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[摘 要]：萊鋼無(wú)芯軸的鋼卷移送熱卷技術(shù)先進(jìn)，但控制復(fù)雜。文章圍繞該復(fù)雜控制介紹了熱卷箱的運(yùn)行方式及其主要功能?？梢詾闊峋砑夹g(shù)控制提供很大的參考和借鑒價(jià)值。
1 概述
萊鋼1500mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線是萊銅“十五”技改工程新上的一條生產(chǎn)線，該條生產(chǎn)線全部由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造，其工藝布置方案為：2座步進(jìn)梁式加熱爐一單機(jī)架帶立輥軋機(jī)（配置全液壓AWC）的四輥可逆粗軋機(jī)（配置電動(dòng)壓下APC＋液壓AGC）—熱卷箱—6機(jī)架四輥精軋機(jī)組（F1-F6配置全液壓壓下HAPC＋HAGC、串輥、彎輥，F(xiàn)1-F6采用CVC機(jī)型，機(jī)架間低慣量活套）—層流冷卻—2臺(tái)地下卷取機(jī)（配置助卷輥液壓踏步控制）?？缮a(chǎn)厚度1.2mm～20mm，寬度700mm～1350mm的熱軋帶鋼，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力200萬(wàn)噸。
熱卷箱已經(jīng)成功的用在不同的軋機(jī)設(shè)備中，從傳統(tǒng)式軋機(jī)到小型軋機(jī)到無(wú)頭軋機(jī)。通過(guò)不斷的研究開(kāi)發(fā)，在HATCH STELTECH的指導(dǎo)下，熱卷箱技術(shù)已經(jīng)迅速成熟，可以滿足并超過(guò)用戶的期望值。在最近的幾個(gè)項(xiàng)目中，HATCH STELTECH應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)并取得了很大的成功。新式的熱卷箱可以在很廣的范圍內(nèi)高速卷取不同寬度、厚度和質(zhì)量的材料，并且使帶卷緊密、結(jié)實(shí)并且保證圓形。熱卷箱設(shè)計(jì)利用其他領(lǐng)域如：液壓和自動(dòng)化的先進(jìn)技術(shù)，這樣有助于提高設(shè)備的可靠性和卷取性能，并且所供的設(shè)備簡(jiǎn)單便于維護(hù)。
熱卷箱是一道中間工藝，此工藝是將從粗軋機(jī)過(guò)來(lái)的中間坯高速卷咸帶卷，然后再開(kāi)卷將中間坯以低速送入精軋機(jī)組。所有的鋼材產(chǎn)品，從薄軟的超低碳鋼和硅鋼到高強(qiáng)度低合金鋼以及奧氏體不銹鋼，都可以使用熱卷箱成功的生產(chǎn)出來(lái)。因?yàn)闊峋硐涞膬纱笾饕恚阂皇潜３譁囟龋蔷彌_長(zhǎng)的中間坯，使得熱卷箱工藝為帶鋼熱軋機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重大變革。卷取工藝減少中間坯的散熱表面，其結(jié)果是打開(kāi)的中間坯幾乎保持與卷取時(shí)相同的溫度，這樣就減少了軋制所需的能量。此外，與平的中間坯相比，卷取的中間坯可以減少成本費(fèi)用以及對(duì)軋機(jī)的空間要求。
2 熱卷箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示
3 設(shè)備組成
熱卷箱分三部分組成：入口導(dǎo)位、熱卷箱、矯直夾送輥。入口導(dǎo)位由一側(cè)的二個(gè)液壓缸通過(guò)齒輪、齒條推動(dòng)平行導(dǎo)板對(duì)中帶鋼。熱卷箱由入口偏轉(zhuǎn)輥、彎曲輥、成形輥、1號(hào)卷托輥、2號(hào)卷托輥、3號(hào)卷托輥、穩(wěn)定器、推卷器、開(kāi)卷器、開(kāi)卷側(cè)導(dǎo)位、開(kāi)尾銷、保溫墻、主機(jī)、傳動(dòng)裝置等組成。帶鋼在熱卷箱內(nèi)卷成卷，再開(kāi)卷。矯直夾送輥由開(kāi)尾輥、上下夾送輥和輥道組成。矯直夾送輥將開(kāi)卷的帶鋼矯直后送入飛剪切頭切尾。
熱卷箱（如圖2所示）可以分成兩個(gè)部分，卷取區(qū)和開(kāi)卷區(qū)。熱卷箱接受由R1送來(lái)的中間坯，經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥將鋼坯導(dǎo)入彎曲輥，通過(guò)上下彎曲輥輥縫的合理設(shè)置，使鋼坯頭部彎曲進(jìn)而進(jìn)入卷取區(qū)，由成形輥和1號(hào)托卷輥共同支撐卷取中的鋼卷。當(dāng)鋼坯尾部到達(dá)之前，彎曲輥打開(kāi)，使尾部保持平直進(jìn)入卷取區(qū)，同時(shí)成形輥和1號(hào)托卷輥減速并停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使尾部停在水平位置，同時(shí)穩(wěn)定器將鋼卷穩(wěn)住。此時(shí)開(kāi)卷區(qū)應(yīng)沒(méi)有正在開(kāi)卷的鋼卷。于是開(kāi)卷臂下降，開(kāi)卷刀插在鋼卷尾部，1號(hào)托卷輥轉(zhuǎn)動(dòng)使將鋼卷尾部送入開(kāi)卷區(qū)的夾送輥。夾送輥一旦咬入，開(kāi)卷臂抬起，1號(hào)托卷輥和2托卷輥共同配合將鋼卷移送到2號(hào)托卷輥。此時(shí)保溫墻將靠近鋼卷以減少熱量的輻射損失。這時(shí)卷取區(qū)就可以開(kāi)始進(jìn)行下一塊鋼坯的卷取了。當(dāng)開(kāi)卷中的帶卷減小到一定程度（隨中間坯厚度不同而不同）時(shí)會(huì)被被動(dòng)拉到3號(hào)托卷輥上，并接觸開(kāi)尾輥，達(dá)到設(shè)定卷徑時(shí)，開(kāi)尾銷伸出準(zhǔn)備將鋼卷尾部撥開(kāi)，防止尾部疊在一起進(jìn)入夾送輥。開(kāi)尾輥的作用是阻止鋼卷向后滑動(dòng)并幫助開(kāi)卷，同時(shí)當(dāng)卷尾通過(guò)時(shí)防止尾部翹得過(guò)高。
從上述過(guò)程可以看出，卷取區(qū)和開(kāi)卷區(qū)可以同時(shí)工作，加快生產(chǎn)節(jié)奏。使得熱卷箱不再是瓶頸環(huán)節(jié)。另外，如果精軋機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，可以將鋼卷保留在熱卷箱內(nèi)，等故障處理完畢后繼續(xù)軋制，從而大大地減少損失，因此熱卷箱又是一個(gè)緩沖環(huán)節(jié)。
4 運(yùn)行方式
4．1 直通模式軋制（無(wú)熱卷箱）
熱卷箱區(qū)域的輥道可以做為粗軋機(jī)與飛剪之間的延遲輥道的擴(kuò)展部分。輥?zhàn)拥尿?qū)動(dòng)裝置將從粗軋機(jī)處得到一個(gè)速度信號(hào)，熱卷箱和飛剪使用HMD的追蹤信息來(lái)進(jìn)行控制。熱卷箱和飛剪入口側(cè)導(dǎo)衛(wèi)使用接近的中間坯的產(chǎn)品信息進(jìn)行定位。當(dāng)為直通模式軋制時(shí)，所有上述軋制線輥?zhàn)佣际菑膭?dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。熱卷箱的外部冷卻是根據(jù)HMD區(qū)域的追蹤信號(hào)來(lái)順序進(jìn)行的。
4．2 自動(dòng)運(yùn)行
自動(dòng)運(yùn)行是處理中間坯移送的正常模式。熱卷箱控制程序協(xié)調(diào)所有的自動(dòng)成卷及開(kāi)卷順序。熱卷箱控制器通過(guò)速度、位置、方向和時(shí)間測(cè)量值來(lái)追蹤中間坯的移送，用HMD和軋機(jī)信號(hào)來(lái)檢測(cè)中間坯的頭部及尾部。連續(xù)計(jì)算帶卷直徑以便為熱卷箱定序。控制器使用的是操作者在人機(jī)界面（HMI）屏上設(shè)定的輸入值和2級(jí)下載到控制器的設(shè)定值。
人工干預(yù)是自動(dòng)模式的擴(kuò)展。它允許操作者在自動(dòng)模式下激活、調(diào)節(jié)或中斷程序，并且使用操作臺(tái)裝置來(lái)調(diào)整熱卷箱機(jī)構(gòu)的位置。當(dāng)粗軋機(jī)和精軋機(jī)空的時(shí)候，速度控制器允許操作者傳送帶卷和中間坯，然后，在特定的點(diǎn)上，恢復(fù)自動(dòng)速度控制。在不影響自動(dòng)順序的情況下。熱卷箱的每個(gè)部分的位置控制運(yùn)算法必須接受通過(guò)操作臺(tái)裝置直接進(jìn)行的手動(dòng)的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的范圍是有限度的，只適用于當(dāng)前的帶卷或者在要求下一次自動(dòng)位置調(diào)節(jié)之前一直適用。如有必要，在人機(jī)界面屏上，可以對(duì)正在運(yùn)行的帶卷的位置調(diào)節(jié)器偏移量作永久性修正。
4．3 模擬軋鋼
熱卷箱模擬軋鋼是一種輔助運(yùn)行模式，用于軟件開(kāi)發(fā)、培訓(xùn)操作者和檢查準(zhǔn)備就緒情況，模擬成卷及開(kāi)卷運(yùn)行時(shí)熱卷箱所需的外部信號(hào)。這樣，熱卷箱就可以在沒(méi)有中間坯的情況下進(jìn)行運(yùn)行。與正常動(dòng)作所不同的唯一的調(diào)節(jié)是，模擬開(kāi)卷器的開(kāi)卷位置，這是因?yàn)樵?號(hào)托輥上沒(méi)有帶卷時(shí)。有可能產(chǎn)生機(jī)械干涉。所有熱卷箱操作控制裝置在模擬期間具有完全的功能，并且操作者完全能夠進(jìn)行干預(yù)。
熱卷箱模擬功能可以作為設(shè)備的單機(jī)模擬、從熱卷箱的輸入輥道到第一個(gè)精軋機(jī)架，或者作為整個(gè)軋機(jī)模擬的一部分。要模擬的中間坯的參數(shù)在整個(gè)軋機(jī)模擬過(guò)程中，由2級(jí)提供或者由操作者通過(guò)人機(jī)界面為單機(jī)模擬輸入這些參數(shù)。熱卷箱模擬程序生成相軋機(jī)速度信號(hào)、在粗軋機(jī)里的金屬和不同的熱金屬檢測(cè)器的信號(hào)，好像一個(gè)中間坯正在從粗軋機(jī)，通過(guò)熱卷箱，到精軋機(jī)。
5 主要控制功能
5．1 材料追蹤
熱卷箱采用熱金屬檢測(cè)器檢測(cè)中間坯的頭部和尾部以及帶卷是否在熱卷箱望里。使用速度補(bǔ)償和延時(shí)來(lái)增加額外的材料追蹤點(diǎn)。圖3顯示了每個(gè)熱金屬檢測(cè)器的位置。
（HND＝熱金屬檢測(cè)器）
（1）COilbox（熱卷箱）15m HND（HND1）、On表示中間坯到達(dá)熱卷箱、Off表示接近尾部。
（2）Coilbox Entry（熱卷箱入口）HND（HND2）為帶卷直徑計(jì)算和尾部停止發(fā)出精確的頭部及尾部跟蹤點(diǎn)。位置要盡可能的靠近入口偏轉(zhuǎn)輥。
（3）Cradle Roll No．1（1號(hào)托輥）HND（HND3）表示有一個(gè)帶卷在成卷區(qū)。也生成了一個(gè)追蹤信號(hào)用它及鄰近的HND信號(hào)和帶卷直徑計(jì)算值來(lái)確定帶卷在1號(hào)托輥上。
（4）Cradle Roll No．2／3（2／3號(hào)托輥）HMD（HMD4表示中間坯或帶卷在開(kāi)卷區(qū)，并且與鄰近的HMD信號(hào)相結(jié)合來(lái)確定帶卷的位置。
（5）Holdback Roll（開(kāi)尾輥） HMD （HMD5）表示一個(gè)被動(dòng)移送的帶卷在開(kāi)尾輥處。該HMD必須不檢測(cè)在開(kāi)卷的中間坯。
（6）Pinch Roll（夾送輥）HMD（HMD6）表示中間坯在矯直夾送輥里。
其中，HMD2和HMD3采用三選二的方式提高可靠性。
5.2 計(jì)算帶卷直徑和特定的帶卷重量
（1）下列公式用于計(jì)算帶卷直徑
5.3 尾部停止長(zhǎng)度計(jì)算
在中間坯尾部通過(guò)HMD2時(shí)，計(jì)算還要成卷的鋼坯的長(zhǎng)度。整個(gè)尾部停止的長(zhǎng)度和穩(wěn)定速度使得產(chǎn)生成卷裝置的減速模式。熱卷箱的操作者可以通過(guò)HMI設(shè)置屏用尾部偏移值調(diào)節(jié)尾部停止位置。偏移值直接加上總尾部長(zhǎng)度（默認(rèn)值＝500mm）。
6 結(jié)論
由于采用了最新的工藝，控制系統(tǒng)配之先進(jìn)合理，控制方法及算法準(zhǔn)確，控制功能強(qiáng)大，使得熱卷箱工作可靠、穩(wěn)定、效率高，提高了軋線利用率。自投運(yùn)以來(lái)很少發(fā)生故障，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 |
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