双机架宽厚板轧机轧制效率提升措施及实践

孙正旭，张长宏

（莱芜钢铁集团有限公司，山东 济南 271104）

1 前 言

目前国内宽厚板生产线多数是由粗轧机、精轧机组成的双机架布置形式，两架轧机间有输入、输出辊道、待温辊道。生产工艺采用粗轧机的完全再结晶区轧制、中间坯待温、精轧机的未再结晶区轧制。未再结晶区的轧制温度是根据产品性能要求确定的，对产品最终性能至关重要。为了实现轧制效率提升、粗精轧机间的节奏匹配，两架轧机之间设立了批轧辊道，实现批轧轧制模式。所谓批轧模式，即粗轧机轧制完成的中间坯依次输送到待温辊道，在待温辊道上待温，根据辊道的长度，可以放置数块中间坯同时待温，达到设定的温度后依次进入精轧机轧制[1-2］。因此待温辊道的长短决定了轧线批轧块数和轧机的轧制节奏[3］。莱钢宽厚板生产线由于工艺设计问题，与同类企业相比粗轧机、精轧机间的距离短，批轧数量少，轧制节奏慢、效率低，对生产成本造成较大影响。因此，有必要对轧区设备、控制逻辑等进行研究，找出改善点并采取措施，实现生产效率的提升。

2 工艺布置

宽厚板产线采用双机架布置，主要设备包括粗轧机RM、精轧机FM、粗轧机输出辊道（RX1、RX2）、批轧辊道（FE5、FE4、FE3）、精轧机入口辊道（FE2、FE1），具体如图1 所示。所有的轧制变形均在此区域内完成。

图1 宽厚板轧机区域工艺布置

3 轧制节奏影响因素分析

3.1 待温辊道制约了批轧中间坯数量

莱钢4 300 mm 宽厚板生产线粗轧机、精轧机的距离为94 m，与其他同类型的轧机如湘钢5 000 mm轧机、日照公司4 300 mm轧机相比中间待温辊道短13～14 m 左右。因此在待温辊道上待温的中间坯数量少1～2 块。精轧机完成上块钢板轧制后，待轧的中间坯还未冷却到所规定工艺温度，需要在精轧机入口辊道继续待温，通常在20～40 s，严重影响了轧制节奏。

3.2 批轧中间坯在辊道间的分钢逻辑有欠缺

当精轧机已经轧制完成上一支钢板，批轧的中间坯具备往精轧送钢到分钢点分钢的条件，且粗轧机中间坯已经轧制完成但尚未完成定位的时候，原程序为中间坯直接送往精轧机完成分钢，之后剩余的中间坯再回到粗轧区域接粗轧轧制完成的在RX2 上的中间坯并一起到待温辊道。此方式存在的缺陷是粗轧机快轧完的中间坯未能被及时接钢，同批轧的中间坯一块送往精轧。需要在粗轧出口辊道RX2处等待批轧中间坯到精轧机分钢完成后，再回来接钢。造成在粗轧机出口长时间等待，堵住粗轧入口待轧钢坯，造成时间浪费。

3.3 跟踪错误导致正常生产节奏被打破

粗、精轧机间由于中间坯块数多、跟踪要求严格，在实际生产过程中常发生跟踪错误的问题。一是由于坯料的长度偏差会导致中间坯实际长度与设定长度存在偏差；二是批轧中间坯在中间辊道上往返摆动，当辊道摆动方向切换时，由于惯性作用，中间坯并不能立即跟随辊道速度转动，存在打滑现象。以上两个方面导致经常出现影像位置和实物位置偏差，如果偏差过大，超过了在线位置修正的范围将导致跟踪错误，造成无谓停机，甚至轧废，降低了生产节奏。

3.4 轧线逻辑控制不合理

宽厚板生产线工序多、轧线长，除了轧机区域连锁外，与预矫直机、水冷设备MULPIC 也具有物料跟踪、时序控制与连锁，部分时序控制、连锁设计不合理对轧制节奏造成影响。

4 效率提升策略及实施

4.1 缩小中间坯间距和批轧中间坯摆动范围

批轧中间坯间的距离及摆动范围是无效距离，占用的空间越多批轧的中间坯越少。跟踪发现，批轧辊道中间坯间距较大，程序设定为0.8 m，实际达到2.4 m。通过研究，中间坯实际间距主要取决于RX2 辊道上的中间坯和FE5 辊道上的中间坯在接钢的时候定位问题。为此，从L1 级程序里对两组辊道转动增加对接程序：在RX2处的中间坯在头部到光电管位置后，RX2 辊道再向前转动0.8 m；FE5处的中间坯在头部到光电管位置后，FE5辊道再向后转动0.8 m。程序添加后，实际间距缩小到0.8 m。同时，中间坯在批轧辊道上待温时，需要来回摆动，避免钢板局部出现黑印，原摆动距离是0.9～2.1 m。通过测算摆动规律，将摆动距离调整为0.9～1.6 m。通过缩小中间坯间距和摆动范围后，中间坯长度在临界点的时候，能多批轧1支钢板。

4.2 开发批轧中间坯分钢优先权限判断功能

为了解决中间坯接、分钢过钢中造成的时间浪费，在自动控制程序上开发了中间坯接钢、分钢优先权限判断功能。精轧机轧制倒数第二道次时，如粗轧机还剩一道次，程序判断：①如果批轧最前面钢板到精轧咬钢的剩余时间-送钢时间＞20 s，则批轧钢板等接上RX2 的钢板后再往精轧送钢。②如果批轧最前面钢板到精轧咬钢的剩余时间-送钢时间≤20 s，则批轧钢板先往精轧送钢，再回来接上RX2 的钢板。此功能既保证了快到精轧开轧温度的中间坯能优先轧制，又解决了粗轧出口中间坯长时间堵住粗轧机轧制的问题，粗轧待轧钢板能提前最多32 s左右轧制。

4.3 对批轧辊道FE3进行分组

如图1所示，FE3辊道并非一直是批轧辊道，当精轧在轧大板＞22 m时，轧制钢板就要占用FE3辊道一部分，此时FE3 只能作为轧制辊道使用，缩短了批轧辊道的长度，减少了批轧数量。因此，对FE3进行分组分为FE3-1、FE3-2，其中FE3-1长度9 m、FE3-2 长度7 m，分组后轧制长度＜29 m 的钢板不再占用FE3的全部辊道，批轧辊道增加了7 m，能够实现多批轧1块中间坯。

4.4 开发物料影像保持功能

出现跟踪错误时，必须人工进行干预修正，需要先将钢板物料实物移动到轧机推床处，借助轧机推床将钢板夹持住，然后再转动辊道，使影像在人机界面上移动到钢板物料实际位置上进行对正，实现物料信息与实物的一致。整个操作过程复杂烦琐，耗时较长，效率低下。针对此问题，开发了物料影像保持功能。其控制逻辑如图2所示。

图2 物料影像保持功能控制逻辑

该功能的开发，使得轧制过程中钢板实物与物料影像位置出现偏差时，只需控制辊道移动钢板实物对正影像即可，实现了对正操作简单快捷，大幅度减少了中厚板轧制过程中钢板与物料偏差的纠正时间。

4.5 精轧机咬钢时序优化

原时序设定（见图3）第①支钢板需尾部过预矫出口光电管HMD2后，精轧入口待轧钢板（图3中第②支）才能开始轧制，造成钢板在精轧机前等待10 s 左右。通过现场测量，精轧机到预矫直机距离为45 m，能够保证精轧在轧钢板安全。将程序优化为第①支钢板需尾部过预矫入口光电管HMD1（热矫前5 m）后，第②支钢板就能开始轧制。改造后，对厚度10～20 mm，长30～40 m 的钢板，精轧每支钢节奏可提速10 s。

图3 精轧及后工序布置

5 结 语

通过分析宽厚板产线对轧制节奏的影响因素，充分利用辊道分组、缩小待温坯料间隔距离、调整辊道控制逻辑变相增加了待温辊道的长度；通过逻辑控制优化，减少了时间浪费；物料影像跟踪修正功能的开发，使跟踪错误降低30%以上，实现了轧制的稳定性。各项措施的实施，有效弥补了轧线设计带来的不足，生产效率由原来的236 t/h 提高到272 t/h，提升率15.25%，产生了较好的经济效益和社会效益。