熱軋帶鋼寬度精度的控制

張明正（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵熱軋板公司1 750 mm軋機于2005年開始籌建，于2007年8月全線熱試成功。自投產以來，由于寬度問題，造成了大量的二級品。在當前嚴峻的鋼鐵市場形勢下，產品的質量是贏得市場的重要因素。寬度是熱軋帶鋼質量的一項重要指標，也是熱軋自動過程控制的主要指標之一，而粗軋出口寬度控制的準確與否直接決定了帶鋼成品的寬度精度。在實際生產過程中，通過分析二級品產生的原因，對影響帶鋼寬度的各種因素，如長時間停軋后恢復生產、來料板坯的形狀、軋制計劃編排、短行程功能等不斷優化、改進，從而提高了成材率，提高了經濟效益。

1 停軋對寬度的影響

天鐵1 750 mm熱連軋機組粗軋區由1臺粗軋機組成，包括立輥軋機和水平輥軋機，精軋由7個機架組成。寬度的控制主要集中在粗軋中間坯的寬展，精軋的自然寬展，以及寬度的自學習。中間坯寬展由立輥擠壓后進行軋制產生的寬展與水平輥軋制時產生的寬展組成；偶道次軋制時，立輥打開，只有水平輥軋制時產生的寬展。

停軋包括計劃內停軋，如更換立輥、精軋工作輥，以及故障停軋，如精軋堆鋼等。當粗軋立輥和精軋軋輥軋制到一定公里數后，就必須更換磨削好的軋輥；當設備故障、處理堆鋼等需要的停機時間過長，再次恢復生產時，現場的工況已發生較大變化。此時L2數據庫中現存的寬度自學習系數不適合新換輥和當前的現場狀態，停軋前的寬度自學習系數用在重新開軋的板坯計算中，會出現帶鋼整體超寬或超窄的現象，需要通過一段時間的軋制，寬度系數才能得到適合當前生產狀態的數據。正是由于這個原因，使得對寬度控制出現周期性變化。圖1為精軋換輥后開軋第一卷的寬度曲線。

通過對每次換輥后和故障停機恢復生產后的寬度質量曲線和相關數據進行分析，找到寬度變化的趨勢，分析寬度補償的方法，調整軋制規格來降低恢復生產的前幾塊帶鋼的寬度缺陷，減少二級品和廢鋼的數量。

2 板坯寬度的影響

圖1 精軋換輥后開軋第一卷的寬度曲線

在實際生產過程中，曾經出現如圖2所示的寬度曲線。由于粗軋前沒有側寬儀，不能得到具體的板坯寬度數據，只能通過查看板坯在粗軋區域過程控制系統（簡稱L2模型）設定的立輥軋制力、側壓量、中間坯溫度數據，以及現場實際反饋數據，并將出現寬度異常的中間坯數據與粗軋軋制正常的數據進行反復對比分析，結果發現來料板坯的寬度不規則，波動較大，有的成楔形狀態。

圖2 處理精軋堆鋼后開軋第一塊的寬度曲線

為了降低庫存和成本，對出現的楔形坯進行試軋和分析，一方面加大對連鑄楔形坯的攻關，使得板坯同板寬度波動量減小，楔形坯的數量也明顯減少；另一方面，在楔形坯裝入加熱爐之前，對楔形坯的寬度數據進行合理的參數調整，同時發現裝爐時楔形坯的頭尾朝向也很重要。經過生產數據分析，寬度指標有所提升，但是模型的參數不是獨立存在的，長期修改將影響整個模型的穩定性，仍需加強對來料板坯寬度的監控。

3 模型對寬度的影響

熱軋過程控制系統（簡稱L2模型）中的自學習功能會對實際寬度與L2模型計算的寬度進行比較，進行自學習計算，用新的自學習系數對模型進行修正，保存在L2數據庫中，用于下一塊板坯的軋制計算。如此反復，模型精度越來越高，從而實現寬度指標的達標。

保存在L2數據庫數據表中的寬度自學習系數，如表1所示。該表是根據鋼種和寬度規格而創建的。在實際生產過程中存在3種情況：等寬軋制，即目標控制寬度與板坯寬度相等；減寬軋制，即目標控制寬度小于板坯寬度，一般減寬量為10、15、20 mm等；增寬軋制，即目標控制寬度大于板坯寬度，一般增寬量為5、10 mm等。但是L2數據庫中不區分這3種軋制情況，在實際生產中使用的是相同寬度自學習系數表對帶鋼進行控制。

表1 各鋼種的寬度系數表

例如在軋制Q355B時，先軋制規格為減寬20 mm，目標值為1 500 mm×11.75 mm，在生產的過程中，寬度自學習系數隨著每一塊帶鋼的軋制情況不斷學習、修正，并保存在數據庫中，并用于下一塊同鋼種、同寬度規格范圍的帶鋼計算。之后再次生產Q355B時，為等寬軋制，目標值為1 500 mm×9.75 mm。此時生產使用的寬度自學習系數為上次減寬軋制Q355B最后一塊帶鋼后的系數，這樣就造成寬度超窄，需要經過多塊帶鋼軋制，自學習系數才能達到適應當前生產狀態值，由此產生多塊寬度缺陷的二級品。

L2模型已經封裝，對其進行優化的空間受限。通過對相關生產數據和寬度曲線多次的觀察和分析，增加手動修改寬度自學習系數的畫面，由操作人員根據現場生產情況手動微調該參數，縮短學習時間。

在投產初期，軋制的鋼種牌號和規格有限，數據庫中對寬度自學習系數的劃分比較粗略。隨著生產規模的擴大，為了滿足新品種鋼的開發和客戶對不同寬度規格的需求，經過分析和數據準備，在軋線的年修期間對各鋼種的寬度系數進行整理和詳細細化。表1為Q355B細化后的數據，寬度間隔10 mm為一檔，從而減少寬度自學習系數相互干擾，提高了寬度的控制精度，為軋制計劃的編排提供了空間，擴展了不同寬度規格的生產能力，提高了成材率。

通過對軋制計劃編排進行優化，尤其是同鋼種、同規格進行等寬和減寬軋制相互轉換軋制時，適當編排過度材的規格，避免規格轉化跨度過大，給寬度自學習系數必要的調整時間，減少成品出現寬度方面的質量異議。

4 短行程控制的優化

4.1 短行程控制原理

短行程控制（SSC）是寬度控制的一項重要功能，是提高帶鋼成材率的一項先進技術。短行程原理如圖3所示。SSC為了克服立輥軋變時出現的頭尾失寬的現象，需要通過動態改變立輥輥縫，通過減少對軋件頭尾部的壓下量來對失寬量加以補償。對軋件頭部而言，立輥的短行程控制是在軋件進入立輥之前，先按照預設定的模型把立輥輥縫開口度加大，當軋件咬入立輥后隨著軋入長度的增加，沿設定的短行程曲線逐步減小立輥的開口度到正常值。當軋到軋件的尾部時于此相反，立輥開口度由正常值逐步打開到短行程曲線的目標值。立輥短行程控制的效果是補償頭尾失寬，保證最終產品有較高的寬度精度。

圖3 短行程控制原理圖

短行程模型計算必須的參數如下：短行程長度、短行程深度及Shape系數。

頭尾短行程曲線參數A0，S，K，L的說明如下：A0為短行程曲線在0位的值；L為短行程曲線長度；K分別為最大和最小導數的位置；S為短行程曲線在K點的值。

決定參數A0、S、K、L的影響因素有：板坯寬度寬度壓下、板坯化學成分。

短行程曲線頭尾部分分別對應兩個連接的多項式。第一個多項式最大次數為2，第一個多項式最大次數為3。

多項式P1（x）用于0到K對應弧計算，P2（x）用于K到L對應弧計算。ai和bi是分別是0到K對應弧的系數和K到L對應弧的系數。

4.2 短行程的優化措施

在投產的初期，短行程的控制功能并未得到充分的發揮，以致生產的帶鋼頭尾寬度超差嚴重，二級品較多。為了充分發揮短行程的控制功能，多次對常用鋼種進行測試，結合短行程控制原理，分別對測試帶鋼的中間坯頭部和尾部進行相應測量，確定短行程參數A0、S、K、L，通過數據分析和研究，得到適合某鋼種和板坯規格的短行程參數，并存在數據庫中。表2為SS400三個寬度區間上頭尾A0、L K、S的值。

在L2的操作界面上增加短行程參數的調整界面，操作人員和相關技術人員可以對參數進行微調。取得效果后，逐步對其他鋼種的短行程參數開展調試，逐漸減少因帶鋼頭尾超差而產生的二級品。圖4為SPHC（1 500 mm×4.75）短行程參數優化前后的對比曲線。

通過對短行程功能的優化，操作人員可以根據實際生產情況在線調整短行程參數來改善帶鋼頭尾形狀，降低缺陷卷的發生率，減少在精軋入口處的切頭、切尾損失，提高成材率。

5 其他影響因素

天鐵熱軋采用兩座不同廠家設計的加熱爐，兩座爐子的燒嘴位置、煤氣流量等不相同，直接導致加熱性能不同。加熱爐生產時多為兩座爐子交替出鋼，所出板坯溫度相差20℃左右，對寬度控制模型的穩定計算產生一定的影響，自學習系數波動較大，影響寬度控制的精度。

表2 數據庫中的短行程參數

圖4 短行程參數優化前后帶鋼寬度對比

影響寬度精度的因素還與軋制速度、機架間冷卻、中間坯溫度、卷取張力、機架間帶鋼張力等有關，各因素之間相互作用。因此要保證每個環節的正常運行，監控每個影響因素，并及時采取措施，減少帶鋼全長寬度的偏差，提高產品質量。

6 結語

在鋼鐵行業市場競爭激烈的今天，產品的質量是企業生存和發展的動力。通過對上述問題的分析和優化，使熱軋帶鋼的寬度精度得到了顯著提高。現場的生產工況是不斷變化的，對于出現的新問題，還要不斷探索、優化，提高帶鋼寬度控制的精度和成材率，實現降本增效。