乳化液多區冷卻與板形軋制曲線的關系

尚玉青+樹友+凱

摘 要：乳化液多區冷卻控制技術是國際上比較先進的冷軋板形控制技術，它安裝在F5機架，通過板形儀輥反饋回來的板形曲線作為控制信號。通過一系列的分析計算反饋給多區冷卻控制柜中，通過驅動相應區域噴嘴氣動閥的開閉控制某個輥身區域乳化液噴射量，最終達到改善板形控制的目的。

關鍵詞：乳化液多區冷卻；冷軋；板形控制

1 乳化液多區冷軋系統組成

乳化液多區冷卻系統主要由壓縮氣源系統、氣動控制柜、噴嘴控制區三大部分組成。乳化液多區冷卻控制氣源氣壓在10bar左右，不能使用車間管網氣壓，因此需要建立單獨的壓縮空氣站。以邯鋼西區冷軋為例，現將壓縮空氣站安裝在軋機地下油庫。壓縮空氣站主要包括空氣壓縮機、氣體干燥機、壓縮空氣儲氣罐及自動放水閥組成。壓縮氣源系統主要是多區冷卻控制系統提供控制的動力源。由于控制柜中的電氣控制元件較多，為防止損壞這些元件需要對氣源進行干燥處理。

氣動控制柜主要由四部分控制閥島組成，在控制柜進氣口處安裝有氣體壓力控制閥和壓力監控開關可控制進入控制柜中的氣源壓力。在控制柜排氣出口位置安裝有消音器，用于降低排氣噪音。四個控制閥島共同實現對噴梁中E、F列共計160個點的噴嘴噴射的控制。

噴嘴控制區主要由噴梁、噴嘴、噴嘴控制閥、控制氣管組成。噴梁分為上、下兩組噴梁，上噴梁固定有E列上、F列上噴嘴組，每組中各有噴嘴40個。下噴梁固定有E列下、F列下噴嘴組，每組中各有噴嘴40個。E、F列噴嘴共計160個。噴嘴由噴嘴壓塊、緊固螺栓及噴嘴組成。由于乳化液中雜質比較多需要定期對噴嘴進行拆卸清理。噴嘴控制閥主要由閥座、閥芯、彈簧、密封套組成。其中密封套需要定期更換，否則將出現噴嘴不能關嚴的情況。閥座內的密封需要檢查更換，閥座密封損壞將出現乳化液沿著閥座倒流進入氣管，最終進入控制柜的情況，嚴重時將會引起控制柜電氣元件損壞。閥芯需要定期清理，一旦出現閥芯卡組情況，將導致乳化液不能頂開閥芯噴射。造成多區冷卻控制精度降低，影響板形的控制。

控制氣管一端使用DN6快插接頭連接在噴嘴閥座上，一端使用DN6快插接頭連接在控制柜上。圖1為閥島中氣動控制閥組與E、F列噴嘴的一一對應關系：

由圖1中可以看出E列噴嘴上、下列中對應的一對噴嘴由一個閥組控制點控制。E列共計需要40個控制點。F列中11-29上、下列共計36個噴嘴受一個閥組控制點控制。其他的左右上下四個噴嘴受一個控制點控制。共計12控制點控制F列噴嘴。因此在控制柜中控制閥島的閥片總數為26組，按照4、6、8、8分別安裝在四個閥島上。

2 乳化液多區冷卻系統維護

（1）由于乳化液每分鐘的流量比較大，且流過軋機時在軋機帶回大量的雜質，為防止有大顆粒異物吸入泵中，經過周密計算在不影響流量的情況下，設計在乳化液主泵的泵口增加一組濾網，這樣防止雜物吸入到乳化液泵中進而損壞系統。（2）乳化液從主泵打出后為防止有雜質顆粒進入到噴嘴，堵塞噴嘴及閥組，在泵出口處加裝反沖洗過濾器，需要定期對反沖洗過濾器進行解體檢查清洗，以避免噴嘴堵塞。（3）多區冷卻系統工作中要保證控制氣源壓力，氣壓低將導致噴嘴閥不能關嚴，或致使乳化液倒流至閥島損壞閥島元件。（4）在安裝調試中要認真對氣動控制氣管的連接序號進行一一校對，這樣保持程序控制與實際閥組一一對應。保證板形的控制精度。（5）閥組中的閥芯、閥座定期清洗，密封套按時更換，保證閥座中密封的完整性。

3 F5機架乳化液系統給油壓力設定

乳化液管道壓力和流量是由來料帶鋼的材質、板厚及軋制速度等眾多因素所決定的。

由圖2中我們可以看出乳化液系統中的初始壓力值受兩方面因素決定的。經驗較豐富操作人員可根據現場實際需要設定乳化液系統壓力，否則可根據計算機二級自動生成系統壓力。我廠在生產中操作人員根據實際經驗將F5機架主管道乳化液壓力定為7bar。經過長期觀察分析，F1-F5機架上乳化液噴射量由于板帶溫度、厚度、帶鋼材質、軋制速度的不同而有所不同。但主要因素是板帶的軋制速度。經過不斷試驗，總結出乳化液流量與板帶軋制速度及帶寬關系最為直接。

由圖3中F5機架乳化液給油系統圖可以看出，作用在噴嘴的乳化液壓力是多區控制的。其中流經F列噴嘴乳化液的系統壓力受到DN125的壓力調節閥的控制，一般F列噴嘴的工作壓力在3bar以下。而E列、G列噴嘴的乳化液壓力則直接是泵的出口壓力。從系統中壓力控制可看出，F列噴嘴由于主要起到對板帶的冷卻控制，主要控制區域分段為12段，主要分為板帶中部區域控制及邊部控制區域。根據來料帶鋼的寬度可以控制噴嘴開啟的數量，一般F列中部區域噴嘴是常開的。E列輥身冷卻在輥身長度上分為40個區域，每個區域的噴嘴的開閉都可以單獨進行控制。為快速達到較高的控制準確和響應速度，因此E列噴嘴供液壓力較高，直接為泵的出口壓力一般在7bar。G列噴嘴的乳化液用于對支撐輥起冷卻潤滑作用，只需要開關控制即可。

4 乳化液多區冷卻控制與板形曲線之間的關系

板帶通過前四道軋制之后，在F5機架將會精軋制。為實現板形的最優化控制，各個公司采取了很多辦法來優化板形。通用辦法是采用CVC輥型軋制。也可以采用對中間輥進行溫度補償的方式來實現輥型控制。而我廠采用的是公司設計的CVC輥型及乳化液多區冷卻控制技術。

板帶軋制中檢查板形的實際曲線是靠板形儀輥進行檢測。板形儀輥安裝于F5軋機與飛剪之間，其檢測得到的實際曲線反饋至軋機主控程序中。在軋制控制程序中與板帶軋制的目標曲線進行比較，計算出輥身長度上每米板帶的板凸度值的變化。圖4為板形儀檢測到曲線與實際板形模型曲線。

在輥身方向上E列乳化液多區冷卻將工作輥輥身劃分成40個區域。根據熱脹冷縮原理，通過改變輥身某區域的瞬間乳化液噴射量，來達到降低該區域軋輥溫度。從而達到改變這一區域板帶壓下量的目的。圖5為乳化液多區噴射流量與在輥身長度上與板形的對應模型曲線；在實際板形控制中，乳化液多區冷卻不能直接用于當下板形的控制，乳化液多區冷卻控制只能在趨勢上對板形進行微量調整，特別是對一些1/4浪、中浪調整起到一定的微調的效果。

乳化液多區冷卻控制中，各個噴嘴的通斷是靠氣動來驅動球閥來實現的。經過長期觀察，當氣壓達到10bar時對氣動閥門的通斷時間控制達到最優。為保證控制氣壓的穩定，采取在氣源處安放一個壓縮氣罐，同時對于提供氣源的空氣壓縮機采取一用一備。這樣極大的保證了多區冷卻系統工作的可靠性。

5 結束語

在冷軋生產線中，為提高乳化液系統使用效率，我們對乳化液設備進行了多處改造。同時在生產調試中，積極參與對乳化液系統控制中的各種模型曲線進行設定。并且最終初步實現了對乳化液流量與板帶速度模型、噴嘴壓力與流量模型、乳化液噴射量與輥身板凸度等模型曲線進行優化。在今后的生產中，我們會繼續深入地對乳化液系統進行研究，為實現我國冷軋板質量的進一步提高做出貢獻。

參考文獻

[1]徐樂江.板形控制與軋機選擇[M].冶金工業出版社，2007.

[2]邯鋼邯寶冷軋酸軋聯合機組技術手冊[Z].