熱軋帶鋼卷形控制分析
摘要：熱軋帶鋼卷形問題是影響帶鋼質量的重要因素。本論文針對熱軋帶鋼卷取過程中產生的卷形問題，從控制模型及工藝操作、設備管理因素等方面對各類卷形進行分析和研究，解決卷取卷形不良問題，提高成材率和經濟效益。
1 前言
卷形作為卷取區(qū)域重要和難控制的事項，如發(fā)生問題會影響后道工序能否正常的運行， 嚴重時會造成主軋線短時間的非計劃停機。卷形塔形在可處理范圍內時，可通過平整線、重卷線、 橫縱切線等精整線處理，但隨之增加額外成本，但 是，塔型在運輸過程中重心偏，造成運輸鏈、步進梁掉卷，砸壞設備，嚴重時影響正常生產。
2 卷形缺陷及產生原因
卷形不良的主要缺陷是塔形。塔形根據類型 分為內塔（ 頭塔） 、外塔（ 尾塔） 、中間塔（ 層間錯動、鋸齒） 三種。如圖 1 所示典型的卷形不良。
1）內塔：頭部內圈偏向一側嚴重，形成塔形。因來料跑偏嚴重或帶鋼頭部鐮刀彎，側導板夾持 糾偏，將中心線重新調回，產生塔形。助卷輥單側磨損嚴重或水平度不好，也會加劇塔形的產生。
2）外塔：尾部十幾圈范圍內，帶鋼偏向一側， 形成鋼卷尾部塔形。帶鋼尾部出精軋末機架后， 夾送輥兩側壓力偏差變大，側導板夾持不住帶鋼， 造成中心線跑偏形成塔形。
3）中間塔：鋼卷中間部分帶鋼兩側交叉錯動， 兩側不平整，形似鋸齒。因精軋末機架與卷取夾 送輥之間張力波動大、速度不匹配造成失張嚴重 使得帶鋼運行不穩(wěn)定，側導板夾持力不足，帶鋼在側導板之間游蕩、上下抖動。根據塔形產生原因可分為設備原因、工藝原因和操作原因。
2.1 設備原因
1）側導板對中度偏差大、磨損嚴重，造成夾持 不住帶鋼產生塔形；
2）夾送輥水平度不好、磨損嚴重，上下輥之間兩側輥縫不一致，易在卷取時產生塔形；
3）助卷輥、卷筒水平度偏差大、磨損嚴重，造成兩者之間輥縫偏差大，導致帶鋼頭部不能平行通過助卷輥而產生塔形；
4）卸卷小車托輥水平不好，定尾時產生塔形； 定尾完成后托輥鎖不住、鋼卷在小車上打滑都易造成塔形； 卸卷小車時序控制異常，也會造成 塔形；
5）檢測原件失真或異常。生產時頭部到達夾 送輥，系統(tǒng)未檢測到受載信號而沒有發(fā)出信號，或接收到受載信號，但分析處理時間過長，造成建張時序（ 助卷輥打開、卷筒漲徑） 錯誤和側導板第二 次短行程動作時序異常；
6）設備運行不穩(wěn)定：位置精度不好、液壓稀油系統(tǒng)故障、標定不準等；
7）電氣運行不穩(wěn)定：傳動連鎖保護不全、傳動不穩(wěn)定、控制元件故障、數據傳輸異常（ 轉矩、張 力、位置、壓力、速度、卷取溫度、跟蹤等） 、控制邏輯異常等。
2.2 工藝原因
1）精軋來料問題： 跑偏嚴重、鐮刀彎、S 彎、凸 度異常、楔形大、浪形、卷取溫度低等問題都會產生塔形；
2）側導板控制時序，兩側動作不一致會將帶 鋼頭部撞向側導板動作偏慢的一側，產生塔形；
3）側導板開口度設定不當，薄規(guī)格速度快，側導板動作速度恒定，開口度設定偏大，動作時間就偏長容易產生塔形。
2.3 操作原因
1）數據給定不合適，例如超前率、滯后率、張力等都會產生塔形；
2）設備點檢不及時、設備更換不及時；
3）技能差，未按規(guī)定操作、誤動作、監(jiān)控不及時、調整不及時等。
3 改進方法
設備和操作原因暫且不談，本節(jié)重點闡述工藝方法改進措施。
3.1 側導板開口度的設定及控制
側導板位于卷取機夾送輥前方，主要用于引導帶鋼進入夾送輥并對帶鋼進行對中和夾持，保證卷形的穩(wěn)定。側導板控制分為壓力控制和位置控制兩種控制模式。
3.1.1 開口度設定
主要分為以下五個階段：待機：XSG = B + S1 式中：XSG：側導板的計算機設定值，mm；B：帶鋼的目標寬度，mm； S1：一次短行程量，一般 S1 = 100mm。
1）在導板入口處檢測到鋼帶頭部后，兩側對 稱關閉至距導板兩側 30mm 處。XSG = B + S2（ S2 = 30mm） ；
2）帶鋼頭部到夾送輥處后，檢測到信號激活 二次短行程，通過短行程液壓缸開始運動，關閉導板固定鋼帶直至建立后張力；
3）建立后張力后，為防止伸縮，操作側導板位置應固定，傳動側導板移動到已測定的寬度位置。壓力控制通過傳動側側導板調整位置實現(xiàn)；
4）當帶鋼尾部進入夾送輥后恢復到待機設定值。
3.1.2 側導板的控制時序
為了避免位置跳躍，所有的設定值都是按一 定的斜率慢慢靠近的。手動干預和設定的斜率存儲在內部參數中，也可以變化。這些設定值被液壓缸的大和小位置所限制。如果沒有預先選擇操作模式，側導板的當前位置視為設定值。在自動位置模式下，入口側導板操作側參考 開口度為實際帶鋼寬度加上操作側和傳動側的短行程。如果沒有帶鋼在側導板之間，這個短行程作為一個附加值被應用。
一旦帶鋼頭部進入夾送輥，操作側關閉到帶鋼寬度的一半，然后保持位置控制。這個傳動側位置設定值將變成帶鋼寬度的一半減去一個可調整的值（10mm） 。如果傳動側碰到帶鋼的邊部，實際壓力增加到一個值，當這個值高于設定壓力值， 側導板會將壓力自動控制到計算的壓力。在壓力控制時序的過程，設定壓力值會根據操作側和傳動側實際壓力的偏差進行適應。如果帶鋼與傳動側建立一個橫向力，操作側檢測到的真實壓力有所減少，相對于傳動側的設定壓力偏差將增加。在壓力控制下，傳動側側導板的導向過程中，真實位置和設定位置的偏差是可控的。如果這個偏差超過計算值（ 導板使帶鋼褶皺） ，壓力控制不可用， 側導板將進行位置控制，并打開到帶鋼寬帶的一半。
當帶鋼尾部離開側導板前的熱檢并加上時間延遲，側導板將打開一個設定的短行程。當帶鋼尾部進入夾送輥前的熱檢檢測區(qū)域，側導板將會為下一塊鋼做準備。
3.2 夾送輥控制
操作工可根據夾送輥兩側壓力偏差，對拋尾后兩側壓力進行調整，防止兩側壓力偏差大引起帶鋼跑偏，提前調整兩側壓力進而改善卷形。
3.3 卷取張力設定
卷取張力對卷形的影響很大。張力設定：T = w × h × t 式中：T－總張力，N；w － 成品寬度，mm；h－成品厚度，mm；t－單位張力，N/mm2，單位張力根據二級系統(tǒng)中查表法計算得出，帶鋼厚度不同，單位張力也不一樣。 張力設定過大，會造成帶鋼局部拉伸變窄，超標會造成后道工序重卷將窄尺部分切除，影響成材率并增加成本。張力設定偏小，會造成卷取不緊，卷形不良形成面包卷、扁卷。程序設定為未卷鋼前有個較小的初始張力，建張后為恒張力卷取。在帶鋼尾部到 F3 時，拋尾減張力控制投用（－20% ～－40% ），避免末機架拋鋼張力變化大造成帶鋼尾部運行不穩(wěn)定。帶鋼尾部以一個較小的張力穩(wěn)定運行，直至卷取完畢。
3.4 超前率、滯后率設定
根據現(xiàn)場頭尾部卷形，調整超前率和滯后率。頭部卷不緊需要加大超前率，尾部松、卷不緊需要加大滯后率。數據給定：
1）熱輸出輥道給定 10% ～ 25% ，按照輥道分段控制速度逐段遞增。滯后率一般給定在 10% ～ 20% 。帶鋼越薄，滯后率越大，減速點越靠近卷取機； 帶鋼越厚，滯后率越小，減速點越靠近精軋末機架；
2）夾送輥超前率為 5% ～ 15%，滯后率為 5% ～ 10% ；
3） 助卷輥超前率為 10% ～ 35% ；
4） 卷筒超前率為 8% ～ 20% 。
4 設備保養(yǎng)、電氣優(yōu)化、規(guī)范操作
通過原因和措施改進分析，從設備定期保養(yǎng)、電氣優(yōu)化和規(guī)劃操作入手，確保卷型控制。
4.1 設備保養(yǎng)
定期進行設備保養(yǎng)維護，保證設備精度。 1） 側導板位置偏差 ± 2mm，磨損量 5mm 以 內，對中度偏差 ± 2mm，側導板與輥道間隙小 于 3mm； 2）夾送輥兩側位置偏差 1mm，輥縫定位精度 ± 0.1mm，水平偏差 ± 0.2mm，壓力偏差 ± 10kN； 3） 助 卷 輥 定 尾 精 度 ± 0.1mm，壓 力 偏 差 ± 5kN；4） 卷筒： 收縮位727mm，初漲位745mm， 終漲位770mm。
4.2 電氣優(yōu)化
1） 側導板在夾送輥觸發(fā)信號異常不動作時，可在程序設定一次短行程動作幾秒后啟動，避免第二次短行程不動作產生塔形；
2） 對張力修正程序進行優(yōu)化，在操作臺面進行加減張力，每次調整量控制在單位張力的 5% ；
3） 助卷輥壓尾優(yōu)化，在尾部到達側導板時，選 定的壓尾助卷輥進行壓靠，壓靠壓力可進行調整，防止壓力過大卡住帶鋼造成尾塔；
4） 卸卷小車時序修改 F3 拋鋼一次上升，F(xiàn)7 拋鋼二次上升，尾部進側導板時上升頂住鋼卷，避免了厚硬規(guī)格助卷輥壓不住造成的松圈現(xiàn)象；
5） 對一些重要檢測原件，采用雙原件檢測方 式，避免單個出現(xiàn)故障影響設備動作。
4.3 操作規(guī)范
1）專業(yè)間技術交流和學習，提高自動化控制理論和實操理論。提高作業(yè)技能，減少人為原因產生的異常卷；
2）制定點檢作業(yè)標準，對一些重要檢測元件的檢查、維護重點學習并能學以致用；
3）制定工藝件更換周期，與機修專業(yè)做好更換、檢查、調整記錄，做好初始化工作。
5 結束語
卷取作為熱軋線后面一道工序，通過采取相應措施，可減少并控制異常卷率，減少異常卷處理切損，提高產品成材率和經濟效益。
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