熱軋中厚板預矯直機改造及應用

武志強

（東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室 遼寧沈陽110000）

1 前言

近年來，隨著工業的發展，用戶對鋼鐵產品質量要求越來越高，尤其是應用于汽車、家電、工程機械等行業的高品質的中厚板，對于鋼板不平度的要求極為嚴格，也是市場競爭力的體現，良好的板形可以提高生產效率，減少后續的挽救處理，降低成本。同時伴隨著中厚板工藝設備的改進，高品質鋼板的生產，鋼板不平度缺陷如橫向瓢曲、縱向瓢曲、波浪式瓢曲，翹頭扣尾等板形問題日益突出［1］。矯直質量就成為各個鋼廠急需解決的問題，再加上工業自動化水平逐漸提高，自動化替代人工操作經驗也是大勢所趨。國內某鋼廠在大修期間進行技術升級改造，對矯直機位置進行了遷移，并升級改造自動化系統，取得了良好的效果。

2 國內外矯直技術的發展現狀

國外的矯直技術發展較早。1905年，英國研制出第一臺輥式矯直機。隨著科學技術的不斷進步和發展，世界上一些著名的矯直機制造商，比如德國SMS，意大利FEMI，日本的三菱重工（MHI），DANILIE公司等推出第三代矯直機，其特點是剛度高、自動化和全液壓，可達到更好的矯正效果［2］。TMCP技術在1975年以來得到了許多鋼廠的廣泛應用，矯直機在性能、強度、自動化水平等方面都必須滿足更高的要求。例如，日本三菱、SMS、VAI、DANILIE等公司已經開始生產全液壓輥式矯直機來適應新的工藝生產要求［3］。

國內矯直技術起步較晚，但發展迅速［4］。從技術水平上看，第一代：制造時間較早的二重熱矯直機，主要用戶為在2800mm以下的中板廠，如天鋼2300mm中板廠，濟鋼2500mm中板廠、鞍鋼2800mm中板廠等。第二代：主要引入西馬克公司的HPL（高性能矯直機）矯直機，矯直機的主體委托給國內矯直機廠家，但不掌握核心技術。其技術特點為全自動、全液壓、高強度。第三代：國外公司設計的矯直機主要用于寬厚板，其核心技術是VAI、DANILIE和SMS技術［5］，寶鋼5000mm厚板、鞍鋼4300mm厚板、沙鋼5000mm厚板，南鋼5m寬厚板矯直等都采用此類技術。圖1為矯直機示意圖。

圖1 矯直機示意圖

3 設備介紹

該廠將原1＃矯直機進行遷移，在新的設計位置按預矯直機的形式進行安裝，新的工藝布置圖如圖2所示。預矯直控制系統的主要功能包括：主傳動系統；立輥速度控制；壓下裝置的AGC控制（包括輥縫、傾斜和擺動）；矯直壓力超限保護控制；導入輥位置控制；換輥驅動控制。

圖2 生產線工藝布置

型式：四重式可傾動十一輥可逆熱矯機

鋼板矯直溫度：500℃～800℃

矯直鋼板尺寸：4.5mm～40mm×1000mm～2800mm×4000mm～28000mm（設計能力）

矯直 速 度：0.5m／s～1.5m／s（空 過 速 度2.5m／s）

矯直輥數：11個

最大開口度：250mm

矯直輥徑：Φ250mm～Φ240mm×3000mm

輥距：260mm

支承輥徑：Φ250mm×390mm

前后導輥徑：Φ312.5mm×3000mm

壓下速度：5mm／s

矯直壓力（Max）：8000kN

下輥座裝置傾動量：±9mm

4 自動化控制及應用

自動控制系統采用二級服務器矯直模型、一級PLC自動控制、交流變頻主傳動控制、伺服壓下實時跟蹤控制、人機界面、物料跟蹤檢測、過載保護等控制技術，通訊控制網絡用以太網、PROFIBUS-DP等，提高設備運行的自動化程度和可靠性。圖3為HMI主界面。

圖3 HMI主界面

主傳動和壓下進行互鎖，防止主傳動和壓下電機同時動作。當在軋機軋鋼到第二道次時，預矯直機進行預擺動，輥縫根據目標厚度擺動到目標位置。當預矯直機正在矯直時則不進行預擺動，在軋機拋鋼時預矯直機根據鋼板的實際厚度和設定的壓下量進行精準擺動，擺動到設定位置。在鋼板到達預矯直機前時，執行預矯直機的穿帶速度。當鋼板頭部位置通過預矯直機后，執行超快冷速度。當鋼板到達預矯直機前輥縫還未擺動到位，鋼板停在預矯直機前，等待預矯直機輥縫動作到位時再進入預矯直機進行矯直。圖4為主傳動系統使能。

圖4 主傳動系統使能

二級控制系統接收鋼板的PDI信息，包括鋼種、厚度、寬度、長度、溫度、化學成分等，根據這些信息進行模型計算。矯直模型預先設定矯直機輥縫，并且完成矯直輥速度、矯直力、矯直力矩等矯直參數的計算設定。二級將設定值發送給一級基礎自動化，一級基礎自動化對鋼板矯直過程進行控制、實施和實時調整，實現了鋼板矯直全過程的自動完成，在完成后進行數據記錄。圖5為二級模型控制圖。

圖5 矯直機二級模型控制圖

經過預矯直機后，鋼板較為平整，再經過冷卻、熱矯直機進行處理，可以滿足生產需求，陸續生產了16mm～20mm，X70管線鋼，Q355合金減量化鋼板，不平度符合交貨要求。

5 結論

通過對預矯直機的遷移，合理布置了預矯直機的位置，通過自動化控制，具備了良好的控制水平，相繼生產了如管線鋼等一些高品質鋼種，滿足交貨要求，增強了企業的競爭力。