改善热轧带钢轧制过程的稳定性

江西职业技术学院材料成型与控制《板带钢生产》课程案例3改善热轧带钢轧制过程的稳定性1技术简介热轧带钢生产时带钢的端部缺陷或在热轧机组上跑偏等而引起的运行故障，是带钢轧制过程稳定性差的重要原因。在分析了具体的影响因素的基础上，提出相应的控制措施，以提高热轧带钢轧制过程的稳定性。近年来，用户对热轧带钢产品的质量要求不断提高，实际上就是对热轧带钢生产工艺和设备提出了更高的要求，为了稳定地确保带钢产品的厚度、宽度、凸度和平直度等断面形状要求，可以采用对断面形状控制功能强的液压弯辊、VC可变凸度轧辊、HC、CVC、UPC、PC和FFF轧机等技术和设备来保证板形要求，而对利用现有的轧机机组，通过提高热轧带钢轧制过程的稳定性，则是提高带钢产品质量，降低生产成本的有效途径。2影响热带钢轧制过程稳定性的因素及控制方法2.1带钢运行故障分析在生产过程中，热轧带钢端部的月牙弯缺陷，带钢的跑偏，带钢的端部与导板装的碰撞等造成的带钢运行故障，导致生产过程的中断，是产生带钢轧制过程稳定性低的重要原因。2.2带钢月牙弯的形成与控制通过对某钢厂现场测定表明：有严重月牙弯的板坯运行时，与设备部件经常发生撞击，造成设备部件较大磨损，当轧制速度加快时，轧件与导板装置碰撞的机会增加，并造成带钢边部损伤和设备事故。对精轧机组上带钢位置的测定表明：在第一个精轧机架进料导板的推动下，倾斜和有月牙弯缺陷的粗轧带钢很快就改变了它在精轧机组中的位置，造成带钢跑偏。有月牙弯缺陷的带钢板形是在粗轧时，由于板坯倾斜和偏心地输入水平辊缝时造成的，第一轧制道次板坯不是笔直地输入水平辊缝，而是以某一角度进入，如果带江西职业技术学院材料成型与控制《板带钢生产》课程钢端部以与轧机传动侧成某种角度，则在轧机传动侧的轧制力就大些，轧件就出现倾向操作侧的月牙弯缺陷，相反，轧件就出现倾向传动侧的月牙弯缺陷，为了获得平直的粗轧带钢，特别是进行第一变形道次乳制时，，必须使饭坯定心并笔直地进入可逆轧机。因此，要减少或杜绝坯料端部形成几牙弯缺陷，必须在粗轧机前设置位移定心装置，来调整、控制带钢板坯的原始位置，或在生产线上配置在线切割设备，在带钢进入精轧前，将带钢不规则端部切除。2.3带钢的跑偏与控制带钢的跑偏对轧制过程稳定性的影响非常大，如图2所示。由于机座左右两边弹性变形不相等，使轧辊在垂直面内发生倾斜，引起带钢两边压缩率不相等。压缩率增大的一边，金属出辊速度增大，进辊速度减少，由于出辊速度增大，带钢从轧制中心线向压缩率小的一边偏移，使出来的轧件产生镰刀弯。同时，由于进辊速度减慢，从而进一步引起了轧辊的倾斜。这样，带钢由于偶然偏移而产生的轧辊倾斜，造成带钢两边的单位轧制力不等，带钢向单位轧制力大的一面偏移，在轧制过程中具有自动扩大的趋势，使带钢的轧制失去了稳定性。形成带钢偏移的初始原因，可能是多种多样的，但是，带钢倾斜进入或有月牙弯缺陷的粗轧带钢进入精轧机时，使轧辊上负荷分布产生了变化，从而改变了带钢在辊缝中的位置是主要的原因。一般精轧机组每个轧制机架前面都设有侧导板，其目的就是供带钢输入辊缝时定心用，但是如果轧件跑偏，形成了楔形辊缝而使轧制力差变化，使轧件向产生轧制力大的一侧强烈移动，使该侧导板的压力大大增加，不但影响了整个轧制过程的稳定性，也使带钢的边部受到极大的损伤。为了控制带钢跑偏，国外某钢厂采用了带液压调节装置的侧导板，来控制带钢的跑偏，在侧导板前面与带钢垂直方向设置测量辊，测量辊固定在杠杆臂上，杠杆臂则固接在侧导板上，采用应变仪测得杠杆臂弯曲程度，来得到横向力的大小，并根据其横向力的大小，在主控制台，对该侧导板进行有目的位移调整，以控制带钢进入轧辊前的位置。江西职业技术学院材料成型与控制《板带钢生产》课程热轧带钢两边单位轧制力的变化，不仅会由带钢本身的跑偏引起，还与轧件的初始厚度、材料强度、辊缝中的摩擦条件、轧辊发热、轴承膨胀、轧辊定心和张力波动等因素都有关，另外，随着轧制速度的波动，轴承中油膜厚度也随着速度的提高而增大，或随着速度的降低而减小，所以，轧制速度的变化对辊缝尺寸的影响不可忽视。对现有的轧机进行改造，在轧机机架两侧分别安装单独的辊缝调节装置，利用安装在轧机中的测厚仪、轧辊速度测定仪、轴承座下的侧玉仪和其它相关参数的传感器输出的数值，由计算机综合处理，对辊缝进行控制调整，是国外某钢厂用来防止带钢跑偏和纠偏的另一种方法。采用单独调节控制装置还有一个优点是可以考虑机架两侧可能具有不同的刚性在精轧机组上安装测量带钢施加于活套支撑器辊的径向力和轴向力的检测系统（在活套支撑器上，以专用的测力滚柱轴承代替普通的摆动滚柱轴承），根据机架间测得的受操作条件和运行条件限制的带钢力、活套支撑器角度和带钢尺寸，则可计算出带钢张力。当带钢轧制运行稳定，则张力和变形力分布均匀。如果在多次轧制的带钢端头边部出现张力差，那么边部的轧制力增大，而其张力减小。这意味着辊缝增大和边部的厚度增加。根据热轧机组的轧制变形条件、运动条件和力学条件可知，这对下一个机架的张力有作用。变形条件和辊缝几何形状的变化使辊缝内和机架外作用力的稳定情况发生变化。这时轧制产生的水平力使带钢端部偏向张力急剧变小的一侧，特别是在反张力消除后将立即出现这种情况。辊缝中的水平力使带钢朝运行方向横向移动，产生跑偏，带钢轧制过程稳定性被破坏，并由此造成带钢端部与侧导板的猛烈碰撞。2.4利用辊型控制带钢的对中实践证明，凹形的辊缝有助于带钢在轧制中的自动对中，一定的情况下能阻止带钢偏移，即当带钢向一边偏移时，由于凹形辊缝引起的压缩率的降低（或增加）能够与R！和凡之差而引起的压缩率的增大（或减小）相抵消，显然辊缝凹度越大对带钢自动对中越有利，但是凹度增大，也导致产品带钢横截面内凸度增大，平直度差，直接影响板形质量。江西职业技术学院材料成型与控制《板带钢生产》课程既要保持带钢的自动对中，又要保证带钢板形质量，则需求出符合两者要求所需最小辊缝凹度值。采用凹度辊缝时，轧制工况见图3。凹度与轧制力P成正比，与除轧辊以外的机座刚度c成反比。因此，当机架刚度和机座刚度足够时，可以采用最小凹度辊轧制带钢，使带钢自动对中，保持稳定轧制。(1)热轧带钢板坯端部缺陷，带钢跑偏、带钢端部与导板等设备部件的碰撞等造成的运行故障是导致带钢轧制过程稳定性差的重要原因。(2)带钢板坯端部的月牙弯缺陷是由于板坯偏心或倾斜地输入第一轧制道次形成的，必须进行控制。可以在粗轧前设置位移定心的推钢设备，或在粗轧机后设置在线切割设备，将粗轧后带钢的不规则形状端部切除。(3)带钢的跑偏对轧制过程稳定性影响非常大，带钢跑偏后，在轧制过程中有自动扩大的趋势，必须采取控制措施。在精轧机前采用可调节的侧导板装置，有目的地对进入精轧机组的带钢位置进行调整控制，保证精轧机组中带钢运行的稳定性。带钢宽度上的张力差，能在辊缝中产生水平力，使带钢向运行方向的横向位移，形成跑偏。在机架的两侧安装单独辊缝调节装置，对于控制跑偏和纠偏是必要的。(4)机架、机座刚度足够时，可采用最小凹度辊缝轧制带钢，使带钢自动对中，以保持稳定轧制。