热轧平整机组典型问题分析与策略优化.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：黄石(1986)，男，汉族，广西合浦人，工程师，主要从事轧钢及精整工艺研究及管理工作；蒋小宇(1998），男，苗族，广西桂林人，助理工程师，主要从事轧钢工艺及产品销售与经营管理工作。-53-热轧平整机组典型问题分析与策略优化 黄 石 蒋小宇 梁 成 韦东升 广西柳州钢铁集团有限公司热轧板带厂，广西 柳州 545002 摘要：摘要：随着热轧技术的日趋成熟，平整机组在后端精整过程中的应用越来越广泛，其能够增强带钢的力学性质，优化带钢板的形状，调整带钢的表面粗糙度，以及按照顾客需求将大钢卷切割成小钢卷。本文从平整机组功能、设备状况及工艺流程出发，对热轧平整机组功能和特点的介绍，针对钢卷异常卷型、板形、设备故障、纠偏系统等影响热轧平整机组的典型问题进行了分析，提出相对有效的策略优化和应用措施，有效提高平整机组生产效率和产品质量。关键词：关键词：热轧平整机组；卷型；板形；纠偏系统 中图分类号：中图分类号：TG333 0 引言 平整线主要是由钢卷准备站、开卷机、矫直机、四辊平整机、卷取机组成；其主要功能是对热轧钢卷进行平整并分卷，平整或分卷的厚度为 1.26.3mm，带钢的宽度位于 6001550mm 之间，最大的卷重为25.6 吨，最大的钢卷外径为 2300mm。其主要处理的产品包括了低碳钢、常规结构钢、低合金强度结构钢、焊接结构钢、汽车结构钢、焊管用钢、集装箱钢材、具有高耐候性的结构钢、管线钢以及冷轧基板等种类。本文针对热轧平整机组典型问题进行分析和探讨，制定行之有效的优化措施，应用解决平整机组的现场问题。1 热轧平整机组设备及工艺流程 入口 1#、2#、3#上料鞍座准备站地辊准备站开卷器准备站夹送辊准备站切头剪准备站废料收集装置运卷小车开卷机开卷机卷筒开卷机外支撑入口压辊深弯辊入口开卷器入口带钢 CPC 对中装置入口转向夹送辊入口侧导矫直机防皱辊平整机主体机架衬板装配工作辊装配支承辊装配液压压下装置工作辊、支承辊弯辊平衡装置轧制线调节装置（斜楔）工作辊换辊小车支承辊换辊装置传动接轴主传动装置出口侧导分卷剪前夹送辊分卷剪摆动导板废料收集小车出口带钢 EPC 对边装置出口转向夹送辊出口穿带导板前压辊卷取机卷取机卷筒卸卷板卷取机上压辊和下压辊卷取机外支承卸卷小车自动打捆机出口 1#、2#钢卷鞍座钢卷称重装置 2 热轧平整机组典型问题 2.1 钢卷异常卷型影响平整机组问题 热轧钢卷实物异常卷型包括扁卷、溢出边、塔型、松卷等，对平整机组生产存在以下几个方面的影响：（1）当来料钢卷扁卷严重时，当实际最小内径小于开卷机芯轴涨径，会使平整机组出现对中困难和重心偏离，在运卷小车运输过程中无法正常上料，容易发生翻倒事故。当钢卷扁卷程度不严重时，实际内径满足开卷机涨径时，虽能上料，但在平整过程中由于各处的卷径不一致会出现钢卷晃动、松圈，出现张力不匹配，影响钢卷平整质量和造成平整机组设备冲击损伤。（2）在钢卷原料尾部边缘过度流出的情况下，过程中的吊运可能会因夹具对凸出的钢带边缘压迫而导致损害，在整平过程中可能导致边部划伤并折叠。这不仅会引起边缘破损，增加了对小卷的切割数量，也降低了产品的合格率，影响了效率。（3）如果钢卷材料出现塔形状，不只是会造成钢卷凸起部分的夹伤，更严重的情况下，吊具可能无法触碰到钢卷内圈，导致吊具的受力点不在重心，从而无法正常进行夹取。加上热轧板带较厚，而且平整机组本身长度有一定的规模，如果钢卷材料的塔形化非中国科技期刊数据库 工业 A-54-常严重，在进行板带穿入的过程中，可能会由于板带跑偏太大而撞坏设备，这不仅会导致穿带时间拉长，而且对于卷取操作也会带来相当大的挑战，对平整机组的工作效率也会有所打击。（4）当输入的钢卷出现松散现象时，开卷过程中层之间的错动会增加，这可能导致钢卷各层发生刮伤和开卷张力骤然变动，从而造成板带在传输过程中发生偏移，不易对带材的平整质量进行控制，严重破坏了卷取后的卷面形状，使平整过程中经常发生断裂和减速，更有可能在后续的冷轧过程中导致表面划伤，这不仅影响到产品的质量，也造成机器效率的降低，增大制作的成本。图 1 钢卷异常卷型缺陷图 2.2 钢卷异常板形影响平整机组问题 当原料卷的平整度未满足标准（如存在凸起、楔形、镰刀状弯曲或厚度异常变化等问题时），在经过解卷与轧制操作之后，常常会造成边浪和中浪的形成，尤其镰刀状弯曲更可能愈演愈烈。在通常的平整型原料卷中，普遍存在的板形瑕疵有单边浪、中浪、双边浪、四分之一浪以及复合波浪等多种表现形式，其主要由来在于带钢在轧制过程中，断面每个部分的延展程度不一，从而引发了内部的应力。我们通常可以按照带钢表面板形以及其形成的机制将其划分为数种不同的分类。（1）镰刀弯：主要是由于带钢宽度方向上两侧的延伸不同导致。（2）中浪：由于带钢延伸率在带钢宽度上从中心向两侧逐渐减小而形成的。（3）边浪：由于带钢延伸率在带钢宽度上从中心向两侧逐渐变大而形成的。（4）肋浪：带钢延伸率沿着距离带钢边侧的四分之一处局部增大的结果。图 2 钢卷异常板形缺陷图 2.3 设备故障异常影响平整机组问题（1）液压缸驱动卷运和卸运小车的活动，并通过接近开关来感知其是否到位。如果小车的油缸发生内卸，很可能无法准确定位，导致定位精度降低，进而可能产生倒卷和翻钢的情况。（2）轧机辊系平衡系统出现偏心角，当平整机组上辊系与下辊系出现夹角或工作辊与支撑辊间出现夹角或单一轧辊出现偏心，会导致轴承座相对扭动，在平整过程中，带钢受力不均，会出现肋浪，影响平整带钢质量。（3）如果平整机组的工作辊扁头和万向节扁头孔之间的间距太大，工作辊则不能在轴向上获得足够的约束力，这就会产生轴向力引发电机运行稳定性的问题。在平整操作过程中，这种力可能会导致万向接轴在轧辊运行过程中产生摇晃，或使得十字万向节轴承受大压力，从而可能破坏接轴的稳定性，并导致剧烈晃动。此外，如果十字万向节轴承出现故障，也会对接轴的平衡系统构成影响，进一步引发接轴运动不稳定，呈现周期性摇晃。（4）钳口有异物凸起不平滑、涨缩缸不稳定涨径不够出现钳口间隙过小或卷筒主轴定位不在正中，在中国科技期刊数据库 工业 A-55-卷取机卸卷过程中会出现钳口卡住带钢无法卸卷，带钢芯部会出现翻边、刮烂。（5）通过工作辊、支撑辊辊径，计算得到理论轧制标高，轧辊的轧线标高由安装在轧机下部的斜楔通过液压缸控制移动自动调节轧线标高。当液压缸伸出量与 MTS 存在偏差时，斜楔上升高度与理论标高存在偏差，会造成工作辊上线使用的平整效果不佳，导致带钢出现斜中浪的情况。2.4 纠偏系统异常影响平整机组问题 现有纠偏系统大致可分为中心位置控制(CPC)系统和边缘位置控制(EPC)系统两种，在实际生产中会遇到以下问题，影响平整机组的正常使用和产品质量。（1）光源异常。当现场带卷来料氧化铁皮较多，在开卷时容易脱落在光源表面，现场的粉尘会落在光源表面，机架上的油管也时有油滴渗漏至光源表面。这些都将影响带卷的位置检测精度，易造成误动作。（2）CPC、EPC 不对中。在生产线设备安装调试阶段、生产过程中，对于四个中心控制精度的检测和标定出现偏差，即保证自动探头检测器的安装中心及工作时的检测中心与开卷机卷筒中心、轧制线中心、机上侧导板中心在同一直线上。不然会对带钢在平整过程中不对中，出现单边拽扯受力，使得两侧金属秒流量不匹配，出现单边肋浪、斜中浪，且无法消除，严重影响热轧带钢质量。3 热轧平整机组典型问题分析与策略优化 3.1 钢卷异常卷型（1）加强材料质量控制，从轧线吊运过来的钢卷尾部一般呈鱼尾状或舌头状，为此，热轧板平整机组在上料之前，必须先在钢卷准备站中对钢卷尾部的鱼尾状、舌头状部分进行剪切整理，然后方能开卷轧制。（2）优化轧线板形控制和卷取侧导板、夹送辊控制策略优化，制定适宜的设备精度和管控制度，同时通过优化程序实现设备自动保护功能，提高设备的运行稳定性，从设备精度管控中提升轧线实物卷型质量。（3）应尽量选取符合要求的来料卷，对塔型卷可提前进行拍打修复、翻钢修复等处置；扁卷可用千斤顶对芯部进行预处理达到开卷机涨径要求上卷，并低速平整，避免层与层之间的擦伤和开卷张力的急剧波动，导致板带传递时跑偏。3.2 钢卷异常板形 平整工序板形控制的基本方法通常情况下，平整工序对带钢板形控制的基本方法主要有：平整机的轧辊水平辊缝的调节，液压弯辊的调节，轧制力和前后张力的调节等。（1）借助调节平整机工作辊的方式是一种能有效解决热轧带钢单边浪缺陷的方法。仅凭液压弯辊的手段往往不能彻底解决带钢单边浪的问题，可能会诱发中浪的产生。只需微调工作辊的辊缝，就能达成变更辊缝形态的目标，使带钢的横向拉伸均匀，从而排除边浪。当我们对单边浪采用水平辊缝调整时，操作者需要严密控制，不能过度调整，同时应结合液压弯辊的使用，否则可能造成带钢偏斜，诱发轧裂事故，影响接下来的工作流程。（2）对平整机内的液压弯辊进行调整主要依靠改变轧辊的凸度来控制板状，主要目的是解决带钢两侧呈波浪状的问题。在实际的平整作业过程中，弯辊调整的精准性至关重要。操作人员需考量诸多因素，比如原材料的钢卷种类、规范、原始板形状以及现阶段工作轧辊上的过剩等等，以便能快速挑选出正确的弯辊值执行精确的调整。（3）在制造过程的平整步骤中，我们通常调节压轧力以及前后的拉力来管理板材的形状。调节压轧力的力度能够改变轧辊的真实弯曲度，同时，通过管理拉力能让钢板在宽度方向上的伸展更为均匀，这样便可以实现优化板材形状的目标。在平整工序实际的控制中，通常会综合以上几种调节控制方式来改善原料卷的板形缺陷。如带钢存在双边浪缺陷时，可以通过减小轧制压力结合弯辊调节从而改变辊缝形状来减小或消除边浪，如果带钢产生中浪时可以适当增加轧制力并配以负弯辊达到消除中浪的目的。3.3 设备故障异常（1）在把原材料搬运过程中，首先要利用起重机把原材料圈悬挂至马鞍状座子上，然后接下来由上圈式的小车来接取并且把它们安置在开卷机的圈中。但是，如果原材料圈出现塔形或错层的状况，那么钢圈的卷入位置以及开卷机的矫正功能可能没办法完全协作，这可能致使卷取机在卷取启动阶段不能对齐，严重场合可能致使轧制出现褶痕，甚至折断。因此，务中国科技期刊数据库 工业 A-56-必要严格管理原材料圈的对称性并提高运卷小车的作业精度。（2）定期检测平整机组牌坊窗口尺寸、轴承座尺寸、扁头及扁头套的尺寸，计算相对应的配合间隙；对平整机牌坊、辊系、轴承的立体三维倾斜度进行测量，形成周期性制度，避免轧机辊系平衡系统出现偏心角造成轴承座相对扭动。（3）对于主推动电机的光滑系统进行监控，一旦压力过高或过低，无法满足光滑需求，可能会引发电机驱动轴摩擦力的增加或突发停滞。因此，通常需要定期测试主推动电机的光滑站所采用的油品，同时对电机的每个光滑点的轴承常规测试油膜压力水平，以保障其维持在标准的范围。此外，为万向联轴器轴承制定合理的光滑方案，以保障轴承的有效光滑。（4）对电气部件的错误评估相对直接，常常不良源头都会触发一个预警信号，这将显示在 HMI（人机交互界面，亦可视为操作屏）上，或者之所以错误的部件返回了一些正常许可范围之外的数值，这些在热轧的每个区域的钢铁进入的禁制条件中也能够直接查阅到出错的部分。解决的方式是定位到对应的错误部件，比较其返回数值，测量部件的电阻，进行错误确认，然后找到相应的 PLC（可编程逻辑控制器）柜内的载板，切断该载板的电或者断开线路，以防在处理流程中产生地线或短路引发二次伤害。有些部件在调整测验后还能再度使用，而大多数则需要更换新的部件并进行相应的数值调整或重置，旧部件经过错误检测或修复。（5）在脱卷阶段，如果束带机的钳口缠绕在带钢上无法脱卷，我们需要将脱卷小车的高度进行手动调节，并重复膨胀束带机的卷筒；接着，轻轻转动束带机尾部的中心轴，以便带钢从束带机的钳口分离。然后再试着进行脱卷操作，这样就能完成脱卷程序。（6）利用检修重新校核斜楔液压缸与 MTS 的对应情况，并增加斜楔上升高度补偿功能及理论高度与补偿实际高度反馈功能，对标高线在平整机组清洗位置进行刻画，换辊后对标高偏差进行校核，保证轧线位置固定。3.4 纠偏系统异常（1）避免光源污染。在光源处加设压缩空气吹扫头，吹开光源表面的粉尘、氧化铁皮等附着物，务必保证气源中无水。检修时要求维护部门需定期擦拭清灰，保持光源表面清洁；光源内的日光灯管需保持定期更换，更换时必须保证外壳的密封以免灰尘进入；带卷穿带或抛尾时很容易撞坏光源或接收器的外壳，安装光源时需确定合理的安装位置，并加设保护设施。特别需要注意的是，在接收器长期老化或故障更换时，尽量保证两侧同时更换，确保两侧检测精度的一致性。（2）保证生产线设备安装调试阶段、生产过程中CPC、EPC 系统对中，对于四个中心控制精度的检测和标定制定周期，并进行规范化操作。先校核静态设备的中心对中控制后，在平整过程中随机减速不断张校核动态是带钢距离两侧牌坊的对中精度，检验对中纠偏装置是否出现误差，使带钢偏离中心线，对中系统运行情况保证可靠性高，响应快，纠偏精度可达1mm。（3）校核纠偏对中装置的滑轨是否水平，探头安装角度是否接收光源电流，整体的纠偏装置安装框架是否出现撞击不水平等。4 结语 本文通过对热轧平整机组功能和特点的介绍，针对钢卷异常卷型、板形、设备故障、纠偏系统等影响热轧平整机组的典型问题进行了分析，采取的一些基本控制手段，并提出现场实际生产中采用的一些相对有效的控制措施进行解决优化，降低平整后带钢的不合格率，对于提高平整机组生产效率和产品质量有着重要的意义。参考文献 1王晓东,李飞,董立杰,等.热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术J.中国冶金,2012,23(4):23.2丁文红.提升热轧产品质量的热轧精整技术J.先进轧钢精整,2010(5):9.3李卫国,高四化,刘微.热轧平整机组常见问题分析及处理J.商品与质量,2018(11):241.4曹平,朱文华,徐宁.CPC 带卷对中系统在梅钢平整线上的应用J.冶金自动化,2008,32(1):3.5张明生.热轧平整机组的板形控制研究J.河北冶金,2016(10):4.