口部準(zhǔn)備時(shí)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(shí)間

對(duì)于雙開(kāi)卷機(jī)進(jìn)行一定系統(tǒng)設(shè)定，需要計(jì)算前一卷帶鋼頭和后一卷帶鋼尾進(jìn)行首尾焊接過(guò)程決定酸洗線入口輔助時(shí)間。主要步驟為首尾疏松、定位、調(diào)整、對(duì)中、焊接、光整、退火，在這一過(guò)程中，主要受到原料、操作熟練度和焊機(jī)水平的影響。酸洗速度大小直接影響輔助時(shí)間的長(zhǎng)短。

3.2 酸洗入口速度影響

根據(jù)已經(jīng)得到的模型進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于生產(chǎn)線頭、帶鋼的速度越快以及活套的長(zhǎng)度越大，制作的工藝部速度越快。

利用薄規(guī)格的原料需要較長(zhǎng)的帶鋼長(zhǎng)度，通常選擇醉倒速度的酸洗線，能夠更好地進(jìn)入入口段進(jìn)行相關(guān)操作，然而考慮到酸洗速度、活套長(zhǎng)度等，同時(shí)為了經(jīng)濟(jì)可靠，采用較低能夠滿足連續(xù)操作的速度即可。為了保證生產(chǎn)率，在操作時(shí)，速度盡量較低，從而避免事故發(fā)生概率。輔助時(shí)間穩(wěn)定條件下，酸洗速度主要受到活套存貯量和帶鋼的長(zhǎng)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(nèi)，單獨(dú)一個(gè)小鋼卷的重量（kg/mm）。在19kg/mm時(shí)，酸洗線工藝部的酸洗速度同連軋機(jī)間速度上存在的關(guān)系。由此可見(jiàn)，大部分情況下，整個(gè)機(jī)組的制約瓶頸是酸洗線。通過(guò)特定的卷重、明確的帶鋼厚度，可以確定出帶鋼長(zhǎng)度，從而計(jì)算出相應(yīng)的酸洗線工藝部、入口部和連軋機(jī)進(jìn)行匹配所反映的速度。進(jìn)行實(shí)際的操作過(guò)程中，影響聯(lián)合機(jī)組的穩(wěn)定性與連續(xù)運(yùn)行的主要因素就是單位卷重。

4 結(jié)語(yǔ)

本篇文章主要進(jìn)行有關(guān)鋼帶的設(shè)計(jì)分析，通過(guò)計(jì)算結(jié)果得到一定的速度衡量指標(biāo)，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)與操作進(jìn)行合理的指導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配的酸洗機(jī)聯(lián)合軋機(jī)，生產(chǎn)更加可靠與經(jīng)濟(jì)的設(shè)備，發(fā)揮聯(lián)合機(jī)自身的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的最大效益。

［1］王業(yè)科，楊薇，辜蕾鋼.由國(guó)內(nèi)技術(shù)總負(fù)責(zé)的酸洗軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組［J］.鋼鐵技術(shù)，2008，（6）：21-23，30.

［2］黃幼知，徐東.冷軋帶鋼酸洗一軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組主要工藝技術(shù)［A］.2003中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集［C］.2003.