1700罩退平整機輥縫標定過程研究

侯延偉

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司 鍍錫板事業部，河北 唐山 0663000)

0 前言

平整機軋制線應保持在一定高度，更換工作輥或支承輥后，需要進行軋制線標定及無帶鋼標定[1-5]。通過標定獲得壓下缸的參考零位，進而計算輥縫大小、傾斜值大小，為位置控制、延伸率控制提供基礎[6-8]。本文對1700罩退平整機輥縫標定過程及無帶鋼標定典型故障進行了分析，給出了相應的解決方法和技術標準。

1 1700罩退平整機設備及工藝

1.1 1700罩退平整機設備

1700罩退平整機是首鋼京唐公司冷軋廠罩式退火車間內建設的一套四輥平整機組，該機組主要平整罩式退火未平整產品及待二次平整的浪形缺陷產品，平整后成品的厚度為0.4～2.5 mm，成品的寬度為750～1580 mm，設計年產能63.5萬噸。

該機組主要包括：開卷機、入口張力輥、單機架四輥平整機、出口張力輥、卷取機等設備。為保證工藝先進性，機組配置了張力計、激光測速儀、壓力傳感器、高精度位移傳感器、CPC裝置、稱重裝置等測量儀器。機組采用濕平整生產模式生產[9]，機架配有全液壓壓下自動控制系統，具備恒壓力控制、恒延伸率控制和位置控制等功能[10]。

1700罩退平整機的支承輥和工作輥為平輥輥型，生產過程中，工作輥、支承輥高速轉動，靠摩擦力使帶鋼沿軋制方向運動。工作輥與支承輥之間以及帶鋼與工作輥之間的摩擦導致軋輥磨損，工作輥表面粗糙度相應降低。為使軋輥循環使用，同時保證生產順穩，需要將下線的工作輥、支承輥進行磨削打毛，隨后將修復過的工作輥、支承輥重新裝入平整機使用[11-13]。工作輥或支承輥直徑在換輥后發生變化，不但需要調整機架內斜楔的高度，使軋制線高度恒定，還需要進行無帶鋼標定以保證壓下缸的位置及壓力控制精度，避免出現軋制參數異常的情況[14]。生產一段時間后發現，該機組經常在無帶鋼標定過程中報出標定故障錯誤。

1.2 無帶鋼標定工藝

1700罩退軋制線標定通過調整斜楔的高度來補償輥徑變化，軋制線調整裝置立面如圖1所示。

圖1 軋制線調整裝置立面圖

軋制線標定完畢再進行無帶鋼標定。無帶鋼標定流程如圖2所示。對輥縫大小換算的“零點”進行校正，分別找到正常軋制時平整機操作側、驅動側壓下缸直線位置傳感的基準[15]；對軋制力“標零”，在參數初始化過程中，將上次標定形成的絕對軋制力恢復為相對軋制力，并再次考慮新輥重、軸承座重和彎輥力、支承輥平衡力等對軋制力的影響因子，進行實際軋制力的轉換[16]。1700罩退平整機機組的接觸軋制力設定為750 kN。

圖2 無帶鋼標定流程圖

2 無帶鋼標定典型故障

經過一段時間的生產跟蹤發現，1700罩退平整機輥縫標定過程中存在問題。

(1)出現位置偏差超限故障。標定過程停留在第三步，即壓下到輥縫10 mm處，與第四步即軋制力標零，轉為軋制力控制之間，經過1 min的等待后報無帶鋼標定錯誤。

(2)出現軋制力偏差超限(>300 kN)故障。標定過程停留在第七步即檢查兩側軋制偏差，經過1 min的等待后報無帶鋼標定錯誤。

標定故障浪費了機組的生產時間，降低了機組的小時產量，也反映出該機組還存在技術問題需要攻關。

3 故障原因分析

3.1 位置偏差超限分析

軋制線調整裝置由斜楔及推動斜楔的液壓缸組成，位于機架的底部，如圖1所示。換輥時，液壓缸收縮，斜楔往左側移動，換輥小車及其上面的支撐輥降低至下限。在新輥裝入后，輥徑變小，為保持軋制線高度恒定，需要向右移動提升斜楔高度，補償輥徑變化[17]。具體做法是：由平整機組二級系統計算新裝入輥徑與最大輥徑的輥徑差，斜楔提升相應的輥徑差高度，保持軋制線高度恒定。

SP=BR1+WR1-BR0-WR0

(1)

式中，SP為斜楔提升高度；BR1為支承輥最大輥徑值；BR0為新支承輥的輥徑值；WR1為工作輥最大輥徑值；WR0為新工作輥的輥徑值。

二級系統內采集的新輥徑值由操作工手動輸入，容易產生輸入錯誤，一旦輸入錯誤就會使斜楔提升的高度計算錯誤，進而造成液壓系統執行錯誤。軋制線標定階段沒有限位檢測，此問題在軋制線標定階段不易被發現。

進入無帶鋼標定階段后，壓下系統的位置控制精度為0.01 mm，在輥縫值≤10 mm以及位置控制轉受軋制力控制處都有位置及壓力檢測[18]。實際輥徑與輸入輥徑的偏差≥10 mm時就可能造成設定位置達不到的情況。輥徑輸入值偏小會造成在輥縫為0～10 mm之間提前產生軋制力。輥徑輸入值偏大就會造成輥縫≤0 mm時即圖2第四步，軋制力標零，轉為軋制力控制時也無法檢測到軋制力。

另外，出于安全角度的考慮，換輥時，操作人員一般會在彎輥缸上墊一個高度>10 mm的墊塊，以防止液壓系統出問題時，支承輥意外下降，壓傷下面的工作輥或維修人員[19]。新輥插入機架開始標定后，若此墊塊漏取，壓下時存在機械卡阻，也可能造成壓下系統達不到設定值的結果，使無帶鋼標定過程顯示位置偏差超限錯誤。

3.2 軋制力偏差超限分析

支承輥使用一段時間后，在輥縫壓下至750 kN接觸軋制力時，如圖2第五步所示，經常出現驅動側軋制力與操作側軋制力偏差>300 kN的現象，出現無帶鋼標定中的軋制力偏差超限錯誤。

平整機組的支承輥和工作輥都是平輥輥型，輥面寬度方向沒有凸度變化[20]，正常情況下在調整兩側軋制力尋找傾斜零值過程中，不會出現兩側軋制力偏差>300 kN。為此，通過多方面進行核實：第一，排查兩側壓下缸壓力傳感器，發現壓力檢測設備無異常，但存在兩側壓力差異現象,排除了壓下執行系統、壓力檢測裝置故障；第二，對驅動側、操作側牌坊底座、斜楔裝置是否損傷進行了檢查，排除對異物粘附和結構損傷的懷疑；第三，通過反復更換不同的工作輥、支承輥，發現個別新工作輥及舊支承輥存在問題，確定了舊支承輥輥型及新工作輥軸承座裝配異問題，導致兩側軋制力偏差過大；第四，安排設備測量人員專門對1700罩退平整機組操作側、驅動側牌坊及斜楔裝置水平度進行測量，發現兩側高度偏差約0.4 mm；嚴重超出了設備精度所允許的高度偏差范圍。1700罩退車間所在區域屬于填海造地區域，出現此高度偏差初步懷疑與基礎沉降及安裝精度有關。此高度偏差又造成兩側壓下缸同步壓下時產生了軋制力偏差。最終，跟蹤排查確定了驅動側及操作側牌坊底座高度差過大及新工作輥軸承座裝配異常是造成軋制力偏差超限的根本原因。

4 改進措施

4.1 位置偏差超限改進措施

針對位置偏差超限問題，采取措施：對磨輥間輥徑測量記錄環節進行管控，要求測量輥徑值時，測量精度至0.01 mm并在輥票上清晰記錄輥徑實測值，給平整機組備輥時輥票連同軋輥一塊送至機組。同時，新軋輥裝入平整機機架前要求平整機組操作工現場核實輥號，防止將不同的軋輥混淆，平整機組主操崗位工人核實待裝軋輥輥號及直徑防止輸入錯誤。同時，新軋輥裝入平整機機架后，要求平整機組操作工再次現場核實輥號及工作輥彎輥塊、支承輥與工作輥軸承座之間是否有墊塊、異物，沒有異物才能通知平整機組主操崗位工人開始無帶鋼標定。

4.2 軋制力偏差超限改進措施

針對軋制力偏差超限問題，主要采取2項措施進行改進。

(1)減少操作側與驅動側牌坊底座的高度偏差，在下支撐輥軸承座與牌坊底座之間增加墊片，然后用水平儀測量支承輥輥面處的水平度，此處的水平值需要控制在0.02 mm/m以內。根據現場實況，通常情況下墊片的高度在0.35±0.1 mm范圍內就可有效消除高度偏差，進而減少軋制力超限現象。

同時，將支承輥的輥型由平輥改為可變凸度的輥型，支承輥中間位置處凸度設為260 μm。在輥縫壓靠時，支承輥中間位置凸度大，可以緩解邊部最先接觸造成的兩側軋制力偏差大的問題。該輥型服役28 000 t后實際輥面磨損情況如圖3、圖4所示，上支承輥PB10007磨損量為30 μm左右，下支撐輥PB10008磨損量約15 μm左右，磨損均勻整體受控，且不存在單側傾斜磨損情況，輥型更換后平整機組生產的帶鋼板形良好。

圖3 上支承輥磨損圖

圖4 下支承輥磨損圖

(2)對新工作輥軸承座裝配質量進行管控。若出現增加墊片的高度超過0.35±0.1 mm,但支承輥輥面的水平度還達不到0.02 mm/mm要求的情況，則認為新工作輥軸承座裝配質量存在異常，需重新備工作輥。

5 改進效果

采取本文措施后，實踐證明1700罩退平整機組無帶鋼標定過程中常見的位置偏差超限、軋制力偏差超限等問題得到了基本解決，設備的時間開動率得到了提高，機組的小時產量達到了75 t，為該機組的日達產創造了條件。

6 結論

通過分析1700罩退平整機標定過程及常見問題，得出結論：

(1)研究了1700罩退平整機組的軋制線標定過程及無帶鋼標定的具體步驟。闡述了該機組的概況及典型故障，提出了相應的改進措施。

(2)無帶鋼標定過程中，若發現位置偏差異常，應及時查看彎輥塊之間、工作輥軸承座與支承輥軸承座之間是否存在安全墊塊或異物卡阻，并進一步核實工作輥、支承輥輥號及輥徑值是否與實際相符。

(3)無帶鋼標定過程中，會因為平整機兩側牌坊底座基礎沉降不同、新工作輥軸承座裝配質量差等原因產生兩側軋制力偏差過大現象，此時應防止軋制力偏差>300 kN時造成斷輥事故。針對基礎沉降，可考慮在下支撐輥軸承座與牌坊底座之間增加墊片，1700罩退平整機組墊片厚度參考值為0.35±0.1 mm，使支承輥輥面處的水平度調整至0.02 mm/m以內，保證標定及生產順利。同時，也可以考慮將支承輥輥型由平輥改為凸度輥，1700罩退平整機組實驗了260 μm的凸度輥，緩解單側基礎沉降大對生產的不利影響，贏取更多生產時間，實踐證明改進后設備運行良好。