冷軋平整機(jī)恒軋制力控制模式的研究與應(yīng)用-20130730

1、冷軋平整機(jī)恒軋制力控制模式的研究與應(yīng)用蔣才靈 陳海 艾新荇1、摘要 本文對(duì)柳鋼冷軋廠1450平整機(jī)恒軋制力控制模式進(jìn)行了研究，針對(duì)平整機(jī)恒延伸率控制模式存在的不足，提出了特定情況下采用恒軋制力控制模式進(jìn)行平整軋制，以獲得穩(wěn)定的工藝參數(shù)，從而使鋼板獲得良好的板形、表面質(zhì)量和力學(xué)性能。2、課題研究背景 柳鋼冷軋1450單機(jī)架四輥平整機(jī)組采用下工作輥傳動(dòng)，具有液壓壓下HGC自動(dòng)控制系統(tǒng)、延伸率自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)、軋制線(xiàn)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)及全自動(dòng)穿帶等多項(xiàng)先進(jìn)軋制技術(shù)。其目的是在常溫狀態(tài)下，通過(guò)平整軋制消除再結(jié)晶退火后帶鋼存在的屈服平臺(tái)、改善帶鋼板形、調(diào)整帶鋼表面粗糙度，最終獲得符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)要求的冷軋卷

2、。2.1 恒延伸率控制存在的不足 延伸率是表征平整軋制的唯一變形指標(biāo)，因此控制延伸率恒定是平整機(jī)組控制系統(tǒng)最主要的目標(biāo)。 缺點(diǎn)： 激光測(cè)速儀、編碼器等測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性 。 軋制環(huán)境對(duì)速度測(cè)量的干擾，造成系統(tǒng)波動(dòng)。 對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)存在一定缺陷。2.2 恒軋制力控制的意義 在恒延伸率控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)恒軋制力控制系統(tǒng)，可以豐富平整機(jī)組軋制控制模式。同時(shí)在軋制低屈服的深沖鋼和高強(qiáng)度鋼時(shí)具有一定的實(shí)際意義。3、恒軋制力模式的研究3.1 平整軋制模型 根據(jù)W.L.羅伯莰基本軋制理論，并綜合軋制速度、張力、延伸率、帶鋼的變形抗力等平整軋制工藝參數(shù)的影響，在1450平整機(jī)組建立平整軋制力理論計(jì)算模型

3、。軋制力模型： P = f B -(1) )2(222ln210201DhDDaaL)3(11/exp100hLhfp)4(2 eDV )5(10001201103kkelonaksp3.2 恒軋制力模式下軋制力分析 在恒軋制力模式下，軋制模型不參與控制，其軋制力實(shí)際上時(shí)通過(guò)安裝在HGC液壓缸活塞腔內(nèi)的壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量的，實(shí)際作用的帶鋼上的軋制力受軋制材質(zhì)、軋制速度、彎輥力、支撐輥平衡力、摩擦力、輥系自重等因素的影響。輥系受力分析如下圖所示：BWRWRtbososFFFFapApF2121211PBWRWRtbDSDSSFFFFaPAPF212121211DSOSFFF 由上圖受力分析可知，

4、軋制力實(shí)際值可通過(guò)以下公式計(jì)算 ：3.3 軋制力設(shè)定值的確定 二級(jí)計(jì)算機(jī)記錄在恒延伸率模式下軋制不同鋼種、規(guī)格所得到的經(jīng)驗(yàn)軋制力，并把相應(yīng)的軋制力參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)由數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)修改或追加，使之不斷完善。當(dāng)切換為恒軋制力模式時(shí)，二級(jí)系統(tǒng)依據(jù)來(lái)料鋼卷信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中給出軋制力設(shè)定值。厚度mmCQ級(jí)DQ級(jí)延伸率，%軋制力，KN延伸率，%軋制力，KN0.570.9532000.4514000.580.671.130000.5014500.680.861.1527500.6015000.870.961.2026000.6515500.971.161.2524000.7016501.171.251

5、.3023500.7516801.261.641.3521200.8017501.652.01.4020500.901800表1 各鋼種軋制力參數(shù) 表1中，各厚度規(guī)格均為公稱(chēng)寬度為1250mm的鋼卷，采用恒延伸率控制模式在8001000m/min的速度勻速軋制，由軋制力模型與延伸率測(cè)量閉環(huán)控制產(chǎn)生的軋制力，并由二級(jí)數(shù)據(jù)記錄并不斷追加得出的軋制力加權(quán)均值。4、恒軋制力模式的應(yīng)用4.1新品種開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用 恒軋制控制模式不僅完善了平整機(jī)組的控制策略，而且可以輔助和佐證恒延伸率控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，對(duì)平整機(jī)組的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)起到關(guān)鍵性作用。如奧氏體、馬氏體組織材料屈服點(diǎn)較高，接近抗拉點(diǎn)，延伸率的波動(dòng)并非關(guān)鍵，這

6、時(shí)應(yīng)選擇恒軋制力平整，以獲得板形和性能的整體均勻。而深沖系列IF鋼理論上應(yīng)設(shè)定一個(gè)小而穩(wěn)定的延伸進(jìn)行延伸率閉環(huán)軋制，但因其屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度均很低，軋制時(shí)軋制力接近系統(tǒng)最小軋制力或者小于最小軋制力，系統(tǒng)無(wú)法產(chǎn)生附加軋制力實(shí)現(xiàn)延伸率閉環(huán)調(diào)節(jié)，使延伸率控制系統(tǒng)產(chǎn)生明顯振蕩，出現(xiàn)軋制失穩(wěn)現(xiàn)象。 厚度mm恒延伸率軋制模式恒軋制力軋制模式設(shè)定延伸率,%軋制力 KN實(shí)際延伸率,%軋制力, KN實(shí)際延伸率,%0.350.360010000.320.596500.280.320.500.4565010500.40.548000.420.47 表2為IF鋼深沖系列某些規(guī)格用恒延伸率控制模式與恒軋制力控制模式的軋制

7、效果比較。 通過(guò)表2可知，深沖鋼種因其屈服點(diǎn)非常低，在采用恒延伸率模式軋制進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)，軋制力以接近系統(tǒng)最小軋制力600KN,尤其在低速運(yùn)行及加減速階段，延伸率波動(dòng)較大，閉環(huán)控制系統(tǒng)處于失效邊沿。而恒軋制力模式根據(jù)材料特性并在滿(mǎn)足帶鋼表面粗糙度的情況下，設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)軋制力進(jìn)行軋制，并在軋制過(guò)程中根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的延伸率通過(guò)軋制力調(diào)節(jié)器進(jìn)行干預(yù)，以保證鋼卷整體性能的均勻性。4.2 測(cè)量設(shè)備異常時(shí)的應(yīng)用 恒延伸率控制模式時(shí)，延伸率的測(cè)量要求十分準(zhǔn)確和穩(wěn)定，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中延伸率的測(cè)量會(huì)因激光測(cè)速儀損壞、前后速度測(cè)量的漂移、高速丟脈沖故障、激光源的干擾、光源系統(tǒng)的污染等測(cè)量設(shè)備自身因素和外部環(huán)境因素的

8、影響，延伸率控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性時(shí)常得不到保證。鋼種厚度mm軋制力KN延伸率設(shè)定%實(shí)際延伸率%表面粗糙度m屈服均值MPa抗拉均值MPa斷裂延伸率均值，%DC011.421201.351.301.420.9818730534表3為某一鋼卷在延伸率測(cè)量設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，臨時(shí)改用恒軋制力模式進(jìn)行軋制時(shí)的效果情況。 平整后分別取頭部、中部、尾部樣各一組進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，通過(guò)表三力學(xué)性能數(shù)據(jù)可知，其檢驗(yàn)結(jié)果符合DC01鋼種的性能標(biāo)準(zhǔn)。 5、結(jié)束語(yǔ) 柳鋼1450mm冷軋平整機(jī)自2011年投入生產(chǎn)以來(lái)，恒軋制力的控制模式已作為常規(guī)控制方式參與平整軋制控制，該控制模式在實(shí)踐中已經(jīng)證明能滿(mǎn)足平整機(jī)工藝要求的，生產(chǎn)的鋼卷其表面質(zhì)量和機(jī)械性能均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。