天铁1 750 mm热连轧带钢卷取卷形的控制

刘艳杰（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县056404）

0 引言

在近现代轧钢生产中，热卷取机的用途就是收集超长的轧件，将其卷绕成卷，以便之后的生产、运输和贮存。天铁热轧1750热轧厂主要生产宽度范围为1 100～1 650 mm、厚度范围为1.8～20 mm的热轧带钢。

在1750热轧卷取机生产过程中，影响钢卷卷形的主要设备有侧导板、夹送辊等。在生产中，当钢带头部超出精轧最后机架，经过层冷区域后，进入卷取区域，此时卷取侧导板进行夹持，然后头部通过卷取夹送辊，随后进入卷筒和助卷辊形成的设定好的闭环辊缝中。此时，助卷辊把带钢压靠在卷筒上，当带钢卷入卷3～5圈后，卷筒开始膨胀，使钢带抱紧在卷筒上，开始和精轧建立张力，以保证完成头部穿带。带钢头部能否抱紧在卷筒上，并和精轧建立张力是卷取中一个最重要节点，特别是在轧制超薄（≤2.5 mm）规格的产品时，由于穿带速度高达11 m/s以上，穿带是否顺利将会直接影响之后卷形的质量。

1 塔形卷的分析

1.1 塔形卷带来的问题

（1）在卷取区域整个运输的过程中，在步进梁或运输链上，塔形严重的钢卷会造成对中困难，还会造成重心偏离，在运到升降回转台或之后的运输链时还容易倾翻，在步进梁运输过程中极易造成翻卷砸坏运输设备等事故。

（2）钢卷塔形特别严重时，还会影响喷号机自动喷号，因为钢卷塔形过大会影响喷号机的探测失误，导致撞坏喷号机。

（3）在钢卷吊运的过程中，钢卷塔形严重时，无法用天车正常吊运下线。这是因为天车正常下线是用夹钳夹持，如果塔形严重，则无法夹持，同时还有可能会对钢卷的边部造成磨损，不能够及时下线，影响生产节凑，降低产量。

（4）当钢卷塔形较大时，还会造成装运困难。这是因为装运时需要针对大塔形进行专门的处理才能发货，增加生产成本。

（5）有一些塔形钢卷可以上平整线进行二次卷取来改善，但同时会增加成本。

1.2 钢卷塔形的类型

卷形不好主要包括钢卷塔形和松卷。钢卷松卷是因为某种原因造成带钢在卷取时不紧凑，松松垮垮。而钢卷塔形就是钢卷出现一些层次不整齐的情况。主要有以下几种常见塔形：

（1）中心部位出现塔形：这种塔形钢卷是在钢卷的中心部位出现了一些层次不齐，带钢头部向一侧偏斜比较严重，等成卷后发现钢卷中心圈呈现出松塔状，见图 1（a）。

（2）整体不整齐的塔形：这种塔形的基本形状是整个钢卷呈现出向两侧相互跑偏错位，成卷后发现好像是乱七八糟一样，整个钢卷两侧端面非常的不平整。总之形状很不规则，见图1（b）。

（3）半圈塔形：特征是前半部分钢卷和后半部分钢卷中间有一个明显的塔形带，见图1（c）。

图1 钢卷塔形类型

1.3 钢卷塔形的形成原因

（1）中心部位出现塔形：这样的塔形钢卷只在钢卷中心，也就是带钢的头部产生，所以经过多年的经验可以判断出引起的原因。一种是因为带钢头部从精轧过来时已经跑偏，因此成卷后会出现塔形。其次就是卷取区域的侧导板夹持压力太大，造成带钢头部跑偏严重，当进入卷取机后，没有和后面的带钢在一条水平线上，造成了钢卷中心部位出现塔形。还有一些其他小问题不可控的原因也可能造成这样的塔形。

（2）整体不整齐的塔形：这种塔形钢卷基本上就是因为卷取侧导板和夹送辊造成的。如因为某些原因造成侧导板的位置控制不准确，还有可能是夹送辊的压力控制不太稳定，或者是带钢板形不好等原因导致，这样的塔形多半会出现松卷。

（3）半圈塔形：这种塔形产生的主要原因就是卷取夹送辊倾斜过大，在带钢尾部出精轧末尾机架时，因为之前精轧和卷取之间的张力消失，此时带钢主要依靠卷取侧倒板和夹送辊来控制，如果卷取夹送辊倾斜过大，就会向一侧挤压剩余的带钢而形成塔形。这个位置基本上靠近带钢1/3处，成卷后可以明显看见一个钢卷分成了两层。这种塔形是可以控制的，只要操作人员多加注意卷取夹送辊倾斜程度，及时调整，就能保证精轧抛钢后剩余的带钢不会因夹送辊倾斜挤压跑偏而形成塔形。

1.4 卷取及成卷过程的分析

带钢在卷取过程中，带钢的头部穿带与带钢尾部定位的过程是卷取控制中最难的地方，所以带钢头部或带钢尾部实际位置的检测是非常重要的一环，因此，如何保证带钢实际位置的检测信号十分重要。只有保证带钢位置的准确性，才能保证之后的控制过程。而带钢的检测主要就是带钢头部跟踪和带钢尾部跟踪的检测，而带钢在卷取的控制主要就是侧倒板和夹送辊的控制。

由于头部塔形在所有塔形钢卷中所占比重最大，因此也就成了卷取最难解决的问题。准确的带钢头部跟踪信号对卷取的控制非常的重要，为了确保带钢头部位置，我们在层流冷却区域增加了两组高温检测仪，确保了带钢位置的准确性，由此来确保带钢头部位置的准确性和真实性。同时，在到达卷取机时，还有夹送辊的压力检测。此时夹送辊在无负荷生产期间是进行位置控制。当带钢头部到达后，一旦冲击上夹送辊，就会产生一个弹跳信号，以此来确认为带钢的头部信号。当我们确认了带钢位置后，就要控制带钢，尽量让它保持在轧制中心线上，这样成卷后的卷型才会不出现塔形。

2 钢卷卷形控制方法的改进

钢卷卷形的控制主要是对卷取侧倒板和夹送辊的控制。

2.1 卷取侧导板的控制

卷取机入口前的侧导板在整个带钢卷取过程中起到非常重要的导向对中作用，同时他也是保证钢卷卷形良好的重要设备之一。如果卷取侧导板动作慢，就会造成比较大的头部塔形，塔形程度容易超标。如果侧导板控制状态不够稳定，侧导板的开口度或者控制压力出现大的波动，在生产中将会对钢带的控制造成很大影响，还可能会因为压力过大损坏带钢边部。因此卷取区域的侧导板控制非常重要，侧导板动作必须要迅速而及时，这样才能及时预防钢带头部跑偏。适当地提前将侧导板打开一部分，就可以避免带钢头部在进入卷取机前到处摆动而造成的成卷后出现塔形。由于提前打开了一定的余量，还可以有效地避免侧导板划伤带钢边部。

关于侧导板在生产中的控制就是，1750热轧线就是在精轧F2机架咬钢的同时卷取侧导板开始位置控制，此时侧导板的开口度根据带钢宽度增加80 mm的位置进行预摆位，在带钢进入卷取机后操作侧进行不动传动侧进行压力控制。这是卷取侧导板头部控制的主要方式之一。

当带钢尾部离开精轧末尾机架时，层冷辊道上的带钢容易偏离轧制中心线，如果卷取侧导板继续采用强压力的控制方式，则容易造成钢卷尾部塔形，所以在带钢尾部5m左右到达侧导板时，控制侧导板适当地减小侧导板的控制压力，就可以保证带钢尾部不被挤压跑偏，这是控制尾部塔形的主要方式之一。

侧导板具体控制过程中的所有参数见图2。

图2 卷取侧导板两次短行程控制图

当带钢头部进入到卷取侧导板喇叭段之前，带钢头部在精轧咬钢时卷取侧导板就开始进行预摆位，这时卷取侧导板开口度为：带钢的设定宽度+侧导板打开的余量D+第一次短行程量A+第二次短行程量B；理论上带钢头部到达卷取侧导板喇叭短时就会同时向内关闭A/2的量，这时卷取侧倒板将会对带钢的头部进行对中，这是短行程中的第一次导向；而等带钢的头部到达了卷取夹送辊时，就会进行第二次对中，也就是第二次短行程控制，第二次短行程控制侧导板关闭B/2的量。两次导向对中保证了带钢平稳进入卷取机并开始卷取。

待带钢头部进入到卷筒和助卷辊的辊缝之后，侧导板的开口度将会根据带钢的宽度进行操作侧位置固定，另外一侧（传动侧）进行压力拍打的压力控制方式，使侧导板一直保持动态调整，以保证钢卷的良好。

2.2 卷取机夹送辊的控制要点

夹送辊主要是强迫带钢头部弯曲，然后引导带钢卷到卷筒上，待带钢卷紧以后在急送辊和卷筒之间建立一定的张力。夹送辊的控制过程就是在精轧F2咬钢的同时，卷取开始摆位，这时夹送辊采用位置控制，辊缝根据带钢厚度进行一定的预摆位，待带钢进入卷取机后开始进行压力控制，保证了夹送辊的状态更加稳定，避免了夹送辊出现倾斜。

为了保证带钢在卷取过程中的稳定性，在操作画面中进行了一定控制，即允许操作人员在生产过程中对夹送辊进行一些微小的调整，目的是为了防止带钢尾部出精轧后，带钢尾部会因为失去张力而出现偏离中心线的情况。此时操作人员可以根据夹送辊倾斜情况来调整其状态，保证夹送辊的稳定，以达到控制卷形良好的效果。

2.3 影响卷形控制的其他因素

卷形的控制中除了侧倒板和夹送辊外还有其他的一些因素会影响到卷形，如卷取助卷辊、卷取的超前率和滞后率。

2.3.1 助卷辊的控制

助卷辊一开始是处于待卷状态，当精轧F2咬钢之后就会进行辊缝预摆位，一般助卷辊的辊缝就是带钢厚度的2倍；当带钢头部刚刚进入卷取机时，直至带钢在卷筒上卷取一定圈数并建立张力后，2号和3号助卷辊就会彻底打开，1号助卷辊则会一直处于轻轻抬起状态，等待带钢尾部通过夹送辊时，就会再次压下并贴紧钢卷，防止松卷。带钢头部在卷筒上卷取的圈数多少也会有一定的影响，圈数越多，助卷辊挤压时间就越长，卷形就越有可能不好。若圈数少，则要担心卷不紧而造成打滑失张或堆钢。在卷取厚规格带钢或者比较硬的钢种时，带钢尾部必须要靠助卷辊的按压才能保证卷形的紧凑，以防松卷。

2.3.2 卷取机的超前率和滞后率

当带钢头部出了精轧末尾机架后，就会进入到卷取层冷辊道区域，此时带钢在辊道上运行过程中就会以比较高的速度向前运动，钢带两侧处于一种无约束状态，如果没有任何防范措施，则有可能会在辊道上发生折叠或堆套。所以此时就需要采取一定的措施来预防带钢折叠或堆套，即通过设定层冷辊道的超前率和滞后率来保证带钢的稳定运行。超前率就是让辊道以超出带钢头部运行一定的速度来牵引着带钢头部向前行进，这样就可以对带钢有一定的牵引力，从而保证了带钢头部的运行稳定。

当带钢尾部离开精轧末尾机架之后，由于带钢尾部已经离开精轧末尾机架，此时卷取和精轧的张力消失已经消失，带钢尾部就存在着一定的“前冲”趋势。由于之前的惯性可能会造成剩余带钢仍然会以较高的速度向前冲，所以为了确保带钢尾部卷取的稳定性，我们这个时候就把辊道的速度降低，这样辊道就会和带钢之间产生一定的摩擦，起到了一种向后拉扯带钢的效果，从而保证了带钢的稳定运行。

卷取的超前率应逐渐增大；滞后率要根据带钢规格来改变，带钢越厚，滞后率就越小，带钢越薄，需要的滞后率就越大。

2.4 对钢卷卷形有影响其他一些因素

2.4.1 粗轧板形的影响

粗轧的板形对钢卷卷形的影响很大，这是因为粗轧板形控制好与坏将会直接影响后序工序，若板形好，则精轧肯定容易控制，若板形不好，则精轧就可能会出现各种跑偏，直接影响到钢卷的卷形。

2.4.2 精轧对卷形的影响

精轧出来的板形好坏将会直接影响后序带钢的卷取，出精轧的带钢如果出现不良板形，那么卷成钢卷后基本上就会出现塔形。所以生产时卷取和精轧一定要勤沟通、勤调整，这样就可以避免同一时间不良卷形成大批量出现。2.4.3 板坯本身的质量缺陷

有一些板坯在生产出来之后，可能会存在一定的质量缺陷，比如板坯本身就有镰刀弯或者板坯炼制时有一些其他杂质，在后序轧制过程中加剧了这种缺陷，那么肯定会造成成品带钢带浪形或者其他缺陷，从而影响卷取卷形效果。

2.4.4 一些设备的影响

比如卷取夹送辊的辊形、侧导板的磨损程度卷取前一些热检测仪器的故障等设备状态都会影响到钢卷的塔形、松卷。所以为了控制好钢卷塔形就要严格按照标准对相关的设备进行及时的点检与更换。

3 结束语

钢卷卷形对客户影响很大，客户对钢卷的质量第一印象就是钢卷的卷形。而对于热轧厂自身来说，钢卷卷形不好，既耽误正常下线，还有可能要上平整线，这样就会增加生产成本。为了降本增效，我们通过在平时经验积累和多方研究，采取了一系列控制措施，又在实际生产过程中进行了多次尝试最终在钢卷塔形的控制方面取得了满意效果，提高了产品质量和经济效益。