熱連軋切頭尾的工藝改善

譚志福，張佩超，李建偉，張澤朋

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司熱軋部，河北 唐山 063200）

隨著我國經濟的不斷發展，各個行業競爭日益激烈。在鋼鐵行業，提高鋼鐵軋制中的切損率是提升企業市場競爭力的關鍵因素之一。飛剪是熱連軋重要設備之一，用于剪切帶鋼頭部和尾部，精確剪切能夠提高鋼鐵成材率并且可影響軋輥換輥周期、軋制節奏等[1]。板坯頭尾不規則時，切尾長度較小會導致魚尾切除不凈，隨著軋機負荷的增加，不規則尾部會迅速惡化，容易造成軋斷、甩尾、堆鋼等事故。切頭尾的工藝改善措施亟需落實，以確保鋼鐵的穩定生產。

1 研究現狀

1.1 切頭尾的重要性

帶鋼的頭部和尾部形狀不規則，熱連軋中，飛剪切頭尾不會根據帶鋼頭部和尾部的切頭形狀變化而改變。對此，我國也做出了相應的研究，汪杰等人在寬厚板頭尾及邊部形狀對稱性控制上開展了相應研究[2]。帶鋼頭尾的演變，王愛麗等人采用有限元ANSYS-DYNA分析了熱軋板坯頭尾魚尾形狀的演變規律, 并通過短行程控制曲線模型改善了頭尾形狀，但目前還未應用于實際生產[3]。因此，操作人員需要根據帶鋼頭部的形狀對更改飛剪切頭的數值大小，并且更改數值不及時，會提高帶鋼軋制過程中的不穩定性。

切尾準確度差，切尾小產生魚尾，切尾大產生浪費，甚至切尾不掉帶入軋機引起事故。切頭尾的準確度高，不僅能夠使帶鋼軋制穩定，還能降低帶鋼的切損率，更能夠體現一個鋼鐵公司的優秀實力。所以，切頭尾在鋼鐵公司中占有定的重要性。

1.2 切頭尾原理

帶鋼飛剪的控制策略,需要采用熱金屬檢測器對帶鋼進行跟蹤[4]。飛剪切頭尾原理如圖1，切頭執行過程為：帶鋼頭部到達熱檢MA02時跟蹤啟動，此時帶鋼為恒定速度1.1m/s，當跟蹤距離等于Lm時，啟動飛剪切頭，頭部長度可以在操作畫面中調整以達到頭部完全切齊的目的。切尾執行過程：當熱檢MA02滅時跟蹤啟動，根據夾送輥速度開始計算跟蹤距離，當跟蹤距離等于Lm時，啟動飛剪切尾。尾部長度操作工同樣可以調整。

圖1 飛剪剪切原理圖

2 影響切頭尾的因素

2.1 熱檢因素

鋼鐵軋制過程中會出現一些物理現象影響飛剪熱檢的準確性，常見的影響因素有：①板道過熱，在軋制節奏快的情況下板道會對熱檢產生影響，由于高溫帶鋼的通過出現板道過熱，影響熱軋對帶鋼頭尾的判斷。另外，熱檢檢測有延時的現象，并且存在熱檢檢測不同步，致使帶鋼尾部切不到，切頭尾不準確；如圖2所示。②氧化鐵皮，帶鋼表面氧化鐵皮會影響熱檢的檢測，在熱連軋過程中，高溫帶鋼表面會產生氧化鐵皮，覆蓋在帶鋼表面，導致熱檢不準確，對帶鋼的切頭尾產生偏差；氧化鐵皮對熱檢的影響如圖3所示。③水汽，現場水汽嚴重影響熱檢的檢測，在飛剪設備后面緊接著就是精除鱗，精除鱗除磷水外溢，導致現場水汽過多，會對切頭尾的熱檢產生影響。

圖2 熱檢檢測曲線

圖3 帶鋼氧化鐵皮對比

2.2 剪切因素

飛剪的切頭為定尺剪切，即切頭值的大小不會隨著帶鋼頭部形狀的變化而變化，切頭在定尺剪切下由于帶鋼頭部形狀不規則，導致切頭大小不一致。在不同切尾剪切線1、2、3、4中（圖4），1為最準確剪切線，4產生浪費，3切除不干凈產生魚尾，2切除線在帶鋼邊部容易產生粘連帶入軋機（圖5）。由此可能會產生切頭切不完全的現象，從而影響軋制穩定性。

圖4 切尾剪切線

圖5 切尾帶入事故

2.3 跟蹤因素

當熱檢檢測到帶鋼的尾部后啟動跟蹤計算，切尾的跟蹤計算是單獨采集夾送輥的速度，并沒有考慮夾送輥速度與帶鋼實際速度不一致，并且帶鋼還存在一定加速度，所以帶鋼尾部的跟蹤計算不準，實際觀察切尾大小也不一致。

3 切頭尾改善措施

3.1 熱檢改善措施

熱檢改善的措施需要處理常見的影響因素：①板道過熱，可以通過在過鋼通道間隙增加水冷對板道進行降溫處理，降低熱檢檢測點溫度，從而消除高溫帶鋼引起板道過熱影響熱檢的問題；②氧化鐵皮，處理帶鋼表面的氧化鐵皮，可以通過在飛剪前側導板處增加氣吹將氧化鐵皮從帶鋼表面清除，從而消除氧化鐵皮對熱檢檢測的影響；③水汽，消除水汽可以在除鱗前增加側噴，同時通過增加夾送輥尾部壓力減少除鱗水外溢，提前關閉飛剪冷卻水并增加風機吹散水汽。

3.2 剪切改善措施

增加系統切頭補償值，規則頭部和不規則頭部如下圖6所示。

圖6 頭部形狀規則和不規則的切頭值大小對比圖

熱檢檢測帶鋼中間位置，假如帶鋼頭部形狀良好，完全切除時，畫面切頭大小為t當形狀不好時系統切頭大小為T，那么相同切頭t時只能切到2位置，及帶鋼中間位置1再加t。大概切頭的總長度為，切頭完全切除時大概差，由于系統不夠精確，頭部也不完全規則，增加切頭補償值為：

3.3 跟蹤改善措施

增加切尾關于夾送輥速度和加速度的補償值，夾送輥速度反饋與帶鋼實際速度存在不確定偏差和帶鋼存在加速度。如果把夾送輥速度看成是勻速的，夾送輥速度V和帶鋼的實際速度Vs存在偏差為定值X,那么帶鋼尾部從熱檢MA02滅到飛剪開始切尾的理論距離L和帶鋼實際運行距離關系為那么相鄰兩根帶鋼切尾偏差為,其中。中間X、L為定值,當為1.0左右時近似為1。所以建立切尾值和△V之間的函數關系：通過觀察在現場實際切尾值大小一定時，記錄一級畫面切尾值和夾送輥速度關系。

上述可以看出切尾大小和夾送輥速度大致為線性關系。即隨著夾送輥速度的增加切尾值成比例增加：

說明：X為比例系數，△V為夾送輥速度變化量。所以增加一個切尾補償值A1。

4 結語

通過對熱連軋切頭尾工藝的分析，結合實際情況，做出相應的措施有：

（1）優化熱檢準確度，減少現場物理現象對熱檢的影響。

（2）改善剪切方法，針對不同形狀的頭部，增加對應的補償值。