熱軋精軋機標定異常的原因分析

張國臣，葛金朋，石麗霞

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063000）

隨著鋼鐵行業技術水平的不斷提高，鋼鐵產能進一步拉升，各鋼廠生產線都在圍繞產能釋放、提質增效方面做工作。提高產能首先要壓縮停機時間，而日常停機時間可控部分最主要的就是換輥時間，軋機標定是換輥后的主要一項工作，標定異常及失敗會影響整個換輥時間，所以提高標定成功率是縮短換輥時間的一項重要措施。

1 軋機標定

1.1 精軋機介紹

熱軋精軋機采用四輥結構，上下兩根工作輥，上下兩根支承輥，采用工作輥傳動。壓下系統為液壓控制，上支承輥上方操作側和傳動側各一個HGC缸，用以輥縫調節。每個軋機有上下階梯墊系統，根據不同輥徑計算出投入的階梯墊，能較大范圍調整輥縫。軋機從上到下的設備依次是：上階梯墊板～HGC缸～上支承輥～上工作輥～彎竄系統～下工作輥～下支承輥～下階梯墊板～壓頭測量系統。

1.2 軋機剛度

在軋制過程中，帶鋼受軋輥作用產生塑性變形，工作機座受帶鋼的反作用力則產生彈性變形，此彈性變形會導致軋機的輥縫發生變化，最終導致軋件尺寸發生變化。

圖1 機座彈性變形曲線

機座彈性變形分為軋輥的彎曲變形和除軋輥彎曲變形外的各受力零件的彈性變形兩部分。表示機座彈性變形與軋制力之間關系的曲線稱為軋機的彈性曲線，如圖1，彈性曲線起始段是一段曲線，是軋機各部件之間存在一定的間隙和接觸不均勻的緣故。隨著軋制力的增大，彈性曲線的斜率逐漸增大，當增大到一定數值后，彈性曲線可近似看成一條直線。在實際軋制過程中，軋機工作在直線段范圍內，因此，通常將直線部分的斜率稱為軋機的剛度系數C，或稱為軋機剛度模數，其中C=△P/△f。

1.3 軋機標定意義

實際生產中，機座各零件間存在的間隙和接觸不均勻是不斷變化的，即彈性曲線非直線部分是經常變化的，為了消除彈性曲線中非直線部分的影響，就需要對軋機進行標定即零位調整，以一定的軋制力P0對軋輥進行預壓靠，將此時的軋輥輥縫記為零，稱為人工零位。如果軋制力為P，則軋出的帶鋼厚度h可以用以下公式表示：

式中：S0—人工零位時的輥縫；P0—預壓靠軋制力；C—軋機剛度系數

在實際生產中，需要在標定過程中確定軋機的彈性變形量，繪制出彈性變形的曲線。通過曲線修正提前彌補變形量來保證軋機輥縫與產品厚度的命中率。

1.4 軋機標定步驟

在軋機輥縫標定為零輥縫之前，位置控制采用液壓缸實際伸出長度的絕對位置進行計算，零輥縫位置標定后采用輥縫相對位置進行控制，一般軋機標定步驟為：HGC缸快開～磁尺清零～復位輥縫下壓至10mm～壓頭清零～輥縫繼續下壓到2mm～轉壓力控制壓到設定的某軋制力～判斷總偏差及兩側軋制力偏差，同時檢測兩側位置偏差～符合要求范圍軋機開始轉車～輥縫繼續下壓壓到設定的標定軋制力～判斷總偏差及兩側軋制力偏差～符合要求標定清零～抬輥縫到設定位置。

2 標定異常的原因及控制措施

通過總結實際生產中遇到過的標定問題，分析標定異常的原因主要有如下幾方面：

（1）HGC缸磁尺偏差大或壓頭故障。精軋機每個機架操作測和傳動側兩側各一個HGC缸，每個缸入出口各一個磁尺，用伺服閥進行控制，控制可以分為壓力控制和位置控制兩種模式。

在位置控制時，HGC缸行程由磁尺進行測量，標定中計算出零輥縫時對應的液壓缸的絕對位置，再以此位置為標準就可以根據液壓缸的相對位置計算出實際輥縫，生產中若4個磁尺檢測偏差大于設定限值就會報警出現標定異常。磁尺檢測偏差大一方面是設備間隙導致實際位置偏差大，另一方面是磁尺跟蹤不同步。實際生產中應利用檢修或設備強化時間檢查消除設備間隙，磁尺跟蹤不同步時及時處理或甩掉跟蹤性不好的磁尺。

在壓力控制模式時，壓下力的測量可以選擇位于機架底部的壓頭測量，也可以選擇用液壓管上安裝的壓力傳感器即油壓間接測量，兩種測量方式由于受力不同，在標定中要采用不同的拋重方式，用以標定軋制力測量系統的零點。正常情況下一般都采用壓頭進行測量，壓頭測量不準確在實際軋鋼時會反映出軋制力的異常，兩側的軋制力偏差會異常增大，空載時不歸零等。在壓頭出現故障時，可選擇油壓代替，并利用檢修對壓頭進行校準或更換壓頭。

（2）軋輥輥徑出錯。裝新輥之前要將軋輥輥徑傳入一級，用來計算上下階梯墊使用墊數，如果軋輥輥徑出錯與實際不符，會出現輥縫壓靠過程中提前檢測到軋制力或HGC缸到最大行程依然沒有檢測到軋制力的現象，從而導致標定異常。所以備輥時以及換輥前要認真核對軋輥數據，有異常及時處理，保證軋輥輥徑及其他軋輥數據準確。

（3）軋輥圓度差。軋輥圓度差會導致標定過程中出現軋制力周期性波動，從而出現軋制偏差超出設定要求范圍，導致標定程序無法正常進行，標定失敗。此現象可以通過監控標定過程軋制力曲線判斷確認，如果確定是此原因造成標定異常，就需新換一套工作輥。日常軋輥磨削精度必須要有保證，否則易出現此類問題。

（4）輥系中有異物。輥系異物主要存在于軋機上下階梯墊、HGC缸與支撐輥接觸面以及工作輥上下軸承座間。輥系中存在異物會導致位置或軋制力偏差大，通過標定時的相關曲線能判斷出哪側存在異物，后續再現場確認具體異物存在位置。日常生產中需及時做好各接觸面的清潔工作，通過技術改造如增加階梯墊吹掃水、下支撐輥擋水布等減少階梯墊異物的產生，備輥時檢查確認好軸承座上是否存在異物。

（5）下支撐輥水平度。下支撐輥水平度如果比較差，即傳動側與操作側標高差較多，與某側存在異物表現類似，最終也會導致標定異常。出現水平度差的原因主要有下支撐輥提升下降不同步、階梯墊位置不準、某側存在異物或支撐輥軸承座差異。應利用檢修對各機架進行測量，超標的要及時排查原因并處理，確保下支撐輥標高符合要求。

（6）HGC缸伺服閥控制狀態。每架軋機液壓控制回路采用雙伺服閥控制，伺服閥輸出異常會導致輥縫動作異常，在輥縫打開和關閉時，出現超時和位置偏差現象，標定也會異常停止。

每架軋機伺服控制有四種選擇模式，MAIN、STANDBY、A-B以及B-A，可根據伺服控制狀態選擇相對穩定的控制模式，從而保證標定正常進行。

（7）軋機系統故障或手動干預。軋機介質、傳動等系統存在故障，也會導致標定無法進行。在標定過程中，任何手動的干預都會導致自動標定的失敗。在日常生產中，設備系統穩定是前提，必須加強日常設備維護，保證各設備精度。操作人員嚴細操作，避免出現操作失誤。

3 結語

軋機標定成功與否取決于整個軋機系統的穩定與設備高精度。輥系精度不夠、測量系統故障、接觸面不光滑有異物等都會導致標定異常，只有熟知軋機標定具體流程，保證標定每個步驟正常進行，才能保證標定成功。保證位置傳感器及壓力傳感器、壓頭等檢測設備的性能與精度，是軋機準確標定的前提條件。日常通過對標定異常原因的分析總結，加強設備維護與間隙管理，不斷提高標定成功率，有助于提升軋制穩定性，提高生產效率。