高强度薄规格带钢卷取控制策略

陈廷龙，王晓力

（柳州钢铁集团公司热轧板带厂，广西 柳州 545000）

柳钢1450线卷取机机组为中国二重供货的具有AJC功能的牌坊式全液压地下卷取机，主要设备包括：1号卷取机入口辊道、1号卷取机入口侧导板、1、2号夹送辊、两台卷取机、2号卷取机入口辊道、2号卷取机入口侧导板、带钢拦截装置等，如图1所示。在卷取高强度高规格带钢时，卷型质量较差，易出现塔形、错位和折边等问题，严重影响了产品的整体质量。

图1 柳钢1450线卷取机机组

1 现状分析

1.1 卷取机基本控制时序

卷取机基本时序控制点包括：F1咬钢信号发出、1#卷夹辊前热检HDM601检得、带钢头部进入夹送辊、带钢头部卷取、精轧末机架抛钢信号发出、1#卷夹辊前热检信号检失、钢卷定尾完成、卸卷。机组的基本控制时序见图2。

图2 卷取机组基本控制时序图

1.2 目前卷取高强度钢存在的主要问题

目前 1450线生产的高强度带钢品种主要有 X70、X75、LG600XT、LG750等，由于材质强度较高，卷型质量较普通钢相差较大，尤其是在卷取薄规格钢板时，极易出现严重塔形、端面锯齿严重（面包卷）、折边、端面产生明显错位，实物见图3。

图3 主要卷形缺陷

2 原因分析及控制优化

2.1 严重塔形

塔形超标是卷取高强度带钢时最常见、最主要的卷型缺陷。在卷取过程中，侧导板经过两次短行程后传动侧剩余15 mm采用压力环压靠，故理论上钢卷能产生的最大塔形量为15 mm，而在实际生产过程中，塔形量达到300 mm左右。通过现场调试观察，薄规格带钢头部穿出F7时并没有出现严重的头部跑偏（侧弯现象），但由于其单位面积质量小，与辊道之间产生的摩擦力小，导致在层流辊道运行时普遍存在起套现象，进而造成带钢头部进入夹送辊时运行方向不完全垂直于夹送辊。此外，层流冷却辊道磨损造成的标高、水平度不一致也会导致薄规格起套。带钢存在套量的直接后果就是塔形超过侧导板第二次短行程预留量。

为消除薄规格带钢在夹送辊前多余的套量，需根据轧制规格修正夹送辊超前率，加大夹送辊与精轧末架的线速度差，利用高速旋转物体自动对中特性，让带钢头部尽量对中且垂直进入夹送辊。

2.2 端面锯齿或面包卷

造成锯齿面包等带钢端面卷型缺陷的主要原因有两个：①卷取张力设定不适；②卷取温度控制不好。

2.2.1 张力量化公式

目前柳钢1450线常规轧制品种含普板、日标板、集装箱板、冷轧基板、车厢板和管线钢等高强度品种，厚度规格范围为1.8～4.5 mm。对于不同品规，轧制（卷取）速度、卷取张力和卷取温度等都不同，为寻找出各品规在卷取时最适宜的张力设定，采用统计数据，根据张力基础公式q＝－ah＋c、S＝h×b、Q＝q×s回归拟合出以下卷取张力量化公式：

Q＝10.144131＋4.162061＋24.673707

拟合的公式仅为单一钢种单一带宽各厚度规格的理论总张力量化公式，在实际生产中，还根据设备能力以及选用的张力区间，引入带宽和抗拉强度影响因子修正以上公式，得出各种钢种、各种带宽规格的实际张力的计算公式。

2.2.2 卷取温度与其他条件的耦合关系

按照传统的热轧带钢卷取温度控制思维，认为卷取温度越高，越有利于控制卷型，但这仅基于侧导板对带钢夹持不失效的基础上的，而在高强度薄规格带钢的实际卷取过程中，卷取张力放置非常大，带钢厚度小，即使微小的末架辊缝偏差都能使带钢产生侧向弯曲，进而产生较大的侧向弯曲力，并导致带钢在夹送辊前侧导板处起拱，使侧导板夹持功能失效，故在设定薄规格品种的卷取温度时，需综合考虑夹持功能部分失效的影响因素。在轧制1.2 mm～1.8 mm薄规格带钢时，侧导板的夹持效能、卷取温度、板型、卷型的关系可用下图4所示：在a区间，由于卷取温度低，带钢抗拉强度增加，主要表现为张力不足，进而降低卷型质量；在 b区间，各种因素对卷型产生折中的影响，综合卷型质量最好；在 c区间，侧导板夹持失效导致卷型质量不好。薄规格高强度品种的卷取温度控制在530～580 ℃之间，卷型质量是最好。

图4 卷型质量与各工艺条件的关系

2.3 折边

钢卷产生折边的主要原因是卷取温度设定和侧导板控制，其中卷取温度设定如上所述，而在轧制薄规格品种时，侧导板仅靠压力环控制，一旦带钢起拱，带钢经常无法利用自身弹复力再次反馈给侧导板，致使侧导板继续夹持，最终造成钢卷折边。

为解决薄规格品种出现夹拱的问题，通过增加侧导板在压力环下增加最小位置保护来解决侧导板原因导致的折边问题：①侧导板压力环控制下，侧导板开口度小于控制带宽5 mm时，侧导板进入位置环控制并锁定当前位置；②当侧导板压力再次大于设定的压力环的控制压力时，侧导板退出位置环，重新进入压力环控制，从而确保侧导板的能对带钢进行正常夹持而不会导致带钢被夹拱折边。

2.4 烂尾及端面错位

精轧机组抛钢时，后张力是否能稳定的从精轧机组过渡到夹送辊对于卷型影响非常大，而夹送辊压力和滞后率设定不当的话将直接影响后张力过渡，最终导致钢卷产生烂尾或端面错位。

2.4.1 夹送辊的压力设定

在后张力由精轧末架转过渡至夹送辊时，夹送辊需与带钢间保持足够的后摩擦力，它的大小应该与带钢卷取张力成正比，方可保证尾部正常卷取。夹送辊的摩擦力通过适当的压力控制：过大的压力将使夹送辊两侧压力差扩大化，导致带钢尾部跑偏错位；过小的压力将不足以产生足够的后摩擦力来保证张力稳定过渡，故按与张力等值的关系来设定夹送辊压力。

2.4.2 夹送辊滞后率设定

除夹送辊压力外，还需设定精确的夹送辊滞后率以充分抵消精轧末机架抛钢后卷取机心轴上带钢的转动惯性力矩。夹送辊滞后率应该与抛钢时带钢线速度和板坯质量成正比，当夹送辊的滞后力矩不足以抵消心轴上钢卷产生的转动力矩时，抛钢瞬间心轴会对带钢产生拉扯，容易造成带钢烂尾；若夹送辊产生的滞后力矩过大，精轧抛钢套量过大，产生反向推力造成精轧抛钢时容易发生跑偏甩尾。此外，夹送辊滞后力矩控制不当也会导致抛钢瞬间心轴转速出现波动，卷取不稳定，钢卷端面错位。在实际生产过程中，为了保证精轧末架实现零张力抛钢，夹送辊滞后率的放置可以通过一级PDA数据来加以判断并取值。

3 结束语

本文结合柳钢1450线卷取机组稳定生产多个品规的经验，分析卷取高强度薄规格品种出现的各种卷型质量问题，从设备运行参数和卷取温度优化等方面采取措施，改善了高强度薄规格品种的卷型，保证了LG600XT、X70、X75、LG750等一系列高强度带钢的顺利研发、试制以及量产。

[1]张奉贤.影响热连轧卷形控制因素的分析与解决措施[A].2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C].北京：中国金属学会，2008.

[2]杨波.卧式卷取机在宽带钢卷形中的控制与研究[A].2006年全国轧钢生产技术会议论文集[C].北京：中国金属学会，2006.