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[摘 要]：介紹了熱連軋機(jī)中熱卷箱的速度控制及其與軋機(jī)和輥道的速度匹配關(guān)系。熱卷箱位于熱連軋生產(chǎn)線粗軋機(jī)和精軋機(jī)中間的工藝設(shè)備，它將粗軋中間坯卷成熱鋼卷然后再開卷送入飛剪及精軋機(jī)。生產(chǎn)過程中熱卷箱需要與粗軋機(jī)形成連軋連卷，又要與精軋機(jī)形成連開連軋的工況。處理好熱卷箱與軋機(jī)的速度匹配關(guān)系對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞：熱連軋 熱卷箱 速度控制 速度匹配
1 前言
熱卷箱是提高熱連軋產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工藝設(shè)備，它與軋機(jī)及輥道的速度匹配更加重要，直接影響整條生產(chǎn)線的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計(jì)合理的速度匹配的關(guān)系對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的穩(wěn)定生產(chǎn)，提高效率及產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。本文對(duì)熱卷箱與軋機(jī)的速度匹配的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討，并在鋼廠1500mm軋機(jī)實(shí)踐中得到驗(yàn)證。
2 熱卷箱工藝簡(jiǎn)介
熱卷箱位于粗軋機(jī)之后，又位于切頭飛剪之前軋線中部位置，是軋制工藝中間環(huán)節(jié)，當(dāng)粗軋機(jī)軋出的中間坯（厚度15～33mm）完成最后一道次軋制時(shí)，由輸送輥道經(jīng)過熱卷箱前側(cè)導(dǎo)位進(jìn)入熱卷箱將熱中間坯卷成熱帶鋼卷，然后再將熱帶鋼卷進(jìn)行開卷，經(jīng)過2#托卷輥、3#托卷輥及夾送矯直輥將中間坯矯直送入切頭飛剪進(jìn)行切頭或切尾，中間坯切頭之后除鱗進(jìn)入精軋機(jī)進(jìn)行軋制。另外當(dāng)粗軋機(jī)軋出的中間坯（厚度大于33mm時(shí)）完成最后一道工序，由輸送道經(jīng)過入口導(dǎo)槽輥（水平位置），成形輥（水平位置），1#，2#，3#托卷輥，夾送矯直輥將中間坯進(jìn)行矯直送入切頭飛剪進(jìn)行切頭或切尾，即中間坯可直通熱卷箱進(jìn)入精軋機(jī)軋制。其中1#托卷輥包括1A和1B，2#托卷輥包括2A和2B，3#托卷輥包括3A和3B。
熱卷箱設(shè)有2個(gè)工位（卷取工位、開卷工位）可以同時(shí)工作，這樣提高了熱卷箱的工作效率；熱卷箱卷取過程中帶鋼的尾部變?yōu)殚_卷過程中帶鋼的頭部，這樣可減少帶鋼頭部和尾部的溫差20～30℃；卷取工藝減少中間坯的散熱表面等，減少了精軋機(jī)里軋制所需要的能量；由于將較長的中間坯卷取成卷，可以縮短軋制的總長，并減少建設(shè)投資。
3 熱卷箱速度控制
熱卷箱卷取鋼材的溫度最高1100℃，穿帶速度2.0～4.5m/s，最高運(yùn)行速度5.0m/s，最高開卷速度2.4m/s。
3.1 卷取速度控制過程
熱卷箱在接收到粗軋末道次咬鋼信號(hào)后開始加速，跟隨粗軋速度，在頭部到達(dá)HMD305（熱卷箱前15m）后粗軋機(jī)減速到熱卷箱的穿帶速度（由熱卷箱傳給粗軋），只要粗軋機(jī)沒有拋鋼，熱卷箱就要跟隨粗軋速度，如果粗軋已經(jīng)拋鋼，則熱卷箱獨(dú)自進(jìn)行速度控制，以穿帶速度運(yùn)行，同時(shí)將箱前輥道速度傳給粗軋，供粗軋控制機(jī)后延伸輥道。
熱卷箱以穿帶速度卷取中間坯，在帶卷直徑達(dá)到設(shè)定的直徑后，將卷取速度傳給粗軋，如果粗軋沒有拋鋼且允許加速，就加速到熱卷箱的卷取速度，此時(shí)熱卷箱依然跟隨粗軋速度。粗軋拋鋼后熱卷箱獨(dú)自進(jìn)行速度控制，以卷取速度運(yùn)行，同時(shí)將箱前輥道速度傳給粗軋，供粗軋控制機(jī)后延伸輥道。
帶鋼尾部將要進(jìn)入熱卷箱時(shí)，進(jìn)入尾部定位速度控制時(shí)序，準(zhǔn)確將尾部停止在便于開卷的位置上。
3.2 開卷速度控制過程
卷取完成的帶卷要進(jìn)行開卷才能送入精軋機(jī)進(jìn)行軋制，首先在開卷器的約束下完成頭部開卷，送入夾送矯直輥進(jìn)行矯直，然后經(jīng)由飛剪切頭后送入精除鱗箱再送人精軋機(jī)。在飛剪沒有完成切頭時(shí)，開卷速度要保持穩(wěn)定的預(yù)先設(shè)定飛剪的切頭速度，以保證飛剪穩(wěn)定工作；在飛剪完成切頭后，開卷速度轉(zhuǎn)為精軋機(jī)的咬入速度；在精軋機(jī)咬入后跟隨精軋機(jī)軋制速度（包含后滑補(bǔ)償）直到飛剪完成帶鋼切尾動(dòng)作。
完成一個(gè)開卷周期后開卷區(qū)速度轉(zhuǎn)為待機(jī)速度，以低速爬行準(zhǔn)備為下一周期工作。
3.3 速度控制設(shè)計(jì)
為了說明方便，首先介紹一下關(guān)鍵跟蹤傳感器——熱金屬檢測(cè)器的檢測(cè)位置，見圖2。HMD305在熱卷箱前15m粗軋延伸輥道處HMD401在熱卷箱入口偏轉(zhuǎn)輥和熱卷箱前輥道交界處；HMD402在1#托卷輥處；HMD403在2#，3#托卷輥處；HMD404在開尾銷與開尾輥之間；HMD405在夾送矯直輥后；HMD406在飛剪后。
3.3.1 卷取主控速度參考值（CMSR）
CMSR提供的是粗軋機(jī)、延伸輥道和貫穿在卷取運(yùn)行過程的熱卷箱卷取傳動(dòng)裝置的速度參考值。圖3所示的是，各個(gè)跟蹤點(diǎn)的定義和速度模式變化的典型過程。
各個(gè)傳動(dòng)裝置的速度參考值得自CMSR，并可以按要求，用可調(diào)節(jié)的速度超前率和速度滯后率＋鋼坯曲率補(bǔ)償進(jìn)行修改。CMSR速度定義為中間坯在彎曲輥內(nèi)的厚度中心處的線速度值。
3.3.2 粗軋機(jī)和延伸輥道速度參考值（RSR）
長的中間坯的頭部開始在熱卷箱里卷取，此時(shí)，最后的部分還在粗軋機(jī)里。這就生成了連軋連卷，在鋼坯的尾部離開粗軋機(jī)之前，連軋連卷一直發(fā)生作用。當(dāng)中間坯的頭部到達(dá)HMD305時(shí)，CMSR就提供粗軋機(jī)速度參考值（RSR）。在連軋連卷時(shí)，CMSR遵循粗軋機(jī)速度反饋值，以保證可靠的運(yùn)行；并在連軋連卷結(jié)束時(shí)，避免速度的不穩(wěn)定現(xiàn)象。在連軋連卷期間
RSR＝CMSR×［1.00—（RFS＋TLS＋CLS）/100］
式中：RFS為粗軋機(jī)前滑率，用粗軋機(jī)控制計(jì)算（％）；TLS為延伸輥道相對(duì)于粗軋機(jī)的速度超前率（設(shè)定值＝2％）；CLS為熱卷箱相對(duì)于延伸輥道的速度超前率（設(shè)定值＝3％）。
當(dāng)中間坯太短形成不了連軋連卷時(shí)，粗軋機(jī)不受CMSR的影響。
3.3.3 延伸輥道和熱卷箱入口速度參考值（TSR）
延伸輥道和熱卷箱前輥道用得自CMSR的輥道速度參考值（TSR）一起工作。當(dāng)尾部接近熱卷箱時(shí)，輥道段根據(jù)跟蹤信息，不再遵循CMSR。
TSR＝CMSR×（1.00—CLS/100）
3.3.4 底部彎曲輥速度參考值（BBRSR）
底部彎曲輥速度參考值BBRSR，補(bǔ)償在彎曲輥里的鋼坯曲率和鋼坯厚度：
BBRSR=［CMSR×1.00—中間坯厚度/（2×R）］
式中：R為彎曲輥里的鋼坯曲率半徑（設(shè)定值＝425mm）；2×R的值為一個(gè)在設(shè)置卷取時(shí)可調(diào)的常數(shù)，在輸出彎曲輥開始提升時(shí)，帶卷直徑用作2×R。
3.3.5 頂部彎曲輥速度參考值（TBRSR）
頂部彎曲輥速度參考值TBRSR，補(bǔ)償在彎曲輥里的鋼坯曲率和鋼坯厚度：
TBRSR＝［CMSR×1.00＋中間坯厚度/（2×R）］
式中，R與底部彎曲輥速度參考值中的相同。
3.3.6 1#托輥速度參考值（CR1SR）
1#托輥速度參考值CR1SR，補(bǔ)償離開彎曲輥的鋼坯的曲率和鋼坯厚度：
CR1SR＝CMSR×［1.00＋中間坯厚度/（2×R）］×（1.00＋CR1LS/100）
式中：CR1LS為1#托輥的速度超前率，％；R為跟蹤計(jì)算得出的帶卷半徑。
3.3.7 開卷速度主控參考值（UMSR）
相關(guān)開卷傳動(dòng)裝置（熱卷箱、精軋機(jī)和精軋機(jī)入口）的速度參考值遵循下列速度模式。精軋機(jī)咬鋼后，遵循2級(jí)傳來的精軋入口速度。
3.3.8 開卷速度滯后率（ULS）
開卷時(shí)1#，2#，3#托卷輥的計(jì)算為
CR1SR＝UMSR×（1.00—ULS）
式中，CR1SR為1#托卷輥的參考速度，2#，3#同1#。
夾送矯直輥速度（PSR）計(jì)算為
PSR＝UMSR×（1.00—0.5×ULS）
式中：ULS為開卷速度滯后率（設(shè)定值＝1％）。
4 實(shí)際應(yīng)用效果
采用上述方案對(duì)萊蕪鋼廠熱卷箱進(jìn)行控制，取得了良好的效果。其參數(shù)為：穿帶速度3.5m/s，卷取速度4.0m/s，待機(jī)（爬行）速度0.2m/s，粗軋機(jī)前滑率RFS＝8％，延伸輥道相對(duì)于粗軋機(jī)的速度超前率TLS＝1.5％，熱卷箱相對(duì)于延伸輥道的速度超前率CLS＝4％，1#托輥的速度超前率CR1LS＝0.5％，開卷速度滯后率ULS＝6％，飛剪切頭速度1.5m/s。
由實(shí)際應(yīng)用電流及速度曲線可知，在此方案及參數(shù)匹配下，熱卷箱的傳動(dòng)裝置電流基本均衡，速度穩(wěn)定。熱卷箱與粗軋機(jī)及其延伸輥道、精軋機(jī)速度匹配良好，熱卷箱穩(wěn)定工作。
5 結(jié)束語
通過對(duì)熱卷箱的速度控制及速度匹配方案的選擇和設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的使用效果，保證了熱卷箱穩(wěn)定可靠的工作，同時(shí)和其他設(shè)備速度匹配也很好，傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷均衡，沒有出現(xiàn)拉鋼和堆鋼現(xiàn)象而影響生產(chǎn)。提高了整條軋線的生產(chǎn)效率的同時(shí)也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并為用戶創(chuàng)造了效益。 |
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