淺談紅鋼高線軋機調(diào)整

摘要：分析了紅鋼高線軋機的調(diào)整方法，重點分析了主控臺在生產(chǎn)過程中對粗、中軋的微張力控制，預(yù)精軋的活套控制和精軋機的料形調(diào)整。確保在線材高速軋制過程中的穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：輥縫調(diào)整 微張力 活套控制 料形調(diào)整

1、前言

紅鋼高線于2005年8月份動土開工，于2006年9月分正式投產(chǎn)，耗資3億，年產(chǎn)量設(shè)計為40萬噸。整條生產(chǎn)線由北京鋼鐵設(shè)計院設(shè)計，主要由昆鋼建安公司完成主體機械的安裝，北京鋼鐵設(shè)計院參與調(diào)試，實現(xiàn)了高效率和低投入的雙向結(jié)合。紅鋼高線利用西門子的控制方法作為其核心技術(shù)，具有較高的控制精確性和時效性，同時可完成幾路信號的并行傳輸，完成一些復(fù)雜的控制。高線電機由上海電機廠生產(chǎn)，具有較高的耐磨和穩(wěn)定性，機械部分重點由哈飛集團公司生產(chǎn)，這就決定了其主體結(jié)構(gòu)的良好性能。

隨著線材的軋制速度不斷提升，對整條生產(chǎn)線的各個環(huán)節(jié)要求都很高，紅鋼高線屬于半自動化控制，主控臺不能對軋機輥縫進行操控，這對調(diào)整工的操作技能要求較高，調(diào)整工在現(xiàn)場調(diào)整軋機的同時要與主控臺操作工協(xié)調(diào)好。特別是輥縫調(diào)整，這就涉及到各個機架間的堆拉關(guān)系。因此本文主要介紹輥縫調(diào)整，粗軋、中軋微張力軋制，預(yù)精軋活套控制，精軋微張力控制。

車間主軋線：由粗軋6機架，中軋6機架，預(yù)精軋6機架、精軋機組10機架，上挑立式活套5個，水平活套2個，1#、2#、3#飛剪，夾送輥吐絲機組成。

坯料：150mm×150mm×12000mm鋼坯

鋼料：普碳鋼

成品：φ6.5～φ12光圓鋼，φ8～φ10HRB335、HRB400、HRB235盤條螺紋鋼，集卷打捆

最高終軋速度：100m/s

產(chǎn)量：40萬噸/年

2、輥縫調(diào)整

輥縫調(diào)整的正確與否直接影響軋制過程的溫度，也決定了軋件出口的尺寸。輥縫調(diào)整質(zhì)量的判別依據(jù)是：軋制過程平穩(wěn)，軋件尺寸合格，軋件形狀正常和壓下分配均勻。

軋制過程輥縫調(diào)整的具體操作內(nèi)容有四項：

(1) 軋制一定數(shù)量后補償軋槽磨損的輥縫調(diào)節(jié)。補償軋槽磨損的輥縫調(diào)節(jié)的理由是：軋槽在軋制一定數(shù)量的軋件后，就會因磨損而變深變寬，這時軋件的尺寸將變大。如果軋制過程不進行輥縫調(diào)整（即用壓下補償），軋件尺寸不但會嚴重偏離標準，而且會造成軋件事故[1]。因此，需要在每軋制一定數(shù)量產(chǎn)品后，就通過壓下調(diào)整一次輥縫，以保證軋件尺寸符合要求。在實際生產(chǎn)中軋制φ10、φ12時由于軋制速度比較快中軋區(qū)域的8、11、12以及預(yù)精軋的13機架軋槽磨損較大，因此調(diào)整工應(yīng)生產(chǎn)到3個小時后進行手動壓下補償保證料型尺寸在36.5±0.5mm，同時對粗軋機組的1、2機架適當進行壓下調(diào)整以保證進入中軋的料形。

(2) 依據(jù)軋件尺寸，所軋鋼材的鋼料變化及工藝參數(shù)的變化所采用的輥縫靈活調(diào)經(jīng)整。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)生產(chǎn)的具體情況，常需對輥縫進行靈活調(diào)節(jié)。其方法是：首先，通過對粗軋機組和中軋機組最末一架軋機出口尺寸的檢查，視軋件尺寸的變化調(diào)整輥縫；其次，在更換鋼種時，由軋焊條鋼變?yōu)檐堄簿€，輥縫就需調(diào)小一些，以抵消硬線的變形抗力大所帶來的軋輥彈跳值增大；另外，連軋過程中的張力變化也會造成軋件尺寸變化，在這種情況下應(yīng)首先調(diào)整有關(guān)軋機的速度消除張力，然后根據(jù)變化以后的軋件尺寸確定輥縫的調(diào)整量。不能調(diào)張力與調(diào)輥縫同時進行。

孔型磨損規(guī)律是個十分復(fù)雜的問題，它和軋輥材質(zhì)、軋制鋼種、軋制溫度、孔型冷卻形式、冷卻水質(zhì)量、壓下量、導(dǎo)位安裝、上道次來了尺寸的大小及幾何現(xiàn)狀等密切相關(guān)。如孔型磨損為1mm，則應(yīng)將輥縫縮小約1mm，但由于孔型磨損不均勻，其磨損質(zhì)量和輥縫的縮小量應(yīng)不完全相等。因此，調(diào)整工在調(diào)整軋機時，要適當加以考慮。

每次輥縫調(diào)整都必須對軋機工作側(cè)和傳動側(cè)輥縫進行平衡調(diào)整，以保證軋輥水平。需強調(diào)的是，輥縫的調(diào)整必須保持整個機組各架的調(diào)整量分布均勻，不應(yīng)只調(diào)節(jié)最后幾機架軋機的輥縫，否則會影響軋槽的使用壽命，而且軋機尺寸也不會長期穩(wěn)定。

（3）軸向調(diào)整。有時會出現(xiàn)軋輥安裝后檢查未發(fā)現(xiàn)錯輥現(xiàn)象，然而在軋制過程中，通過檢查切頭切尾取軋件試樣，卻發(fā)現(xiàn)了錯輥。造成上述實際錯輥的原因是軋輥的軸向調(diào)節(jié)裝置松動或接觸不良，這時應(yīng)根據(jù)軋件反映出的情況進行軸向調(diào)整。

（4）精軋輥縫調(diào)整。經(jīng)過多次取樣試驗得到了軋制各種規(guī)格時精軋機的標準料形和輥縫，在實際生產(chǎn)中效果很好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，解決了軋制φ12時老出現(xiàn)成品不圓的情況。精軋換輥后第三條鋼就能軋制出合格品．如果來料尺寸有偏差時，只要在允許的公差范圍內(nèi)，通過調(diào)整精軋機第一架或最后一架來得到理想的成品．方法如下：

(1)天地尺寸較大，線位尺寸稍小，壓最后1架．天地尺寸較小，線位尺寸稍大，放最后1架．

(2)天地尺寸正好，線位尺寸較大，壓第1架．天地尺寸正好，線位尺寸較小，放第1架．

(3)天地尺寸較大，線位尺寸也大，先壓第1架再壓最后1架．

(4)天地尺寸較小，線位尺寸也小，放最后1架和第1架．中間各機架一般不輕易調(diào)整．若通過以上方法仍未得到理想產(chǎn)品，則應(yīng)檢查來料尺寸、精軋機重新檢查輥縫（用塞尺）或者過鉛條小樣來檢查。

3、微張力控制思想

微張力控制的目的是使粗、中軋機組各機架之間的軋件按微小的張力進行軋制。高速線材生產(chǎn)中一般采用“電流一速度”間接微張力控制，根據(jù)電流來判斷機架間的堆拉關(guān)系。

基本思想是：張力的變化是由線材的秒流量差引起的[2]，而調(diào)整軋機的速度就能改變秒流量，以達到控制張力的目的。通過對相臨兩機架中上游機架電機的電流進行檢測，加以記憶存儲，形成表示鋼坯內(nèi)張力大小的實際值，與設(shè)定的張力給定值比較偏差，通過比例、積分控制校正上游機架的速度，協(xié)調(diào)兩機架之間的關(guān)系，實現(xiàn)微張力控制。

4、軋制過程的控制

4.1粗 中軋的微張力控制

在粗、中軋機組中，由于軋件的斷面較大，不易形成活套，為了確保連軋關(guān)系和規(guī)定的斷面尺寸采取了小張力控制軋制。它是基于金屬秒流量相等的原則，根據(jù)軋輥輥徑計算軋機轉(zhuǎn)速。計算公式如下：

Ai·Vi= =const[3] （1）

式中 Ai—第i機架的斷面積；Vi—第i機架的軋軋速度；

第i架軋機的速度根據(jù)下式計算

Vi=niπDi/60 （2）

ni—第i架軋機的軋輥轉(zhuǎn)速；Di—第i架軋機的軋輥工作直徑

主控臺操作工依據(jù)堆拉關(guān)系實時進行調(diào)速。它是通過系統(tǒng)采取電流比較法，即測量存儲，并比較軋件進入下一機架前、后的本機架電動機的速度來保證本機架電動機轉(zhuǎn)矩在進入下一架軋機前后基本保持不變。但是，完全依據(jù)式（1）、（2）公式來計算軋輥的轉(zhuǎn)速并不能實現(xiàn)理論上的各架軋機金屬秒流量相等，需要考慮軋制過程中的料型尺寸波動，軋件溫度的波動及軋輥孔型的磨損及計算和調(diào)整的誤差等因素，對各機架的軋輥轉(zhuǎn)速進行動態(tài)調(diào)整使軋制過程基本能實現(xiàn)金屬秒流量相等的關(guān)系，避免軋制過程中出現(xiàn)堆拉鋼現(xiàn)象。

粗、中軋機實行小張力控制，張力的控制調(diào)節(jié)由主控臺進行。每架軋機的軋制力矩可以通過對該架軋機的電樞電流計算得到。當本架軋機咬鋼，且料坯尚未進入下一架時的力矩為該機架的軋制力矩，而下一架軋機咬鋼后計算出來的力矩則包含有張力力矩。兩個張力之差就是坯料上的計算張力力矩，操作工需要根據(jù)這個力矩來修正軋機之間的速度關(guān)系。當偏差為負值時，出現(xiàn)拉鋼，而為正值時則是堆鋼。料坯在兩架機架之間的張力被限制在0～10N/mm2以下，以實現(xiàn)小張力控制。若相鄰兩架軋機的前一架提速，應(yīng)當采用串級小量升速，邊升速邊觀察軋件在兩機架間的波動情況。如軋件在兩機架間出現(xiàn)抖動情況則說明前一機架的速度較快，打破了兩機架間速度級聯(lián)匹配關(guān)系，操作工應(yīng)及時調(diào)整避免堆鋼；如果軋件離開此機架時聽到軋輥被拉動的聲音，則說明拉鋼嚴重，現(xiàn)場的調(diào)整工應(yīng)立即告訴主控臺操作工進行速度調(diào)節(jié)。

4.2 預(yù)精軋活套控制

在中軋12機架與預(yù)精軋13機架之間，預(yù)精軋機組與精軋機組之間，以及預(yù)精軋的各機架之間；各設(shè)有立式、水平活套。控制系統(tǒng)通過活套掃描儀檢測套量，將測量值與設(shè)定值進行比較，通過級聯(lián)系統(tǒng)把修正信號送到相關(guān)機架，使其保持一定的套量，以此達到無張力軋制的目的。在這一過程中起套、落套的穩(wěn)定性控制很重要。

具體活套控制以下包括四個階段。

（1）活套預(yù)形成過程 軋件頭部咬入輥縫產(chǎn)生動態(tài)速降前后機架之間形成堆鋼現(xiàn)象，考慮此套高，參照實際套高與與設(shè)定套高修正（降低）后機架軋輥的速度，發(fā)出起套輥起套控制命令。

（2）活套形成過程 軋件一旦咬入輥縫，控制系統(tǒng)便進入活套形成階段。此時起套輥已在向上抬起的過程中，系統(tǒng)根據(jù)活套掃描器測得的實際活套高度與設(shè)定高度比較，不斷修正后架軋機的速度，直到下游活套檢測器測到軋件。

（3）活套控制過程 軋件在起套輥的支撐作用下，形成一個圓弧狀的活套。控制系統(tǒng)根據(jù)活套套量實測值和設(shè)定值不斷修正前軋機的速度，同時逆向級聯(lián)控制也參與對后機架和前一機架直流電機速度的修正。此過程同樣受到活套形成過程中各因素的影響，并且比上述過程更復(fù)雜，且速度級聯(lián)控制介入。

（4）甩尾 當軋件的尾部接近上游機架時，就進入收套階段。為了防止軋件甩尾過大，預(yù)先將收套速度加入到讓活套降低到安全活套范圍內(nèi)。

在實際生產(chǎn)過程中活套造成的堆鋼事故較多主要是：活套起套早或上一軋件離開活套時起套輥沒有落套，引起軋件撞頭； 活套落套較早，軋件在活套內(nèi)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生尾部堆鋼； 由于水霧較大、氧化鐵皮較多阻擋熱檢鏡頭，特別是預(yù)精軋的水平活套臺氧化鐵皮堆積較多時，熱檢無法掃描到鋼；活套套量設(shè)定不合適；起套輥、導(dǎo)向輥磨損嚴重或卡死不轉(zhuǎn)；水平活套活套臺磨損嚴重，引起堆鋼。解決方法：(1) 及時檢查電氣元件是否損壞；(2) 對鏡頭進行定期清掃；(3) 每天用水沖掃活套周圍鐵皮；

4.3前切控制

主控臺采用聯(lián)合控制而生產(chǎn)現(xiàn)場則采用單獨位置模板控制，根據(jù)設(shè)定頭部和尾部長度，并根據(jù)裝于飛剪上游的12號機架的光電管檢測軋件頭尾到達12號機架的信號，結(jié)合當前軋件速度，經(jīng)計算實時發(fā)出命令，使起停式飛剪加速和剪切。飛剪的準確位置是通過裝于剪切軸上的脈件發(fā)生器信號裝入位置模板，使其與對應(yīng)的傳動控制系統(tǒng)組成位置閉環(huán)來實現(xiàn)。

4.4 速度控制

軋機級聯(lián)系統(tǒng)是通過綜合各種修正信號，如自動活套控制小張力控制，手動機架間的控制信號等，給出粗、中軋及預(yù)精軋對應(yīng)軋件間斷開。當軋件到達機架前一定距離時，級聯(lián)系統(tǒng)接通，機架電機以一起前速度的給定運行，使沖擊速降的干擾最小。此超前速度的給定值系統(tǒng)按照當前機架電機速度乘以一比例系數(shù)計算出來，軋件頭部咬入軋輥，超前速度消除。隨后，當前系統(tǒng)斷開，而存儲的壓下因子被調(diào)出，為后續(xù)軋件提件最佳值。

5、結(jié)語

本文通過高線生產(chǎn)過程中軋機輥縫調(diào)整、微張力控制思想的介紹，闡述了微張力控制和預(yù)活套的應(yīng)用使軋機的作業(yè)率和產(chǎn)品的成材率提高的積極作用，在生產(chǎn)實際中進行輥縫調(diào)整時，要避免孤立的為調(diào)整而調(diào)整，應(yīng)該以微張力控制思想作為理論指導(dǎo)，以電機電流值為依據(jù)，借助計算機系統(tǒng)，可更好地滿足生產(chǎn)工藝的要求，達到較高的穩(wěn)定性，安全可靠性；提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率、和成材率創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]高速線材編寫組.高速軋機線材生產(chǎn)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

[2]高速線材編寫組.高速軋機線材生產(chǎn)[M].北京:工業(yè)出版社，2003.

[3]王廷溥.金屬塑性加工學(xué)—軋制理論與工藝.冶金工業(yè)出版社，1997.