酸连轧光面产品板形控制研究

刘 维

（唐钢冷轧薄板厂，河北 唐山063000）

唐钢冷轧薄板部的酸轧生产线是由前后两期的连续酸洗机组与五机架冷连轧机组共同连接而成的。其中，DANIELI公司承担了连续酸洗线的设计工作，于2004年9月底正式建成并投入运营，采用的是高速紊流酸洗技术；法国VAI CLECIM公司承担了对五机架冷连扎生产线的设计任务，安装工作于2005年7月正式开展，至12月底进行热负荷试车并取得成功。该连轧机配有高精度的AFC和AGC控制系统，且前4个机架的轧机是4辊轧机，最后一个机架的轧机为6辊窜辊轧机，可实现高达每分钟1250米的轧制速度。

根据酸轧连轧机生产标准，其轧制产品出口厚度可低至0.3毫米，然而，当冷轧机光面轧制带钢的厚度低于0.5毫米时，很容易形成荷叶边，导致板形边部存在缺陷，且这一缺陷随着带钢厚度的变薄而愈发明显。

1 技术方案

可以从以下几个方面着手来控制光面薄规格产品的板形：①构建问题解决模型；②根据模型对系统匹配参数进行优化；③控制表面质量；④全面优化和控制分段冷却与精细冷却。

2 实施具体内容

（1）实现光面轧制时特殊轧制模型的输出。通过对以前轧制模型的研究得出，在制定薄规格轧制计划时，应当对更换轧辊或产品规格的情形进行充分考虑，在轧制模型中建议采用较厚的过渡卷，以更好地推动模型通过自学习功能向工作状态的转变，同时对于薄规格轧制过程中轧辊的更换要求做了明确规定，指出轧辊种类应保持相似性，并规定了辊径差的最优值。在对轧制过程经验进行不断分析和总结的基础上，我攻关组集中技术力量探究了VAI CLECIM技术商设定的核心技术模型CORUM™，通过对众多数据模型的研究发现轧钢受到不同宽度、厚度、轧制速度以及辊径下机架间速比、辊缝及张力等因素的影响，对于CORUM™模型的自学习主要借助于上一卷的优化参数得以不断完善，若需要更换轧制规格时，则需要主操作工先选定钢质，再进行优化计算，进而促使模型自动对相似条件下的最优轧制规程进行参考，能够有效促进模型自学习时间的缩短，提高模型自学习功能的适应能力，有利于薄规格轧制稳定性的提升，达到扩大薄规格轧制标准范围的目的。

（2）一级系统中匹配参数的优化。①机架间张力优化。实施生产的时候，连轧机机架间张力往往出现较大波动，较大的张力波动必然引发产品厚度的较大波动，进而无法有效保障带钢的断面形状，往往呈现出不同的浪形。因此，有必要对轧制时张力波动情况进行有效控制，不断优化一级系统内张力，通常将前三架机架间的张力控制在10-39.2吨之间，将第三和第四机架间的张力控制在10-34吨，将第四和第五机架间张力控制在7-35吨之间，同时在积分增益系数不变的情况下对比例增益系数进行调整，并调整NTC5Tenr修正量的限幅，以控制在25%左右为宜，对张力的波动情况进行了有效控制，使得轧制过程更为稳定，成品板形质量更高。②压下率限定。在轧制过程中，当压下率大于等于10%时，带钢出现荷叶边的概率就上升至六成左右，为了充分发挥5机架的平整作用，有效避免轧制力突然增大或机架压下率突然增大对带钢板形的影响，应合理设定各机架的压下率。同时合理限定机架间的相对压下率，也就是前后两架机架出口厚度的差值，通常将前三个机架的压下率控制在45%以下，第四个机架的压下率控制在35%以下，第五机架的压下率控制在10%以下，压下率达5%为理想值。③速比优化。对张力及压下率进行有效控制，可以通过对机架间速比范围进行合理调整而得以快速实现，张力及压下率的准确率直接受到给定范围准确率的影响，精准的速比范围能够有效提升张力及压下率的准确性，轧钢时所需动态调整就越少，轧制状态就越稳定。同时，结合张力及压下率要求合理限定机架间速比控制，将1-4机架间速比控制在0.5-0.94之间，将4和5机架间的速比控制在0.85-1.05之间，对速比进行有效控制能够实现对机架间张力的有效控制，即使对轧制模型轧钢进行更换，也不会出现失张或断带的情况，以更准确地计算机架间PLG模糊控制秒的流量。

（3）表面质量控制。根据新轧制模型的轧制输出规程，轧钢过程中的过小的末架轧制力会引发带钢表面缺陷问题，出现划伤或划痕。轧制液的润滑度直接受到轧制液中油浓度的影响，因此，要保持轧制液的润滑性，必须确保轧制液中的油浓度保持在一定水平。过高或过低的油浓度都会对轧机性能造成不良影响。就本套轧机设备而言，分别由三套乳化液系统组成，且各系统中所需油浓度也有所区别，1机架主要有A系统供液，2-4机架主要由B系统供液，5机架主要由C系统供液。其中，A、B系统的乳化液浓度以2.6-3%为宜，C系统的乳化液以1.0-1.5%为宜，对轧制油浓度进行调整，确保5机架以合适的摩擦系数进行轧钢轧制，适当降低轧制力，能够对带钢表面起到一定的保护作用，不至于过度润滑或润滑不足，进而对轧机主电机负荷进行有效调整，促进机架负载平衡功能的充分发挥。

随着轧制过程中轧辊的转动，乳化液容易出现飞溅现象，并通过辊缝流向出口，由此而导致C系统乳化液出现高浓度现象，可以将挡液板安装在4和5机架之间，将随辊子及辊缝导出的乳化液再导回B系统，确保C系统乳化液浓度保持在一个相对合理的水平。对于4、5机架间的穿带导板，进行合理的抬起和落下设置。根据实证结果可知，当实际抬高高度较原设计低100毫米时，就不会对带钢的质量及穿带效果产生直接影响。也就是说，在机架间固定穿带导板不会影响生产的正常开展，并且当机架间出现断带时，能够有效防止带钢的下串，有利于及时处理断带故障。在固定穿带导板的基础上在4机架上进行下挡液板的安装，对带钢下表面乳化液进行合理导流。受重力影响，带钢下表面乳化液自然回落到4机架中，但处于带钢上表面的乳化液则可能直接落到带钢表面之上，并被带入5机架系统。为了确保C系统油浓度的稳定性，可以将压缩空气吹扫梁安装在4机架出口上，对带钢上表面乳化液产生吹动作用，进而将乳化液带回B系统。

图1 带钢荷叶边缺陷

图2 优化后所轧带钢板形情况

（4）分段冷却精细冷却的综合控制与优化。在5架入口上安装连轧机轧辊冷却装置，以上下对称的方式对工作辊和中间辊中间的位置进行喷射，每个冷却区域与测量区域一一对应，每个乳化液喷嘴均在控制阀控制下进行喷射，板形控制系统对阀的开启进行控制，充分利用板形控制系统对热平直度进行检测，并冷却量进行合理调整，降低板形局部出现缺陷的概率。

根据测试的热平直度调试每个区域喷射冷却液的喷嘴，并根据板形的实际生产效果对喷嘴开启控制情况进行调整，持续优化分段冷却操作，确保在连轧机正常生产的情况下降板形缺陷降到最低，进一步提高轧后钢板的平直度，以国内先进水平为参考标准和目标持续进行优化提升。下面两幅图显示的分别是有无缺陷的钢板。

3 关键技术、创新点

在全面分析唐钢冷轧部控制系统、工艺、轧制模型等的基础上，探求了影响连轧机薄规格成品缺陷的原因，指出影响缺陷的主要因素，并提出针对性解决措施。本研究实现了如下技术和创新。①尝试并成功开发了轧制模型。②由于系统中的加密数据在现有模式下是无法修改的，故本研究重点就模型改良及参数优化进行了研究，对机架间压下率、张力、速比等做了限定且取得明显成效，有效化解了轧制过程中存在的缺陷问题。③对钢种计算系数做了优化，且通过该研究实践所获得的参数可以被原系统认可并运用，便于进行参数系统动态优化。④对于轧制过程中出现的带钢表面划伤或打滑问题，主要通过工艺或轧制规程的优化得以有效解决，降低了轧制过程中出现缺陷的概率。

4 结语

有效解决了带钢厚度低于0.5毫米时连轧机轧制成品的缺陷问题，形成了相应的轧制模型，为批量稳定生产薄规格产品提供了有效保障。对一级中的压下率、速比、张力等参数进行了优化，实现了普通钢种生产断带率的有效降低，基本实现了30%的降幅，为其他钢种的稳定生产提供了有效参考。经过技术与人力的大量投入，唐钢冷轧部的相关研究取得明显成效，薄规格光面轧制技术再上新台阶，成为行业的领先，有效降低了轧后钢板板形的缺陷率，树立了良好的品牌形象，极大地拉动了公司利益的提升。