热连轧切头尾的工艺改善

2020-12-30谭志福张佩超李建伟张泽朋

中国金属通报 2020年9期

谭志福，张佩超，李建伟，张泽朋

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司热轧部，河北唐山 063200）

随着我国经济的不断发展，各个行业竞争日益激烈。在钢铁行业，提高钢铁轧制中的切损率是提升企业市场竞争力的关键因素之一。飞剪是热连轧重要设备之一，用于剪切带钢头部和尾部，精确剪切能够提高钢铁成材率并且可影响轧辊换辊周期、轧制节奏等[1]。板坯头尾不规则时，切尾长度较小会导致鱼尾切除不净，随着轧机负荷的增加，不规则尾部会迅速恶化，容易造成轧断、甩尾、堆钢等事故。切头尾的工艺改善措施亟需落实，以确保钢铁的稳定生产。

1 研究现状

1.1 切头尾的重要性

带钢的头部和尾部形状不规则，热连轧中，飞剪切头尾不会根据带钢头部和尾部的切头形状变化而改变。对此，我国也做出了相应的研究，汪杰等人在宽厚板头尾及边部形状对称性控制上开展了相应研究[2]。带钢头尾的演变，王爱丽等人采用有限元ANSYS-DYNA分析了热轧板坯头尾鱼尾形状的演变规律, 并通过短行程控制曲线模型改善了头尾形状，但目前还未应用于实际生产[3]。因此，操作人员需要根据带钢头部的形状对更改飞剪切头的数值大小，并且更改数值不及时，会提高带钢轧制过程中的不稳定性。

切尾准确度差，切尾小产生鱼尾，切尾大产生浪费，甚至切尾不掉带入轧机引起事故。切头尾的准确度高，不仅能够使带钢轧制稳定，还能降低带钢的切损率，更能够体现一个钢铁公司的优秀实力。所以，切头尾在钢铁公司中占有定的重要性。

1.2 切头尾原理

带钢飞剪的控制策略,需要采用热金属检测器对带钢进行跟踪[4]。飞剪切头尾原理如图1，切头执行过程为：带钢头部到达热检MA02时跟踪启动，此时带钢为恒定速度1.1m/s，当跟踪距离等于Lm时，启动飞剪切头，头部长度可以在操作画面中调整以达到头部完全切齐的目的。切尾执行过程：当热检MA02灭时跟踪启动，根据夹送辊速度开始计算跟踪距离，当跟踪距离等于Lm时，启动飞剪切尾。尾部长度操作工同样可以调整。

图1 飞剪剪切原理图

2 影响切头尾的因素

2.1 热检因素

钢铁轧制过程中会出现一些物理现象影响飞剪热检的准确性，常见的影响因素有：①板道过热，在轧制节奏快的情况下板道会对热检产生影响，由于高温带钢的通过出现板道过热，影响热轧对带钢头尾的判断。另外，热检检测有延时的现象，并且存在热检检测不同步，致使带钢尾部切不到，切头尾不准确；如图2所示。②氧化铁皮，带钢表面氧化铁皮会影响热检的检测，在热连轧过程中，高温带钢表面会产生氧化铁皮，覆盖在带钢表面，导致热检不准确，对带钢的切头尾产生偏差；氧化铁皮对热检的影响如图3所示。③水汽，现场水汽严重影响热检的检测，在飞剪设备后面紧接着就是精除鳞，精除鳞除磷水外溢，导致现场水汽过多，会对切头尾的热检产生影响。

图2 热检检测曲线

图3 带钢氧化铁皮对比

2.2 剪切因素

飞剪的切头为定尺剪切，即切头值的大小不会随着带钢头部形状的变化而变化，切头在定尺剪切下由于带钢头部形状不规则，导致切头大小不一致。在不同切尾剪切线1、2、3、4中（图4），1为最准确剪切线，4产生浪费，3切除不干净产生鱼尾，2切除线在带钢边部容易产生粘连带入轧机（图5）。由此可能会产生切头切不完全的现象，从而影响轧制稳定性。

图4 切尾剪切线

图5 切尾带入事故

2.3 跟踪因素

当热检检测到带钢的尾部后启动跟踪计算，切尾的跟踪计算是单独采集夹送辊的速度，并没有考虑夹送辊速度与带钢实际速度不一致，并且带钢还存在一定加速度，所以带钢尾部的跟踪计算不准，实际观察切尾大小也不一致。

3 切头尾改善措施

3.1 热检改善措施

热检改善的措施需要处理常见的影响因素：①板道过热，可以通过在过钢通道间隙增加水冷对板道进行降温处理，降低热检检测点温度，从而消除高温带钢引起板道过热影响热检的问题；②氧化铁皮，处理带钢表面的氧化铁皮，可以通过在飞剪前侧导板处增加气吹将氧化铁皮从带钢表面清除，从而消除氧化铁皮对热检检测的影响；③水汽，消除水汽可以在除鳞前增加侧喷，同时通过增加夹送辊尾部压力减少除鳞水外溢，提前关闭飞剪冷却水并增加风机吹散水汽。

3.2 剪切改善措施

增加系统切头补偿值，规则头部和不规则头部如下图6所示。

图6 头部形状规则和不规则的切头值大小对比图

热检检测带钢中间位置，假如带钢头部形状良好，完全切除时，画面切头大小为t当形状不好时系统切头大小为T，那么相同切头t时只能切到2位置，及带钢中间位置1再加t。大概切头的总长度为，切头完全切除时大概差，由于系统不够精确，头部也不完全规则，增加切头补偿值为：

3.3 跟踪改善措施

增加切尾关于夹送辊速度和加速度的补偿值，夹送辊速度反馈与带钢实际速度存在不确定偏差和带钢存在加速度。如果把夹送辊速度看成是匀速的，夹送辊速度V和带钢的实际速度Vs存在偏差为定值X,那么带钢尾部从热检MA02灭到飞剪开始切尾的理论距离L和带钢实际运行距离关系为那么相邻两根带钢切尾偏差为,其中。中间X、L为定值,当为1.0左右时近似为1。所以建立切尾值和△V之间的函数关系：通过观察在现场实际切尾值大小一定时，记录一级画面切尾值和夹送辊速度关系。

上述可以看出切尾大小和夹送辊速度大致为线性关系。即随着夹送辊速度的增加切尾值成比例增加：