热轧带钢卷形控制分析
摘要：热轧带钢卷形问题是影响带钢质量的重要因素。本论文针对热轧带钢卷取过程中产生的卷形问题，从控制模型及工艺操作、设备管理因素等方面对各类卷形进行分析和研究，解决卷取卷形不良问题，提高成材率和经济效益。
1 前言
卷形作为卷取区域重要和难控制的事项，如发生问题会影响后道工序能否正常的运行， 严重时会造成主轧线短时间的非计划停机。卷形塔形在可处理范围内时，可通过平整线、重卷线、 横纵切线等精整线处理，但随之增加额外成本，但 是，塔型在运输过程中重心偏，造成运输链、步进梁掉卷，砸坏设备，严重时影响正常生产。
2 卷形缺陷及产生原因
卷形不良的主要缺陷是塔形。塔形根据类型 分为内塔（ 头塔） 、外塔（ 尾塔） 、中间塔（ 层间错动、锯齿） 三种。如图 1 所示典型的卷形不良。
1）内塔：头部内圈偏向一侧严重，形成塔形。因来料跑偏严重或带钢头部镰刀弯，侧导板夹持 纠偏，将中心线重新调回，产生塔形。助卷辊单侧磨损严重或水平度不好，也会加剧塔形的产生。
2）外塔：尾部十几圈范围内，带钢偏向一侧， 形成钢卷尾部塔形。带钢尾部出精轧末机架后， 夹送辊两侧压力偏差变大，侧导板夹持不住带钢， 造成中心线跑偏形成塔形。
3）中间塔：钢卷中间部分带钢两侧交叉错动， 两侧不平整，形似锯齿。因精轧末机架与卷取夹 送辊之间张力波动大、速度不匹配造成失张严重 使得带钢运行不稳定，侧导板夹持力不足，带钢在侧导板之间游荡、上下抖动。根据塔形产生原因可分为设备原因、工艺原因和操作原因。
2.1 设备原因
1）侧导板对中度偏差大、磨损严重，造成夹持 不住带钢产生塔形；
2）夹送辊水平度不好、磨损严重，上下辊之间两侧辊缝不一致，易在卷取时产生塔形；
3）助卷辊、卷筒水平度偏差大、磨损严重，造成两者之间辊缝偏差大，导致带钢头部不能平行通过助卷辊而产生塔形；
4）卸卷小车托辊水平不好，定尾时产生塔形； 定尾完成后托辊锁不住、钢卷在小车上打滑都易造成塔形； 卸卷小车时序控制异常，也会造成 塔形；
5）检测原件失真或异常。生产时头部到达夹 送辊，系统未检测到受载信号而没有发出信号，或接收到受载信号，但分析处理时间过长，造成建张时序（ 助卷辊打开、卷筒涨径） 错误和侧导板第二 次短行程动作时序异常；
6）设备运行不稳定：位置精度不好、液压稀油系统故障、标定不准等；
7）电气运行不稳定：传动连锁保护不全、传动不稳定、控制元件故障、数据传输异常（ 转矩、张 力、位置、压力、速度、卷取温度、跟踪等） 、控制逻辑异常等。
2.2 工艺原因
1）精轧来料问题： 跑偏严重、镰刀弯、S 弯、凸 度异常、楔形大、浪形、卷取温度低等问题都会产生塔形；
2）侧导板控制时序，两侧动作不一致会将带 钢头部撞向侧导板动作偏慢的一侧，产生塔形；
3）侧导板开口度设定不当，薄规格速度快，侧导板动作速度恒定，开口度设定偏大，动作时间就偏长容易产生塔形。
2.3 操作原因
1）数据给定不合适，例如超前率、滞后率、张力等都会产生塔形；
2）设备点检不及时、设备更换不及时；
3）技能差，未按规定操作、误动作、监控不及时、调整不及时等。
3 改进方法
设备和操作原因暂且不谈，本节重点阐述工艺方法改进措施。
3.1 侧导板开口度的设定及控制
侧导板位于卷取机夹送辊前方，主要用于引导带钢进入夹送辊并对带钢进行对中和夹持，保证卷形的稳定。侧导板控制分为压力控制和位置控制两种控制模式。
3.1.1 开口度设定
主要分为以下五个阶段：待机：XSG = B + S1 式中：XSG：侧导板的计算机设定值，mm；B：带钢的目标宽度，mm； S1：一次短行程量，一般 S1 = 100mm。
1）在导板入口处检测到钢带头部后，两侧对 称关闭至距导板两侧 30mm 处。XSG = B + S2（ S2 = 30mm） ；
2）带钢头部到夹送辊处后，检测到信号激活 二次短行程，通过短行程液压缸开始运动，关闭导板固定钢带直至建立后张力；
3）建立后张力后，为防止伸缩，操作侧导板位置应固定，传动侧导板移动到已测定的宽度位置。压力控制通过传动侧侧导板调整位置实现；
4）当带钢尾部进入夹送辊后恢复到待机设定值。
3.1.2 侧导板的控制时序
为了避免位置跳跃，所有的设定值都是按一 定的斜率慢慢靠近的。手动干预和设定的斜率存储在内部参数中，也可以变化。这些设定值被液压缸的大和小位置所限制。如果没有预先选择操作模式，侧导板的当前位置视为设定值。在自动位置模式下，入口侧导板操作侧参考 开口度为实际带钢宽度加上操作侧和传动侧的短行程。如果没有带钢在侧导板之间，这个短行程作为一个附加值被应用。
一旦带钢头部进入夹送辊，操作侧关闭到带钢宽度的一半，然后保持位置控制。这个传动侧位置设定值将变成带钢宽度的一半减去一个可调整的值（10mm） 。如果传动侧碰到带钢的边部，实际压力增加到一个值，当这个值高于设定压力值， 侧导板会将压力自动控制到计算的压力。在压力控制时序的过程，设定压力值会根据操作侧和传动侧实际压力的偏差进行适应。如果带钢与传动侧建立一个横向力，操作侧检测到的真实压力有所减少，相对于传动侧的设定压力偏差将增加。在压力控制下，传动侧侧导板的导向过程中，真实位置和设定位置的偏差是可控的。如果这个偏差超过计算值（ 导板使带钢褶皱） ，压力控制不可用， 侧导板将进行位置控制，并打开到带钢宽带的一半。
当带钢尾部离开侧导板前的热检并加上时间延迟，侧导板将打开一个设定的短行程。当带钢尾部进入夹送辊前的热检检测区域，侧导板将会为下一块钢做准备。
3.2 夹送辊控制
操作工可根据夹送辊两侧压力偏差，对抛尾后两侧压力进行调整，防止两侧压力偏差大引起带钢跑偏，提前调整两侧压力进而改善卷形。
3.3 卷取张力设定
卷取张力对卷形的影响很大。张力设定：T = w × h × t 式中：T－总张力，N；w － 成品宽度，mm；h－成品厚度，mm；t－单位张力，N/mm2，单位张力根据二级系统中查表法计算得出，带钢厚度不同，单位张力也不一样。 张力设定过大，会造成带钢局部拉伸变窄，超标会造成后道工序重卷将窄尺部分切除，影响成材率并增加成本。张力设定偏小，会造成卷取不紧，卷形不良形成面包卷、扁卷。程序设定为未卷钢前有个较小的初始张力，建张后为恒张力卷取。在带钢尾部到 F3 时，抛尾减张力控制投用（－20% ～－40% ），避免末机架抛钢张力变化大造成带钢尾部运行不稳定。带钢尾部以一个较小的张力稳定运行，直至卷取完毕。
3.4 超前率、滞后率设定
根据现场头尾部卷形，调整超前率和滞后率。头部卷不紧需要加大超前率，尾部松、卷不紧需要加大滞后率。数据给定：
1）热输出辊道给定 10% ～ 25% ，按照辊道分段控制速度逐段递增。滞后率一般给定在 10% ～ 20% 。带钢越薄，滞后率越大，减速点越靠近卷取机； 带钢越厚，滞后率越小，减速点越靠近精轧末机架；
2）夹送辊超前率为 5% ～ 15%，滞后率为 5% ～ 10% ；
3） 助卷辊超前率为 10% ～ 35% ；
4） 卷筒超前率为 8% ～ 20% 。
4 设备保养、电气优化、规范操作
通过原因和措施改进分析，从设备定期保养、电气优化和规划操作入手，确保卷型控制。
4.1 设备保养
定期进行设备保养维护，保证设备精度。 1） 侧导板位置偏差 ± 2mm，磨损量 5mm 以 内，对中度偏差 ± 2mm，侧导板与辊道间隙小 于 3mm； 2）夹送辊两侧位置偏差 1mm，辊缝定位精度 ± 0.1mm，水平偏差 ± 0.2mm，压力偏差 ± 10kN； 3） 助 卷 辊 定 尾 精 度 ± 0.1mm，压 力 偏 差 ± 5kN；4） 卷筒： 收缩位727mm，初涨位745mm， 终涨位770mm。
4.2 电气优化
1） 侧导板在夹送辊触发信号异常不动作时，可在程序设定一次短行程动作几秒后启动，避免第二次短行程不动作产生塔形；
2） 对张力修正程序进行优化，在操作台面进行加减张力，每次调整量控制在单位张力的 5% ；
3） 助卷辊压尾优化，在尾部到达侧导板时，选 定的压尾助卷辊进行压靠，压靠压力可进行调整，防止压力过大卡住带钢造成尾塔；
4） 卸卷小车时序修改 F3 抛钢一次上升，F7 抛钢二次上升，尾部进侧导板时上升顶住钢卷，避免了厚硬规格助卷辊压不住造成的松圈现象；
5） 对一些重要检测原件，采用双原件检测方 式，避免单个出现故障影响设备动作。
4.3 操作规范
1）专业间技术交流和学习，提高自动化控制理论和实操理论。提高作业技能，减少人为原因产生的异常卷；
2）制定点检作业标准，对一些重要检测元件的检查、维护重点学习并能学以致用；
3）制定工艺件更换周期，与机修专业做好更换、检查、调整记录，做好初始化工作。
5 结束语
卷取作为热轧线后面一道工序，通过采取相应措施，可减少并控制异常卷率，减少异常卷处理切损，提高产品成材率和经济效益。
15358968703