攀鋼冷軋廠主軋機(jī)組引進(jìn)日立公司設(shè)計(jì)的六輥四機(jī)架HC冷連軋機(jī)。HC軋機(jī)的主要特點(diǎn)是具有比較大的壓下率和較好的帶鋼平直度控制能力。為發(fā)揮該軋機(jī)的優(yōu)勢(shì)，主軋機(jī)組引進(jìn)了1套ABB帶鋼平直度控制系統(tǒng)——板形儀(Stresso-meter)，以期獲得優(yōu)良的帶鋼平直度甚至軋制用戶需求的板形。本文主要針對(duì)ABB板形儀在攀鋼HC軋機(jī)的應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析。
1 目標(biāo)曲線
在冷軋生產(chǎn)中，有時(shí)并不需要完美的板形。大部分冷軋薄板還需二次成型，因此用戶可能要求特殊的板形。這就要求對(duì)控制系統(tǒng)的最終控制結(jié)果進(jìn)行預(yù)設(shè)定，即設(shè)定板形控制的目標(biāo)曲線，滿足用戶對(duì)不同板形的要求。
目標(biāo)曲線的含義：要求的軋后帶鋼橫向殘余應(yīng)力分布。
目標(biāo)曲線可由函數(shù)表達(dá)如下：
Target=(targ－scaling/100)×(A0＋A2X2＋A4X4＋A8X8)
式中 Target為要求的板形外形；targ-scaling為百分比振幅系數(shù)；A0、A2、A4、A8分別是0、2、4、8次系數(shù)(N／mm2)；X為帶鋼寬度因子，取值范圍為－1～＋1。
圖1是目標(biāo)曲線示意圖，圖中橫坐標(biāo)上的0表示帶鋼中部，＋1和－1分別表示帶鋼的兩個(gè)邊部。
系數(shù)A2、A4、A8由操作員根據(jù)工藝、用戶板形要求而確定；A0則由板形儀計(jì)算，用來平衡目標(biāo)曲線的零點(diǎn)。
圖1中，曲線1～7是系數(shù)A2和A4取不同值時(shí)的目標(biāo)曲線形狀。各目標(biāo)曲線系數(shù)A2和A4的取值如表1所示。
實(shí)測(cè)應(yīng)力分布減去目標(biāo)曲線的差值就是板形偏差。板形偏差用于板形控制部分，根據(jù)板形偏差來改變?nèi)榛豪鋮s噴淋量從而調(diào)節(jié)輥縫，使實(shí)測(cè)板形趨近于目標(biāo)曲線。
2 ABB板形儀應(yīng)用情況
由于攀鋼熱軋來料帶鋼的硬度較高，因此在調(diào)試初期即對(duì)材料因子進(jìn)行了修正，以提高板形偏差的計(jì)算精度。
2.1彎輥與傾斜功能
攀鋼HC軋機(jī)1至4機(jī)架具有傾斜及中間輥串輥功能，1～3機(jī)架具有工作輥正彎功能，4機(jī)架具有工作輥正、負(fù)彎功能。板形儀只修正4機(jī)架的彎輥及傾斜量，中間輥串輥在軋制前即已完成。
該部分的調(diào)試主要集中在提高系統(tǒng)響應(yīng)速度上。經(jīng)調(diào)試后，彎輥及傾斜量的修正效果較為理想，對(duì)典型的帶鋼橫斷面不對(duì)稱及楔形板形有較強(qiáng)修正能力。
2.2冷卻功能
冷卻系統(tǒng)用來消除彎輥和傾斜功能不能解決的殘余板形偏差，主要為高次復(fù)合浪和不規(guī)則浪。實(shí)際軋制過程中，很少出現(xiàn)典型的帶鋼橫斷面不對(duì)稱或斜楔形狀的板形，表現(xiàn)出來的板形偏差大部分需要由冷卻系統(tǒng)來修正。
經(jīng)過試運(yùn)行及長(zhǎng)期觀察，發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)主要有以下問題：
1)乳化液管道工作壓力偏大，超過1.3MPa，常導(dǎo)致乳化液輸送軟管爆裂；
2)乳化液流量偏大，使工作輥溫偏低，且工作輥與乳化液間溫差太小，約6℃，不滿足板形儀要求的技術(shù)規(guī)格(至少15℃，最佳30℃)。當(dāng)乳化液噴淋量變化時(shí)，工作輥形變化不明顯，基本沒有板形修正能力；
3)4機(jī)架噴射梁氣動(dòng)開閉閥機(jī)械響應(yīng)速度慢，跟不上信號(hào)的變化。
針對(duì)以上問題，采取下列措施：
1)在4機(jī)架乳化液噴射管道上加裝分流閥，分流至返送管；
2)乳化液調(diào)節(jié)回路PID參考設(shè)定點(diǎn)降為0.8MPa，噴嘴流量由51L/min降為23.8L/min；
3)增大冷卻信號(hào)的濾波時(shí)間，使噴射梁氣動(dòng)閥有足夠的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間；
4)減小噴嘴開度百分比范圍，由原來的50％～100％改為20％～80％，避免噴嘴開度過大而降低冷卻系統(tǒng)的板形控制能力。
冷卻系統(tǒng)經(jīng)以上改進(jìn)后，板形控制的效果很明顯。經(jīng)測(cè)量，這時(shí)工作輥溫達(dá)70℃，比乳化液溫度(45℃)高25℃；軋后帶鋼溫度為110～120℃。經(jīng)實(shí)際的軋制過程驗(yàn)證，證明這時(shí)的冷卻系統(tǒng)有良好的帶鋼板形修正能力，實(shí)測(cè)應(yīng)力曲線趨近于目標(biāo)曲線，其誤差不超過±5I，低于合同的考核標(biāo)準(zhǔn)±12I。
3 問題分析與今后方向
3.1理論不完善造成的影響
3.1.1問題及分析
板形儀閉環(huán)控制回路投運(yùn)后，經(jīng)常發(fā)生實(shí)測(cè)板形與實(shí)際板形不一致的情況。有時(shí)實(shí)測(cè)板形良好，但軋機(jī)操作方和后繼工序卻反映有浪形。在板形儀投運(yùn)前，每月浪形廢品最多200t，而投入板形控制后浪形廢品呈上升趨勢(shì)，最多時(shí)達(dá)每月600多t。
我們分析后認(rèn)為這種狀況的根本原因是帶鋼橫向壓延理論不完善。板形輥直接測(cè)量的是帶鋼縱向應(yīng)力在板形輥徑向的分力，并以此徑向力分布來判斷帶鋼平直度。但軋制過程中的高張力可能隱藏了部分板形缺陷。這時(shí)盡管機(jī)械執(zhí)行器將帶鋼應(yīng)力分布調(diào)節(jié)得趨近于目標(biāo)曲線，但帶鋼在輥縫中的橫向流動(dòng)并不均勻。因此，當(dāng)軋后失張及退火后，或后繼工序重新開卷并施加很小張力時(shí)(如剪切線)，由于內(nèi)應(yīng)力釋放，帶鋼在輥縫中不均勻流動(dòng)造成的潛在不良板形就顯現(xiàn)出來。
3.1.2對(duì)隱含板形的判斷及分析
準(zhǔn)確的測(cè)量是精確控制的基礎(chǔ)。因此，怎樣判斷并定量分析這種隱含板形，是完善板形控制的重點(diǎn)。
3.2與工藝矛盾造成的影響
3.2.1問題及分析
板形儀要求的溫度條件與工藝要求有沖突。
工藝要求：
.乳化液溫度45℃；
.軋后帶鋼溫度在80～90℃為宜；
.4機(jī)架工作輥溫比帶鋼約低20℃，在60～70℃范圍內(nèi)；
板形儀要求：
.4機(jī)架工作輥溫至少應(yīng)高出乳化液溫度15℃，即60℃；
.理想情況是工作輥溫比乳化液溫度高30℃，即75℃。
這時(shí)工作輥形隨乳化液噴淋量調(diào)節(jié)而變化是顯著的。
由于在調(diào)試時(shí)為滿足板形儀對(duì)溫度的要求而減小了4機(jī)架乳化液冷卻噴淋量，因此軋后帶鋼溫度較高，達(dá)120℃。但在軋制過程中，過高的帶鋼溫度會(huì)破壞乳化液在帶鋼表面形成的油膜，導(dǎo)致工作輥熱劃傷，使帶鋼表面光潔度變差而降低軋制質(zhì)量；易產(chǎn)生輥裂傷而增高輥耗；且對(duì)后部工序有不良影響，如自然冷卻后帶鋼層間易粘連，鍍鋅層易脫落等。
3.2.2優(yōu)化軋制工藝
HC軋機(jī)的大壓下率特點(diǎn)使其輥耗比一般軋機(jī)高，如降低工藝要求，必將進(jìn)一步增高輥耗，且影響產(chǎn)品質(zhì)量，這將使預(yù)期的板形控制帶來的經(jīng)濟(jì)效益化為烏有。優(yōu)化軋制工藝中的潤(rùn)滑條件，使之同時(shí)滿足工藝要求和板形控制要求，是提高板形儀經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的重要途徑。
3.3來料板形的影響
3.3.1問題及分析
軋機(jī)由攀鋼熱軋廠供料。但熱軋來料板形未知，不能對(duì)板形控制的目標(biāo)曲線進(jìn)行準(zhǔn)確有效的預(yù)設(shè)定。板形儀現(xiàn)在采用的是固定的目標(biāo)曲線，所有鋼卷都采用相同的目標(biāo)曲線，這樣當(dāng)然降低了板形控制的效果。攀鋼HC軋機(jī)并非全連續(xù)軋制，即便在軋制過程中根據(jù)實(shí)測(cè)板形來修正目標(biāo)曲線，也由于計(jì)算、操作、時(shí)間等因素的影響而成為沒有必要。另一方面，用戶可能需求具有特殊橫向應(yīng)力分布的帶鋼。而軋制成品帶鋼的板形與來料板形有一定關(guān)系。因此，為滿足未來用戶可能出現(xiàn)的要求特殊板形的趨勢(shì)，建立板形的跟蹤體系是十分必要的。
3.3.2優(yōu)化目標(biāo)曲線預(yù)設(shè)定功能
目標(biāo)曲線是板形控制閉環(huán)回路工作時(shí)反饋控制的初始值，其設(shè)定精度直接影響系統(tǒng)調(diào)整板形達(dá)到目標(biāo)曲線的收斂速度和精度，直接影響板形控制的質(zhì)量。
3.4優(yōu)化中間輥軸移功能
中間輥軸移量直接影響板形，特別是帶鋼邊部變形?，F(xiàn)攀鋼HC軋機(jī)采用板寬加幾mm來確定中間輥的位置。這種方法不精確。國(guó)外有較精確的計(jì)算中間輥軸移量的數(shù)學(xué)模型。這方面的研究將使6H4HC軋機(jī)的優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮。
（轉(zhuǎn)載）
