酸連軋光面產品板形控制研究

劉 維

（唐鋼冷軋薄板廠，河北 唐山063000）

唐鋼冷軋薄板部的酸軋生產線是由前后兩期的連續酸洗機組與五機架冷連軋機組共同連接而成的。其中，DANIELI公司承擔了連續酸洗線的設計工作，于2004年9月底正式建成并投入運營，采用的是高速紊流酸洗技術；法國VAI CLECIM公司承擔了對五機架冷連扎生產線的設計任務，安裝工作于2005年7月正式開展，至12月底進行熱負荷試車并取得成功。該連軋機配有高精度的AFC和AGC控制系統，且前4個機架的軋機是4輥軋機，最后一個機架的軋機為6輥竄輥軋機，可實現高達每分鐘1250米的軋制速度。

根據酸軋連軋機生產標準，其軋制產品出口厚度可低至0.3毫米，然而，當冷軋機光面軋制帶鋼的厚度低于0.5毫米時，很容易形成荷葉邊，導致板形邊部存在缺陷，且這一缺陷隨著帶鋼厚度的變薄而愈發明顯。

1 技術方案

可以從以下幾個方面著手來控制光面薄規格產品的板形：①構建問題解決模型；②根據模型對系統匹配參數進行優化；③控制表面質量；④全面優化和控制分段冷卻與精細冷卻。

2 實施具體內容

（1）實現光面軋制時特殊軋制模型的輸出。通過對以前軋制模型的研究得出，在制定薄規格軋制計劃時，應當對更換軋輥或產品規格的情形進行充分考慮，在軋制模型中建議采用較厚的過渡卷，以更好地推動模型通過自學習功能向工作狀態的轉變，同時對于薄規格軋制過程中軋輥的更換要求做了明確規定，指出軋輥種類應保持相似性，并規定了輥徑差的最優值。在對軋制過程經驗進行不斷分析和總結的基礎上，我攻關組集中技術力量探究了VAI CLECIM技術商設定的核心技術模型CORUM?，通過對眾多數據模型的研究發現軋鋼受到不同寬度、厚度、軋制速度以及輥徑下機架間速比、輥縫及張力等因素的影響，對于CORUM?模型的自學習主要借助于上一卷的優化參數得以不斷完善，若需要更換軋制規格時，則需要主操作工先選定鋼質，再進行優化計算，進而促使模型自動對相似條件下的最優軋制規程進行參考，能夠有效促進模型自學習時間的縮短，提高模型自學習功能的適應能力，有利于薄規格軋制穩定性的提升，達到擴大薄規格軋制標準范圍的目的。

（2）一級系統中匹配參數的優化。①機架間張力優化。實施生產的時候，連軋機機架間張力往往出現較大波動，較大的張力波動必然引發產品厚度的較大波動，進而無法有效保障帶鋼的斷面形狀，往往呈現出不同的浪形。因此，有必要對軋制時張力波動情況進行有效控制，不斷優化一級系統內張力，通常將前三架機架間的張力控制在10-39.2噸之間，將第三和第四機架間的張力控制在10-34噸，將第四和第五機架間張力控制在7-35噸之間，同時在積分增益系數不變的情況下對比例增益系數進行調整，并調整NTC5Tenr修正量的限幅，以控制在25%左右為宜，對張力的波動情況進行了有效控制，使得軋制過程更為穩定，成品板形質量更高。②壓下率限定。在軋制過程中，當壓下率大于等于10%時，帶鋼出現荷葉邊的概率就上升至六成左右，為了充分發揮5機架的平整作用，有效避免軋制力突然增大或機架壓下率突然增大對帶鋼板形的影響，應合理設定各機架的壓下率。同時合理限定機架間的相對壓下率，也就是前后兩架機架出口厚度的差值，通常將前三個機架的壓下率控制在45%以下，第四個機架的壓下率控制在35%以下，第五機架的壓下率控制在10%以下，壓下率達5%為理想值。③速比優化。對張力及壓下率進行有效控制，可以通過對機架間速比范圍進行合理調整而得以快速實現，張力及壓下率的準確率直接受到給定范圍準確率的影響，精準的速比范圍能夠有效提升張力及壓下率的準確性，軋鋼時所需動態調整就越少，軋制狀態就越穩定。同時，結合張力及壓下率要求合理限定機架間速比控制，將1-4機架間速比控制在0.5-0.94之間，將4和5機架間的速比控制在0.85-1.05之間，對速比進行有效控制能夠實現對機架間張力的有效控制，即使對軋制模型軋鋼進行更換，也不會出現失張或斷帶的情況，以更準確地計算機架間PLG模糊控制秒的流量。

（3）表面質量控制。根據新軋制模型的軋制輸出規程，軋鋼過程中的過小的末架軋制力會引發帶鋼表面缺陷問題，出現劃傷或劃痕。軋制液的潤滑度直接受到軋制液中油濃度的影響，因此，要保持軋制液的潤滑性，必須確保軋制液中的油濃度保持在一定水平。過高或過低的油濃度都會對軋機性能造成不良影響。就本套軋機設備而言，分別由三套乳化液系統組成，且各系統中所需油濃度也有所區別，1機架主要有A系統供液，2-4機架主要由B系統供液，5機架主要由C系統供液。其中，A、B系統的乳化液濃度以2.6-3%為宜，C系統的乳化液以1.0-1.5%為宜，對軋制油濃度進行調整，確保5機架以合適的摩擦系數進行軋鋼軋制，適當降低軋制力，能夠對帶鋼表面起到一定的保護作用，不至于過度潤滑或潤滑不足，進而對軋機主電機負荷進行有效調整，促進機架負載平衡功能的充分發揮。

隨著軋制過程中軋輥的轉動，乳化液容易出現飛濺現象，并通過輥縫流向出口，由此而導致C系統乳化液出現高濃度現象，可以將擋液板安裝在4和5機架之間，將隨輥子及輥縫導出的乳化液再導回B系統，確保C系統乳化液濃度保持在一個相對合理的水平。對于4、5機架間的穿帶導板，進行合理的抬起和落下設置。根據實證結果可知，當實際抬高高度較原設計低100毫米時，就不會對帶鋼的質量及穿帶效果產生直接影響。也就是說，在機架間固定穿帶導板不會影響生產的正常開展，并且當機架間出現斷帶時，能夠有效防止帶鋼的下串，有利于及時處理斷帶故障。在固定穿帶導板的基礎上在4機架上進行下擋液板的安裝，對帶鋼下表面乳化液進行合理導流。受重力影響，帶鋼下表面乳化液自然回落到4機架中，但處于帶鋼上表面的乳化液則可能直接落到帶鋼表面之上，并被帶入5機架系統。為了確保C系統油濃度的穩定性，可以將壓縮空氣吹掃梁安裝在4機架出口上，對帶鋼上表面乳化液產生吹動作用，進而將乳化液帶回B系統。

圖1 帶鋼荷葉邊缺陷

圖2 優化后所軋帶鋼板形情況

（4）分段冷卻精細冷卻的綜合控制與優化。在5架入口上安裝連軋機軋輥冷卻裝置，以上下對稱的方式對工作輥和中間輥中間的位置進行噴射，每個冷卻區域與測量區域一一對應，每個乳化液噴嘴均在控制閥控制下進行噴射，板形控制系統對閥的開啟進行控制，充分利用板形控制系統對熱平直度進行檢測，并冷卻量進行合理調整，降低板形局部出現缺陷的概率。

根據測試的熱平直度調試每個區域噴射冷卻液的噴嘴，并根據板形的實際生產效果對噴嘴開啟控制情況進行調整，持續優化分段冷卻操作，確保在連軋機正常生產的情況下降板形缺陷降到最低，進一步提高軋后鋼板的平直度，以國內先進水平為參考標準和目標持續進行優化提升。下面兩幅圖顯示的分別是有無缺陷的鋼板。

3 關鍵技術、創新點

在全面分析唐鋼冷軋部控制系統、工藝、軋制模型等的基礎上，探求了影響連軋機薄規格成品缺陷的原因，指出影響缺陷的主要因素，并提出針對性解決措施。本研究實現了如下技術和創新。①嘗試并成功開發了軋制模型。②由于系統中的加密數據在現有模式下是無法修改的，故本研究重點就模型改良及參數優化進行了研究，對機架間壓下率、張力、速比等做了限定且取得明顯成效，有效化解了軋制過程中存在的缺陷問題。③對鋼種計算系數做了優化，且通過該研究實踐所獲得的參數可以被原系統認可并運用，便于進行參數系統動態優化。④對于軋制過程中出現的帶鋼表面劃傷或打滑問題，主要通過工藝或軋制規程的優化得以有效解決，降低了軋制過程中出現缺陷的概率。

4 結語

有效解決了帶鋼厚度低于0.5毫米時連軋機軋制成品的缺陷問題，形成了相應的軋制模型，為批量穩定生產薄規格產品提供了有效保障。對一級中的壓下率、速比、張力等參數進行了優化，實現了普通鋼種生產斷帶率的有效降低，基本實現了30%的降幅，為其他鋼種的穩定生產提供了有效參考。經過技術與人力的大量投入，唐鋼冷軋部的相關研究取得明顯成效，薄規格光面軋制技術再上新臺階，成為行業的領先，有效降低了軋后鋼板板形的缺陷率，樹立了良好的品牌形象，極大地拉動了公司利益的提升。