3500 mm爐卷軋機軋制線調整系統研究與應用

劉 圳， 李冠旻， 焦志敏

（山信軟件股份有限公司日照自動化分公司， 山東 日照 276800）

山東鋼鐵集團日照公司3 500 mm 爐卷產線采用的是單機架四輥可逆式軋機，軋機的軋制線調整主要通過階梯墊及其他輔助動作設備調整。軋制線調整系統主要用于使不同直徑的軋機軋輥適應軋制線。軋制線調整設置取決于在換輥時裝入軋機的底部支撐輥和工作輥的直徑。該功能是通過可移動的階梯墊實現的，階梯墊布置在底部支撐輥軸承座下方、液壓輥縫控制系統液壓缸的上方。當更換工作輥或支撐輥時，由于工作輥直徑的變化而需要調節軋制線，此時它們會通過液壓缸移動到合適位置。

1 系統組成

山東鋼鐵集團日照公司3 500 mm 爐卷軋機的軋制線調整系統分為硬件部分和程序部分，硬件部分主要是通過階梯墊及其他輔助動作設備調整。包括為了動作階梯墊也要動作的下支撐輥提升軌道、壓緊裝置以及沖洗裝置等，這些裝置通過西馬克自動化程序進行控制，一級控制程序通過軟件Logicad進行編寫。

1.1 階梯墊參數

在進行軋制線調整時不同的支撐輥直徑可通過支撐輥軸承座和階梯墊之間的滑板（RP）進行補償。階梯墊運行的實際值通過一個安裝在液壓缸內的MTS 位移傳感器進行測量。橫移液壓缸移動的參考值通過自動化系統利用軋輥直徑和滑板的函數計算。當新工作輥組推入時，階梯墊抵達換輥位。在工作輥換輥過程中進行階梯墊清理時，階梯板必須首先移動至位置8，之后移動至位置1。

參數：階梯墊梯級數量為9（包括換輥位置，換輥位也用于軋制）；移動行程數量為8；每個階梯的高度差為15 mm；每個位置的行進距離為200 mm；行進速度為50 mm/s；液壓缸最大行程為1 620 mm；液壓缸工作行程為1 600 mm。

1.2 支撐輥直徑和滑板關系（見表1）

表1 支撐輥直徑和滑板關系

1.3 下支撐輥提升軌道

提升軌道用于：提升下支撐輥用于階梯板調整（包括換輥位置，從而將下工作輥降至固定工作輥更換軌道上）；提升下支撐輥至抽出高度用于支撐輥更換；提升軌道位于軋機機架的支撐輥軸承座下方（2個固定位置）。

軌道通過8 個液壓缸（4 個位于入口側，4 個位于出口側）進行升降。

液壓缸通過一個電磁閥帶2 個線圈、3 個位置和回位彈簧一同啟動。

為了實現液壓缸的同步運行，在電磁閥和液壓缸之間安裝2 個液壓操作的同步裝置（1 個位于入口側/1 個位于出口側）。

安裝2 個壓力開關用于監控液壓缸活塞側的壓力。連同激活信號，可確定液壓缸的終端位置。

1.4 下支撐輥壓緊裝置

針對該功能，出口側安裝2 臺液壓缸：1 臺位于傳動側，另1 臺位于操作側。

2 臺液壓缸將下支撐輥軸承座朝軋機機架的入口側方向壓緊從而清除間隙。

每臺液壓缸由一個電磁閥帶2 個線圈、3 個位置和回位彈簧驅動。

該功能通過壓力開關監控。

在手動校準之前，閥門將通過一個信號在換輥后開啟約0～5 s（可調），或僅通過自動模式開啟。當計時器超時，第二個電磁閥打開。隨后軸承座位于釋放位置同時也是軋制位。

1.5 階梯墊及提升軌道沖洗系統

階梯墊沖洗系統用于防止階梯墊受到污染影響輥縫控制進而影響軋制鋼板的品質。為此沖洗系統需要在換輥過程中打開對階梯墊進行沖洗。

提升軌道沖洗系統用于防止提升軌道受到污染。為此沖洗系統在換輥過程中運行。沖洗過程通過計時器進行定義。

換輥過程中階梯墊沖洗的步驟如下：

1）當舊輥從軋機機架抽出時，沖洗開啟。目的：清潔階梯墊上表面。

2）階梯墊換到最高的梯級，再反過來換到最低的梯級，之后關閉沖洗。

3）階梯墊換到參考階梯（根據新軋輥資料）。

該程序可確保所有梯級得到沖洗并從階梯上清除氧化鐵皮保證階梯墊的清潔，避免因為階梯墊上的油污、氧化鐵皮影響到軋機的輥縫標定進而進一步影響到鋼板的軋制。

2 軋制線計算

階梯墊按照工作輥直徑選擇。較小的工作輥直徑要求較厚的階梯板，原因是液壓輥縫控制（HGC）液壓缸的工作行程有限（見圖1）。

下列關系式根據軋機系統參數定義了實際軋制線的高度：

由此可得階梯墊的梯級數（四舍五入至下一個較高階梯以取得要求的階梯墊）為：

式中：n 為階梯數量（1～8），階梯 1 用于換輥；SD為支撐輥直徑；AD為工作輥直徑；RP為滑板組合總高度；WP為HGC-階梯墊計算出來的液壓缸工作位置；Xreal為底部工作輥的上邊緣與底部軋機牌坊軛之間的尺寸。該值定義了實際軋制線約等于軋機地面以上+830 mm；Xtheoretical=底部工作輥的上邊緣與底部軋機牌坊軛之間的尺寸4 690 mm，該值定義了理論軋制線為軋機地面以上+830 mm。

為了防止輥道上產生不被設備允許的軋制力，實際軋制線不得低于輥道上緣以下。輥道上邊緣距離軋機地面上方+800 mm。因此計算n 的時候WP的參考值應為30 mm（階梯墊的參考位置）。如果支撐輥和工作輥均為較小輥徑，則WP參考值應為50 mm。

根據n 的計算結果，液壓缸的實際工作位置WP必須按照軋制表和軋制原理進行計算。

在入口區域輥縫（實際軋制線）內的底部帶鋼/板坯表面必須與入口輥道頂面具有足夠的垂直距離，這點很重要。因此WP（實際軋制線）應按照滿足下列公式的方式進行調整。

式中：hin為入口厚度；hout為出口厚度；drollertabe為帶鋼/板坯的下表面與輥道標高間的預留間距，該值至少為10 mm；Sbottomroll為下工作輥的上緣至輥道標高的距離。

圖1 軋制線計算示意圖

生產計劃過程中在選擇合適梯級數“n”必須考慮上述各方面。

3 運動簡圖

3.1 階梯墊橫移的原理圖（見圖2）

圖2 階梯墊橫移的原理圖（mm）

3.2 幾何條件簡圖（見下頁圖3，圖4）

4 工作輥手動換輥流程

4.1 手動抽輥流程

“首先軋機要從運行模式切換到正常停車模式→此時主傳動自動定位并且CVC 回零位”→操作模式選擇換輥手動模式→操作權限下放到本地面板→走橋回到入口位置→換輥小車走到軋機前等待位置→上支撐輥提升到位→上支撐輥鎖緊打開→電動壓下到工作輥換輥位置→上下主軸水平移動到換輥位置→液壓壓下到油柱回底位置→下工作輥平衡缸縮回→下支撐輥提升軌道提升到位→階梯墊回到換輥位置→階梯墊沖洗→下支撐輥提升軌道下降到位→主軸定位塊移入→換輥小車走到軋機位置并且將鉤子鎖住→下主傳動接軸垂直平衡下降→下工作輥擋板打開→換輥小車走到上工作輥下降的位置→出入口水箱（導位）下降→上工作輥平衡缸縮回（下降）→上主傳動接軸垂直平衡下降→上工作輥擋板打開→換輥小車走到側移平臺位置→換輥小車走到側移平臺脫鉤位置并脫鉤→換輥小車走到側移平臺等待位置→側移平臺移動至新輥位置→換輥小車移動到側移平臺鎖鉤位置。

圖3 九級階梯墊軋制線示意圖

圖4 一級階梯墊軋制線示意圖（mm）

4.2 手動裝輥流程

新輥數據下發→換輥小車到上工作輥提升位置→上工作輥擋板鎖緊→上主傳動接軸垂直平衡提升→上工作輥平衡缸提升到位→出入口水箱提升到位→換輥小車到下工作輥擋板位置→下工作輥擋板鎖緊→下主傳動接軸垂直平衡提升→換輥小車鉤子打開并退回到軋機前等待位置→主軸定位塊抽出→下支撐輥提升軌道提升到位→階梯墊沖洗打開→階梯墊點動到最大位置，再到最小位置→階梯墊回到工作位→階梯墊沖洗關閉→下支撐輥提升軌道下降→下支撐輥側推推出5 s 再收回→液壓壓下油柱回到油緩沖液位→下工作輥平衡缸伸出 。

5 結語

軋制線調整系統用于調整不同直徑的軋輥以適應軋制線。調整設置取決于在換輥時裝入的底部支撐輥和工作輥的直徑。