中厚板4 300 mm產(chǎn)線鋼板頭部蛇狀缺陷攻關(guān)與研究

馬鳴

摘 要：鋼板頭部蛇狀缺陷是鋼板頭部翹曲的一種，其形成有很多相互關(guān)聯(lián)的影響因素：鋼坯上下表面溫度，壓下系統(tǒng)的穩(wěn)定性、壓下量，主傳動(dòng)系統(tǒng)上下工作輥的機(jī)械特性，傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能等都是影響鋼板產(chǎn)生形變的因素，研究攻關(guān)過(guò)程中需要多專(zhuān)業(yè)配合解決，從多處進(jìn)行分析。本文依托4 300 mm中厚板產(chǎn)線鋼板“雪橇”頭蛇狀缺陷攻關(guān)項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)軋制過(guò)程進(jìn)行分析研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，從電氣自動(dòng)化方面入手優(yōu)化控制參數(shù)，有效降低鋼板“雪橇”頭蛇狀缺陷的產(chǎn)生，解決了4 300 mm中厚板產(chǎn)線生產(chǎn)中的鋼板“雪橇”頭蛇狀缺陷問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：軋制；板形；電氣自動(dòng)化控制

RESEARCH ON SNAKE-LIKE DEFECTS OF STEEL PLATE SLED HEAD IN 4 300 mm PRODUCTION LINE

Ma Ming

（ShanXin Software CO.， Ltd.? ? Jinan? ? 250101，China）

Abstract：There are many interrelated factors affecting the formation of the "sled" head： the temperature of the upper and lower surface of the billet， the stability of the screwdown system， the amount of screwdown， the mechanical characteristics of the upper and lower working rolls of the main drive system， and the performance of the drive control system are all factors that affect the deformation of the steel plate. In the process of research on public relations， it needs to be solved by cooperation of multiple disciplines and analyzed from multiple aspects. Based on the tackling project of snake-like defects of steel plate sled head in 4 300 mm plate production line， this paper analyzes and studies the rolling process， combines with the actual conditions of the site， optimizes the control parameters from the aspect of electrical automation， effectively reduces the snake-like defects of steel plate "sled" head， and solves the snake-like defects of steel plate "sled" head in 4 300 mm plate production line.

Key words：rolling mill;plate shape; eletricc-automatic control

0? ? 前? ? 言

中厚板在軋制過(guò)程時(shí)，要求鋼板頭部微微翹起，鋼板頭部位置呈“雪橇”狀，即具有“雪橇”特性，又被稱(chēng)為雪橇頭。這種類(lèi)似“雪橇”的向上彎曲將減少鋼板頭部鉆入輥道中的同時(shí)還會(huì)減少材料運(yùn)輸過(guò)程中的沖擊，降低輥道軸承上的負(fù)載。鋼板在軋制過(guò)程中頭部位置出現(xiàn)類(lèi)似蛇狀的缺陷（又被稱(chēng)為“S ”type head end），鋼板頭部先是出現(xiàn)翹頭，然后出現(xiàn)扣頭現(xiàn)象，究其根本是軋件在軋制生產(chǎn)過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力不均勻分布或者因金屬流動(dòng)特性導(dǎo)致其產(chǎn)生的非對(duì)稱(chēng)變形。鋼板頭部有兩種翹曲類(lèi)型：彎曲部分在頭部且向上稱(chēng)之為翹頭，頭部彎曲向下稱(chēng)之為扣頭。鋼板扣頭會(huì)導(dǎo)致鋼板離開(kāi)軋機(jī)機(jī)架，向后運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生跳躍，造成預(yù)矯直機(jī)無(wú)法正常矯直，影響軋制節(jié)奏，嚴(yán)重時(shí)鋼板頭部會(huì)扎入運(yùn)輸輥道中間，出現(xiàn)事故停機(jī)。

1? ? 鋼板頭部蛇狀缺陷原因分析

鋼板頭部出現(xiàn)蛇狀缺陷原因分析首先要從鋼板頭部為什么會(huì)出現(xiàn)翹曲入手。生產(chǎn)實(shí)際表明，軋件頭部彎曲現(xiàn)象隨工藝和設(shè)備參數(shù)的變化而發(fā)生較大的變化，比如隨轉(zhuǎn)速比、壓下率、來(lái)料厚度、鋼坯上下表面溫度、壓下系統(tǒng)的穩(wěn)定性或傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能等都是影響鋼板產(chǎn)生形變的因素。導(dǎo)致軋件頭部向上或向下都可能發(fā)生彎曲，軋件頭部彎曲的實(shí)質(zhì)是軋件頭部上下側(cè)延伸不均。從金屬質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度方面來(lái)講，軋機(jī)出口處上下側(cè)金屬質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平速度不對(duì)稱(chēng)，軋件頭部向延伸較小或水平速度較慢側(cè)彎曲。而鋼板上下側(cè)出口水平速度與軋機(jī)上下傳動(dòng)裝置線速度和上下輥前滑區(qū)域金屬延伸變形有關(guān)。因此，凡是影響變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)、變形抗力或上下傳動(dòng)速度不對(duì)稱(chēng)的因素，都會(huì)影響軋出的鋼板出現(xiàn)頭部翹曲[1]。

1.1? ? 軋制速度對(duì)鋼板頭部翹曲的影響

4 300 mm軋機(jī)由于輥徑不同，轉(zhuǎn)速相同，在軋制過(guò)程中被稱(chēng)為異步軋制。異步軋制又被稱(chēng)作為非對(duì)稱(chēng)軋制，指兩個(gè)工作輥表面線速度不相等的一種軋制方法。因其上下輥在軋制鋼板過(guò)程中線速度不同，導(dǎo)致鋼板上下表面前進(jìn)速度不一致。此時(shí)，軋制時(shí)變形區(qū)金屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)規(guī)律和應(yīng)力分布均有區(qū)別于同步軋制。慢速輥側(cè)的中性點(diǎn)向形變區(qū)入口側(cè)移動(dòng)，快速輥側(cè)中性點(diǎn)向變形出口側(cè)移動(dòng)。由于上下軋輥速度不同導(dǎo)致變形區(qū)內(nèi)上下表面的摩擦力方向完全相反，形成了“后滑區(qū)”、“搓軋區(qū)”和“前滑區(qū)”。因“前滑區(qū)”上下面金屬質(zhì)點(diǎn)的延伸率以及其出口流動(dòng)速度不一致，最后會(huì)導(dǎo)致鋼板頭部出現(xiàn)翹曲的情況。中厚板軋機(jī)正是利用這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)“SKI”功能，在軋機(jī)機(jī)架咬入鋼板之前對(duì)主傳動(dòng)上下輥的速度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)輥速差來(lái)控制鋼板頭部的翹頭或扣頭。

1.2? ? 鋼板頭部蛇狀缺陷產(chǎn)生原因分析

中厚板軋機(jī)有“SKI”控制功能來(lái)控制鋼板頭部扣翹，出現(xiàn)鋼板頭部蛇狀的缺陷的是因?yàn)椤把┣令^”軋制過(guò)程中出現(xiàn)向兩個(gè)截然不同方向動(dòng)作的結(jié)果，如圖1所示，A部分為“雪橇頭”向上，俗稱(chēng)為鋼板翹頭；B部分為“雪橇頭”向下，俗稱(chēng)為鋼板扣頭。通過(guò)分析采集到上下位主傳動(dòng)電機(jī)軋制過(guò)程的PDA數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：精軋主電機(jī)在咬鋼之前已經(jīng)達(dá)到L2計(jì)算的速度設(shè)定值，由于“SKI”功能起作用，為保證鋼板頭部保持雪橇狀翹頭，下位主電機(jī)的設(shè)定及實(shí)際速度要低于上位主電機(jī)，此時(shí)正常。在精軋機(jī)在咬鋼之后，主傳動(dòng)電機(jī)受到機(jī)架軋制力沖擊，主電機(jī)出現(xiàn)降速，此時(shí)下位電機(jī)速度小于上位電機(jī)，上工作輥負(fù)荷大于下工作輥，此時(shí)鋼板頭部同樣會(huì)因?yàn)樯舷螺佀俨钚纬煽垲^。此外，軋制過(guò)程中，精軋上下位電機(jī)在軋件頭部區(qū)域出現(xiàn)非常明顯的速度波動(dòng)。由于速度下降，“SKI”功能無(wú)法正確應(yīng)用。

2? ? 攻關(guān)解決

2.1? ? 主傳動(dòng)電機(jī)速度跟隨差問(wèn)題攻關(guān)

經(jīng)過(guò)對(duì)軋制速度曲線、加減速力矩、電力曲線等資料認(rèn)真分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)粗軋精軋主傳動(dòng)裝置參數(shù)存在部分優(yōu)化的空間，目前投用的主傳動(dòng)裝置參數(shù)使得電機(jī)特性調(diào)速性能較差，速度跟隨情況差，達(dá)不到L2系統(tǒng)下發(fā)的軋制速度限幅值。

首先檢查粗軋和精軋主電機(jī)的中的加速力矩補(bǔ)償：

其中：SM150的CFC塊TQA100是附加力矩的給定接口：

TQA100.X1，即TQ_ADD輸入是自動(dòng)化的附加力矩給定。

TQA100.X2，即TQ_CECO輸入是0。

TQA100.X3，即TQADD_LOB輸入是傳動(dòng)的力矩負(fù)荷觀測(cè)器。

TQA100.Y，即TQ_ADD輸出是所有附加力矩的輸出。

電機(jī)在加減速測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)所有來(lái)自基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的附加力矩補(bǔ)償輸出都是0，沒(méi)有起到加速補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，在傳動(dòng)裝置中通過(guò)調(diào)整參數(shù)增加P1496增加加速力矩補(bǔ)償后再次進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6。

從測(cè)試曲線上可以看出，隨著傳動(dòng)裝置參數(shù)中P1496加速力矩補(bǔ)償值從0逐漸增大時(shí)，主傳動(dòng)電機(jī)在空載轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，速度實(shí)際值與設(shè)定值的偏差越來(lái)越小，由此說(shuō)明此時(shí)主傳動(dòng)電機(jī)在加速時(shí)速度跟隨問(wèn)題有了極大改善。

2.2? ? 軋機(jī)主電機(jī)咬鋼速降問(wèn)題攻關(guān)

咬鋼速降問(wèn)題從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際軋鋼情況來(lái)看，傳動(dòng)里粗軋上輥的速度特性比下輥的速度特性稍弱，即面對(duì)同樣的負(fù)荷，上輥速降會(huì)比下輥速降稍微大一點(diǎn)，目的更利于雪橇頭功能完成。實(shí)際情況是鋼的上下表面溫差較大，上輥速降會(huì)比下輥速降大約小于2%左右。粗軋機(jī)上輥的咬鋼速降大概在6.5%，粗軋機(jī)下輥的咬鋼速降在4.5%精軋機(jī) 上輥的速降在6%以?xún)?nèi)，精軋機(jī)下輥的速降在4%以?xún)?nèi)。

精軋機(jī)部分鋼種咬鋼力矩電流達(dá)到95%。解決辦法是是在L1自動(dòng)化系統(tǒng)里增加咬鋼速降補(bǔ)償功能，即咬鋼之前增加一小部分轉(zhuǎn)速，在咬鋼過(guò)程中再把這部分增加的速度撤出，來(lái)彌補(bǔ)咬鋼速降。

3? ? 結(jié)? ? 語(yǔ)

“雪橇”頭形成有很多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的影響因素：鋼坯上下表面溫度，壓下系統(tǒng)的穩(wěn)定性、壓下量，傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能等都是影響鋼板產(chǎn)生形變的因素，研究攻關(guān)過(guò)程中需要多專(zhuān)業(yè)配合解決，從多處進(jìn)行分析。參數(shù)修改優(yōu)化之后，“雪橇“特性很好，避免了下扣類(lèi)事故的發(fā)生，避免了預(yù)矯無(wú)法咬鋼的情況，提高了軋制節(jié)奏，提高了成材率，對(duì)保護(hù)機(jī)前機(jī)后機(jī)械設(shè)備特別是主傳動(dòng)設(shè)備起到了顯著的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 程曉茹，胡衍生，李虎興，等.中厚板軋制軋件頭部彎曲預(yù)報(bào)模型[J].軋鋼，2001，（6）：9-11.

[2]? ? 宋耀華，張翔，王繼平，等.預(yù)防中厚板軋制頭部下扣途徑探討[J].武鋼技術(shù)，2000（4）：24-28.

[3]? ? 王廣科，孔偉，劉健，等.厚板軋制中翹頭原因分析及解決措施[J].寶鋼技術(shù)，2012（3）：47-51.

[4]? ? 張明智.SM150變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用及性能測(cè)試[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（10）：128-129.

[5]? ? 王立剛.利用負(fù)載優(yōu)化實(shí)現(xiàn)中板軋制翹頭控制[J].甘肅冶金，2012，34（5）：43-44.

[6]? ? 陳輝. 中板軋制過(guò)程翹扣頭形成機(jī)理及控制研究[D].安徽：安徽工業(yè)大學(xué)，2018.