总第155期2007年4月 南　方　金　属S OUT HERN MET ALSSu m.155Ap ril 2007　　收稿日期:2006-09-18　作者简介:郭同铀(1970-),男,1993年毕业于中南工业大学压力加工专业,工程师.　文章编号:1009-9700(2007)02-0031-04韶钢宽板轧机板形控制实践郭同铀1,周　成1,罗祯伟2,江业泰2(1.北京科技大学,北京100083;2.广东省韶关钢铁集团有限公司,广东韶关512123)摘　要:板形控制技术是中厚板生产的关键技术和难点技术,密切关系着生产的稳定性、产品质量和主要技经指标.韶钢宽板轧机生产线的板形控制实践,充分发挥了板形控制工艺设备技术的功能,取得了较好的实物产品质量和较高的技经指标.关键词:宽板轧机;板形控制;实践中图分类号:TG 335.5 文献标识码:BProf ile con trol for the w i de pl a te m ill a t S I SGG UO Tong 2you,LUO Zhen 2wei,J I A NG Ye 2tai(Shaoguan Ir on &Steel Gr oup Co .,L td .,Shaoguan 512123,Guangdong )Abstract:Being crucial for mediu m p late p r oducti on,p r ofile contr ol is of significance in ensuring p r oducti on steadiness,p r oduct quality and the main technical and econom ic indices .The p ractice with SI SG’s wide p late m ill,in which a full use was made of the equi pments and p r ocesses ass ociated with the p r ofile contr ol,showed that a good p r oduct quality,as well as satisfact ory technical and econom ic indices were obtained .Key words:wide p late m ill;p r ofile contr ol technique;p ractice1　前言广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称“韶钢”)3450宽板轧机是韶钢“十五”建设的重点项目,按炉卷轧机进行设计,采用短流程生产工艺,分两期建设.现建成的一期全部生产钢板,年生产能力100万t,产品规格9～40×1500～3250×6000～12000mm ,钢种主要有普碳板、优碳板、低合金系列、造船用板、锅炉容器板等.该生产线在设计定位时,结合产品大纲,合理配置了较为完善的板形控制功能,提高了钢板板形控制水平,取得了较好的产品质量和成材率等关键技经指标.2　板形的概念板形通常指钢板的平直度,常见的板形不良缺陷表现为浪形(单边浪、双边浪、中浪等)、瓢曲和镰刀弯.钢板板形不良的本质是变形不均匀产生的内部应力,当内应力大到一定程度且轧件厚度薄到一定程度时,轧件以波浪、瓢曲、镰刀弯等形式释放应力,称作宏观板型不良,如果内应力较小且钢板有足够的刚度抵抗内应力引起的变形趋势,一般称作“潜在板型不良”.潜在板型不良的钢板在经过时效、后续加工或某些使用工况诱导下,很可能会转变为宏观板型不良.钢板的板凸度和楔形度是影响板形的关键,因此控制板形就是要控制好有载辊缝形状,导致有载辊缝形状不良的因素很多,除辊系原始凸度、辊系的磨损、辊系热凸度、辊系横向冷却不均、两侧辊缝偏差、轧制负荷分配不当等因素外,坯料的横断面矩形度、坯料横向加热不均和侧导板对中精度也是影响板形的重要因素.3　板形控制的工艺设备技术3.1　板形控制的坯料保证3.1.1　板坯的横向凸度和楔形度保证由于板坯的横向凸度和楔形度对钢板板形具有遗传性,必须保证板形横断面矩形度.宽板坯连铸机可控制板坯的横向凸度小于2mm ,楔形度小于2mm ,满足质量要求.3.1.2　板坯的加热质量保证步进式加热炉设计具有足够的加热能力(250t/h )、优化的分区段加热和烧嘴布置、踏步功能以及计算机操作和监控,提高了加热质量,板坯加热温差值可以控制在30℃以内.3.2　四辊轧机的板形控制技术3.2.1　HAGC 厚度控制技术HAGC 技术对板形控制所起的作用,主要是消除钢板的楔形度,HAGC 可实现自动辊缝压靠,压靠力为1500t (最大可达4500t ),压靠过程不仅消除机械影响,同时在两个液压缸的压靠力达到平衡时,二级模型自动记录两个AGC 缸位置传感器的位置数据,并将该传感器位置数据作为辊缝调节基准值,压靠时轧机刚度曲线记录保存在数据库中.轧制过程中,HM I 显示两个液压缸位置偏差△H,实际钢板两边的厚度偏差△h 可用等式计算:△h =B /L ×△H,B 为轧件宽度,L 为两个AGC 缸中心矩(4940mm ).操作工可以根据△H 或△h 进行动态辊缝调平,调整板形,如果△H 达到0150mm 或轧制力偏差超过250t,系统会自动显示报警,操作人员进行干预,纠正轧件横向厚度偏差,防止大的镰刀弯或刮框事故.3.2.2　工作辊液压正弯辊控制技术工作辊液压正弯辊是最常见板形控制方法之一,即通过弯辊缸对工作辊两端的轴承座施加弯辊力,改变辊缝形状,降低钢板的板凸度,实现板形的连续控制.工作辊液压正弯辊原理见图1.图1　工作辊液压正弯辊原理 提供弯辊力的弯辊缸共有16个缸,分装在4个“Mae W est ”块上,如图2所示,每个“Mae W est ”块上下侧各安装两个缸,分别给上下工作辊轴承座提供弯辊力,每个轴承座4个液压缸提供的弯辊合力正好作用在辊子轴承的中心.弯辊系统的油压为280bar,每个轴承座上弯辊力为250t.图2　弯辊缸布置示意 弯辊系统要实现钢板凸度和平直度的目标板形控制,其控制过程完全由轧机RFS 设置模型完成,模型在设置每个道次(指精轧道次)的弯辊力时,首先要通过道次轧制力、钢板厚度、钢板宽度、工作辊和支撑辊辊型、辊子的热凸度、辊子的磨损等参数计算辊缝凸度修正量,从修正量计算道次弯辊力的大小.以10×2750mm Q345钢板的轧制为例,模型的弯辊力给定及钢板凸度控制情况见下图3.图3　液压弯辊控制策略及效果1-中浪临界曲线;2-边浪临界曲线;3-目标凸度值;4-自然凸度;5-弯辊力 从图3中可以看出:凸度值控制曲线1和曲线2以内,钢板板形良好,否则出现中浪或边浪,工作辊弯辊的投入,可实现目标凸度控制在0103mm ,平直度达到30I -Unit 的水平.31213　RTC 工作辊热凸度控制技术RT C 工作辊热凸度控制是DAN I E L I 的专利技术,其工作原理就是改变轧辊辊身中间和两端的冷却效率,得到不同的轧辊热凸度,进而控制板形.RT C的原理结构为:每条工作辊入口、出口各有一根冷却集管,集管上的喷嘴呈圆弧线布置,在液压缸驱动下冷却集管在±30°范围内旋转,使喷射角度变化,进而改变冷却效率.当集管中间的喷嘴正对喷射辊面时,轧辊中部的冷却效果大于两端,热凸度为最小值,当集管两端的喷嘴正对喷射辊面时,轧辊中部的冷却效果小于两端,热凸度为最大值.如图4所示.23南　方　金　属S OUTHERN M ET ALS2007年第2期 图4　RT C 轧辊热凸度控制示意 不同喷射角度下的RTC 轧辊热凸度控制效果见图5.图5　RT C 轧辊热凸度控制效果 通过RTC 补偿轧辊热凸度的功能,可以配合有效地提升液压弯辊的作用,表现在:在一个换辊周期内,RTC 的效率是随轧辊磨损逐步增大的,期间充分发挥弯辊对板形的控制作用,只有当轧辊磨损达到一定程度且弯辊已满足凸度控制要求时,RT C 的热凸度控制能力才发挥最大,此过程是通过模型计算和控制的.除此之外,采用RTC 可以快速提升辊子热凸度,使换辊或复轧后轧辊尽快达到所需的热凸度,达到稳定板形的目的,如图6所示,若热凸度要达到0155mm ,RT C 需要30m in,无RTC 则需要约100m in,并在轧辊达到所需热凸度之后,冷却集管喷射角度调整到以前轧钢状态下的位置.图6　RT C 的工作辊热凸度响应时间3.2.4　四辊轧机的板形设置模型(UUS )板形设置模型(UUS )是轧机设置模型(RFS )的一个集成模块,其功能主要是优化轧制道次压下量(负荷)的分配,提供合适的液压弯辊和RTC 设定值,得到期望的钢板平直度和凸度.该模型主要有以下特点:1)在计算轧制负荷(压下量分配)设定值时,板形设置模型考虑的约束条件主要有轧制力、轧制扭距以及钢板凸度目标值,轧制力遵循弹道轨迹的分布方式,如图7所示,轧制初期道次受轧制扭矩限制,一般在第3道次以后,负荷分配过渡到由轧制力约束,精轧道次为恒定凸度比例限制,并且道次负荷呈近似线性下降.图7　轧制道次负荷分配关系 2)板形设置模型在轧制进程中分节点进行计算,保证设定值达到板凸度和平直度的控制要求.模型的计算过程从二级接收初始数据的预计算开始,之后根据轧制不同节点的轧件实测参数进行修正计算,使计算值逐步精确化,计算充分考虑初始辊型、生产计划编排、轧辊磨损,热凸度等因素的影响.3)形状设置模型在无法同时得到期望的平直度和板凸度的情形下,将替代一个新的目标凸度,优先保证平直度.4)轧制进程中,因轧制出现异常或计算偏差造成轧制负荷超限,形状设置模型将自动增加轧制道次,增加的道次分配在轧制初期,避免增加在精轧阶段造成过大的温降,酿成钢板平直度缺陷.3.3　钢板的轧后冷却钢板轧制完成后进入层流冷却系统进行冷却,冷却控制模型根据规格和冷却工艺要求生成冷却策略,保证冷却温度的准确性和均匀性.层流冷却系统全长54m ,分粗冷段和精调段,精调段可实施合理的冷却速度,降低冷却应力,同时层流系统配置了钢板边部遮蔽装置、侧喷和出口空气吹扫,可有效防止冷却时钢板的边部过冷,降低冷却水在钢板上表面滞留造成过大的上下表面温差,消除横向起拱现象,为矫直提供较好的原始板形.33　总第155期 郭同铀等:韶钢宽板轧机板形控制实践3.4　钢板的矫直控制钢板矫直采用全液压九辊热矫直机,矫直力2500t,通过矫直模型可实现液压APC 辊缝调节、液压正负弯辊、倾动、倾斜及出入口下矫直边辊高度调节等功能,主要功能见图8.图8　矫直机主要功能图示 不同的板形如单边浪、双边浪、镰刀弯等可采用不同的矫直功能进行矫直,或采取几种功能联合进行矫直,达到目标平直度,如板凸度大的双边浪钢板采用正弯辊,中间浪采用负弯辊,单边浪采用倾斜功能等,而倾动功能则可以调整使入口的变形比率达到最大,出口变形为最小,在保证矫直板形的前提下,最大限度地降低矫直残余应力.3.5　板形控制的辅助措施3.5.1　侧导板的合理设置轧机前后侧导板采取了3+3的配置,即轧机机前机后侧导板各3个,最近的侧导板装在牌坊上,最大程度提高喂钢对中度,并约束轧件甩尾,最远的侧导板距轧辊中心线25m ,确保了长轧件的对中,侧导板均为液压控制,配置了位置传感器和压力传感器,实现自动控制,接触对中精度可达±5mm.3.5.2　轧辊辊身的均匀冷却冷却不均会引起轧辊辊身热膨胀量差异,造成轧制时辊缝不对称,尽管轧制前进行辊缝压靠调平,但轧制时辊缝会产生变化,影响板形,因此要保证轧辊冷却均匀,将轧辊两端温差控制在5℃以内.3.5.3　高精度的轧辊磨削采用德国HERK ULES 提供的W S 1100×9000CNC 重型万能轧辊磨床,能够磨削包括正弦曲线在内的各种辊形,CNC 控制系统实现轧辊辊形磨削和测量的全过程自动控制,圆度可达012μm ,辊型精度达2μm /011mm ,提供高精度的辊型.3.5.4　合理的辊型配置合理的辊型配置是保证板形的关键,根据实践经验,本轧机的支撑辊采用平辊,更换周期的产量为15～20万t,在支撑辊换辊周期内,随着支撑辊磨损的增大,工作辊的辊型可在0～+0120mm 范围变化,使辊型配置最佳.4　结束语板形控制技术是中厚板生产的关键技术和难点技术,密切关系着生产稳定性和产品质量,韶钢宽板轧机生产线的板形控制实践,发挥了板形控制功能的作用,同时也在模型设置和配辊方案方面进行了优化,积累了经验,在保证板形的条件下可以稳定轧制60～70m 长的钢板,使成材率达到93%以上,处于同类生产线的较好水平.・标　题　新　闻・ 韶钢1号120吨转炉炉龄突破18000炉大关,并有望迈上2万炉的台阶.43南　方　金　属S OUTHERN M ET ALS2007年第2期 。