第３４卷第１期 江 西 冶 金 Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．１ ２０１４年２月 ＪＩＡＮＧＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１４ 文章编号：１００６－２７７７（２０１４）０１－００３５－０３ 热轧卷形原因分析及控制 陈小波 － （１．西安建筑科技大学，陕西西安７１００５５；２．新余钢铁集团有限公司，江西新余３３８００１） 摘 要： 针对热轧钢卷的卷形问题，从模型控制对头塔、尾塔、尾部溢出边产生的机理进行分析，分析了卷取塔形 产生的原因，并采取相应的措施对模型控制进行了调整，有效减少了塔形的产生，提高了成材率。 关 键 词：热轧；卷取；塔形；原因分析；模型控制 中图分类号：ＴＧ３３５．１ｌ 文献标志码： Ｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｓ ｉｎ Ｃｏｉｌｉｎｇ Ｈｏｔ——Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｒｉｐ Ｓｔｅｅｌ Ｃｈｅｎ Ｘｉａ０ｂ０ ， （１．Ｘｉ ａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００５５ Ｓｈａｎｘｉ。Ｃｈｉｎａ； ２．Ｘｉｎｙｕ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｙｕ ３３８００１ Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆｏｒ ｈｏｔ—ｒｏｌｌｅｄ ｃｏｉｌ ｓｈａｐｅ，ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｄ ｃｏｉｌ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｐ ａｎｄ ｔａｉｌ ｏｆ ｃｏｉｌ ａｎｄ ｅｄｇｅ ｏｖｅｒ－ ｌｆｏｗ ｏｆ ｔａｉｌ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｆｏｒ ｃａｕｓｉｎｇ ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｄ ｃｏｉｌ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｓ ｗｅｌ１．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｒｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｙｉｅｌｄ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ；ｒｅｃｏｉｌｉｎｇ；ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｄ；ｒｅａｓｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ４）较大的塔形钢卷不易装运，还会造成打包带 １ 前言 断裂，形成松卷； ５）松卷容易造成冷轧过程中的表面擦伤； 卷形是热连轧卷取区域最重要的质量指标，卷 ６）如果塔形钢卷用精整机组重卷，将增加成本。 形不良将对生产和使用产生以下影响： 因此，提高卷形质量，降低塔形的产生，对提高 １）严重的塔形使钢卷对中困难和重心偏离，容 经济效益和满足冷轧对原料的要求具有重要意义。 易造成步进梁运输过程中发生翻倒事故； ２）钢卷尾部溢出边过大时，需人工切割，降低了 ２卷形不良的类型及形成原因 成材率，增加了成本； ３）内圈及外圈的塔形过大时，在吊运过程中， ２．１卷形不良的类型 吊具容易使钢卷边部产生夹损（夹具对突出的带钢 卷取区域的卷形主要包括松卷和塔形，塔形根 边部造成夹伤），严重时塔形将造成吊具无法正常夹 据其发生位置，主要有以下三种类型： 取（突出的带钢边部造成吊具无法接触钢卷内圈）； 内塔形：在钢卷内圈５—１０圈的范围内，带钢向 收稿日期：２０１３—０７—０４ 作者简介：陈小波（１９８３一），男，江西新余人，工程师，从事轧钢工艺技术管理工作。 ・３６・ 江西冶金 ２０１４年２月 一侧急剧跑偏，内圈呈现塔状； 层间塔形：钢卷中间部分的带钢向两侧交叉跑 置，其开口度为带钢宽度＋余量Ｄ＋第一短行程量 Ａ＋第二短行程量 。在理论上当带钢头部刚刚进 入侧导板区域后第一次短行程立即执行，两侧侧导 板同时向内闭合Ａ／２，对带钢头部进行第一次导向； 在带钢头部快要进入夹送辊之前，执行第二次短行 程，两侧侧导板同时向内闭合曰／２，对带钢头部进行 第二次导向。通过两级短行程控制，可保证带钢头 部以较好的对中状态进入夹送辊。 偏，整个钢卷侧面不平整； 外塔形：最外圈的１０圈范围内，带钢向一侧急 剧跑偏，外圈呈现塔状 。 圆日圆 当带钢进入夹送辊并经过一定的延迟时间后， 侧导板进入动态纠偏控制状态。在这种状态下，侧 内塔形 层间塔形 外塔形 图１ 几种典型的不良卷形 ２．２塔形的形成原因 内塔形是强制纠偏引起的塔形，起因是带头进人 卷取机时已偏离中心线，钢带被侧导板强制性纠偏后， 又重新回到中心线，此时，头部必然出现塔形。如果侧 导板工作及时，能将塔形控制在合格范围之内，就不会 出现塔形质量问题；如果这时出现带头控制检测失误， 就会出现超标准的塔形，也可能引起头部松卷 Ｊ。 层间塔形的形成主要是由于钢带的上下、左右 抖动。引起抖动的原因是Ｆ７机架与卷简之间失张 或张力波动大，侧导板磨损使位置控制不准确或不 到位，夹送辊的压力控制不合理，这种塔形常常伴有 松卷现象 。 外塔形的产生是由于钢带跑偏，侧导板强制纠 偏，形成弧形路径，在轧制过程中钢带未回到中心线 上，在钢带尾部失张以后，侧导板的纠偏作用消失。 外塔形与Ｆ７的关系较大，两边轧制力不平衡是钢带 跑偏的起因。 ３ 卷取过程的分析与控制改进方法 ３．１侧导板的开口度 卷取机人口侧导板在卷取的全过程都对带钢起 着导向的作用，适当的侧导板开口度可以避免带钢 在卷取入口处左右游动，同时又保证带钢与侧导板 之间有一定的间距，避免侧导板对带钢边部擦伤。 带钢进入侧导板区域之前，带钢头部两侧处于 一种无约束的状态，同时带钢头部也可能存在一定 的“镰刀弯”或“跑偏”，因此侧导板开口部不可以设 置得太小。为解决这一问题，在带钢导入夹送辊的 过程中使用两级“短行程”控制。 在Ｆ２咬钢时立即开始侧导板开口度的初始设 导板开口度将根据卷取人口宽度计的测量值进行动 态调整，当卷取人口宽度计正常无故障时，动态纠偏 控制有效；宽度计有故障时，动态纠偏控制中断，侧 导板移动到动态纠偏控制开始位置。同时，操作人 员通过工业电视的观察也可以对侧导板的开口度进 行人工干预，在动态纠偏的基础上，对侧导板开口度 进行人工修正。两级短行程控制如图２所示。 第一短行程。第二短行程 图２卷取入口侧导板的短行程控制 采用此模型，对宽度不大于１ ２５０ ｍｍ的侧导板 进行了调整，将开口余量Ｄ降低５ ｍｍ，加强了带钢 的对中程度。调整后热轧钢卷的塔形封锁率明显下 降，调整前后的塔形封锁率见表１。 表１塔形封锁率 ３．２夹送辊的控制 夹送辊是将带钢头部弯曲后引导到卷筒上进行 卷取，并在入卷筒后与卷筒之间形成张力，便于带 钢更好地缠绕在卷筒上。 在带钢咬入夹送辊前，夹送辊辊缝采用位置控 制方式，当带钢头部在卷筒上缠绕若干圈并建立起 张力信号时，夹送辊辊缝控制将从位置控制切换到 第３４卷第１期 陈小波：热轧卷形原因分析及控制 ・３７・ 压力控制，即使带钢厚度产生一定的波动，这种控制 方式也能保证稳定的控制压力和两侧的压力平衡。 当带钢尾部离开夹送辊之后，夹送辊的位置控制方 式立即切换回辊缝控制方式。 薄的带钢，以超前速度转动的辊道可以避免带钢在 辊道上发生折叠或堆钢。由于输出辊道两侧为固定 导板，带钢在输出辊道上运动的过程中，两侧处于一 种无约束状态，超前速度的引导作用可以改善带钢 在输出辊道上的对中状态。 当带钢尾部离开Ｆ７之后，卷筒即以较大的减速 度开始减速，由于惯性，尾部的带钢仍然会以较高速 度向前运动，同时也由于带钢尾部离开Ｆ７之后的张 生产过程中，操作人员可以在操作台上对夹送 辊压力进行微调，尤其是两侧的压力平衡。在Ｆｖ７抛 钢后，带钢失去张力控制，适当地抬起夹送辊，减小 夹送辊的压力，并适当地调节夹送辊的水平度，能够 降低带钢的跑偏程度，改善带钢尾部的卷形。 ３．３助卷辊的控制 卷取开始几圈，助卷辊是在压力控制方式下以 抱拢状态进行卷取，直到卷取设定圈数完成，张力建 立后，助卷辊打开。若卷取设定圈数太多，助卷辊按 压时问太长，带钢将受到很大的挤压力，这对卷形很 不利，可能会造成塔形，同时也使助卷辊受到强大的 冲击力，加快设备损坏。而设定圈数太少，带钢不足 以缠紧在卷筒上，助卷辊打开后容易打滑也会造成 塔形或卡钢。通过调整助卷辊控制，塔形封锁率下 降了０．８５６％。 ３．４卷取张力设定 卷取张力的设定非常重要，一定要选定适当的 张力进行设定。卷取得太紧，就需要较大的卷取张 力，张力过大造成对带钢的拉伸，影响性能；卷取得 太松，将会产生扁卷，同时也会引起冷轧开卷过程中 的层间错动层，造成开卷张力的急剧波动和钢卷层 之间的擦伤。对于碳钢来说，当卷筒与Ｆ７之间建立 张力之后，该张力即保持恒定，当带钢尾部离开Ｆ２ 时，卷筒开始减小张力，一直到带钢尾部离开Ｆ５，使 带钢以较小的张力抛钢，避免抛钢后带钢张力的突 变。其张力控制模式如图３所示，调整后塔形封锁 率下降了０．７８６％。 助卷辊设定 图３碳钢的张力控制卷取直径 ３．５卷取的超前率和滞后率 带钢头部出Ｆ７以后即进入了输出辊道，此时输 出辊道以超出Ｆｖ７轧制速度一定比例（将该比例值以 百分数表示即为辊道超前率）的超前速度转动。超 前速度可以使带钢头部的各段之间建立微弱的张 力，对带钢的前进起着很好的引导作用，尤其对于较 力消失，带钢尾部存在“前冲”的趋势，此时的输出 辊道采用了滞后速度控制，即输出辊道以相对于卷 筒速度稍低的速度转动，从而通过辊道与带钢之间 的摩擦力“拖住”带尾，确保尾部卷取的稳定性，从 而减少了带钢跑偏造成的外塔形。 设定卷取模型的超前及滞后率应符合以下要求： 层流冷却辊道的超前率一般设置为１０％～２５％，输出 辊道滞后率一般在１０％～２０％，带材越厚，滞后率越 小，带材越薄，滞后率越大；夹送辊的超前率为４％～ １２％，滞后率为０～５％；卷筒的超前率一般为１５％～ ２０％；助卷辊的超前率一般为１５％～２０％。 通过现场调试发现，选择合适的夹送辊滞后率， 可有效提高卷取的稳定性，相应减少外塔形的产生。 外塔形封锁率见表２。 表２外塔形封锁率 ％ ４应用效果 与卷形有关的控制模型优化前，每月的塔形封 锁率为５．８５７％，优化后塔形封锁率为２．３１４％，下 降了３．５４３％，从而降低了生产成本和平整线的生 产压力，提高了产品的成材率。 ［ 参考文献］ ［１］孙平，刘维忠，陈贵江，等．钢带卷取松卷质量问题分 析与处理［Ｊ］．南方金属，２００３，（４）：２４—２６． ［２］ 孙平，毛新平，陈贵江，等．热轧钢带卷取塔形控制方 法的研究［Ｊ］．南方金属，２００４，（１４０）：２５—２８． ［３］胡平．攀钢１４５０ ｍｍ热轧板塔形的控制［Ｊ］．新疆钢 铁，２００３，（３６）：１５—１８．