中厚板軋機頭超差的影響因素分析

中厚板軋機頭超差的影響因素分析

隨著中厚板彎曲技術的發(fā)展，鋼板厚度的精度越來越高。國際先進水平要求同板的比例小于50m。目前國內大部分中厚板軋機安裝了AGC控制系統(tǒng),改善了國內中厚板的厚度控制精度。但很多廠家的實際生產(chǎn)情況表明,鋼板的頭尾厚度精度始終達不到理想狀態(tài)。由于厚度超差會造成鋼板質量不合格或者降低成材率,所以需要根據(jù)中厚板的軋制特點分析鋼板頭尾厚度超差的原因。1表1中鋼尾厚度超標的原因1.1鋼板接頭厚度計算中厚板軋制過程的溫度變化受熱輻射、對流、高壓水除鱗、輥身水和塑性加工熱等因素的影響。因為鋼板頭尾部分的散熱面積比較大,使得頭尾部分的溫度比中間部分低。根據(jù)有限差分法計算可知,鋼板頭尾部分的溫度一般要比中間部分低30℃以上。溫度對軋制力的影響主要反映在變形抗力上。采用美坂佳助模型:σ=exp(k1+k2T)?ε˙0.13?ε0.21(1)σ=exp(k1+k2Τ)?ε˙0.13?ε0.21(1)式中,σ為變形抗力;T為絕對變形溫度;ε為絕對變形率;ε˙ε˙為變形速率,k1,k2為變形抗力模型參數(shù)。根據(jù)式(1)可知,如果溫度變化10℃,則變形抗力波動2%~4%,如果溫度變化40℃以上,變形抗力的波動為8%~16%,相應的軋制力波動也達到8%~16%。如果中間部分軋制力為30000kN,頭尾軋制力偏差為10%,則頭尾軋制力為33000kN左右,如果軋機剛度為10000kN/mm,相應的頭尾厚度比中間要厚0.3mm。當前道次的溫度偏差造成的軋制力偏差使得鋼板頭尾厚度比中間厚,另一方面,上一道次鋼板頭尾部分厚度的波動會加劇當前道次鋼板頭尾部分的軋制力波動,多道次累計的效果容易使得鋼板頭尾厚度超差。如圖1所示,中間部分鋼板的塑性曲線為1,其對應的出口厚度為h0,由于頭尾部分溫度低,造成鋼板的塑性系數(shù)由M1增大為M2,從而出口厚度也相應增大為h1。另一方面鋼板咬入前,頭尾厚度H1大于中間部分厚度H0,所以實際塑性曲線為3(假定厚度的微小變化不影響塑性系數(shù)變化),對應的出口厚度為h2。假定上一道次溫差造成的頭尾厚差為ΔH,根據(jù)圖1的P-H圖,可知該偏差造成的出口厚度偏差Δh=h2?h1=M2K+M2?ΔH(2)Δh=h2-h1=Μ2Κ+Μ2?ΔΗ(2)在鋼板軋制初期,軋件的塑性系數(shù)較小,一般小于軋機剛度的1/5,所以其造成的出口厚度偏差較小,但是在軋制后期,軋件塑性系數(shù)與軋機剛度相差不大,甚至可能超過軋機剛度,其造成的出口厚度偏差和溫度差造成的厚度偏差相疊加,很可能造成頭尾厚度超差。1.2頂部植入補償如圖2所示,在咬鋼過程中,液壓缸內部油柱會發(fā)生彈性壓縮(彈性壓縮量一般在0.2~0.3mm,與軋制力大小和液壓缸工作行程有關),而后逐漸回復,這個過程會維持200~300ms左右,且AGC不參與控制,如果不進行特殊控制,鋼板頭部比中間部分要厚0.10~0.25mm。為此一級系統(tǒng)采用頭部沉入補償技術,在鋼板咬入瞬間,使實際輥縫比設定輥縫薄0.2~0.3mm。如果頭部補償值過小,起不到相應的補償作用;如果頭部補償值過大,容易造成超調。另外,如果補償時間選取不合理,容易造成頭尾較長范圍內產(chǎn)生厚度波動。1.3輥縫厚度波動AGC系統(tǒng)的投入使用極大地改善了鋼板的厚度精度。目前國內大部分中厚板廠家采用相對AGC技術,即頭部鎖定AGC。該方法是在頭部咬入后延遲一段時間(避過頭部沉入補償),高速采集幾十個輥縫和壓力,將其平均值作為鎖定輥縫和壓力,然后根據(jù)軋制力的波動來動態(tài)調節(jié)輥縫,減小厚度差。由于頭部沖擊過程維持200~300ms,如果咬鋼速度為30r/min,工作輥輥徑為1000mm,則頭部300~500mm范圍內厚度波動AGC系統(tǒng)無法消除。因為上道次鋼板的頭部是下一道次鋼板的尾部,所以AGC系統(tǒng)能夠在一定程度上緩解鋼板頭尾的厚度偏差,但由于一個道次內AGC系統(tǒng)的調節(jié)有一個限幅(避免誤調節(jié)),如果尾部的軋制力變化較大,AGC系統(tǒng)不一定能夠進行充分補償。1.4壓力反饋目前國內中厚板軋機常采用2種方式進行壓力測量:壓磁式壓力傳感器和油壓傳感器。壓磁式壓力傳感器測量精度高,基本不受環(huán)境的影響。油壓傳感器是根據(jù)液壓缸無桿腔內的壓力來近似求出軋制力,其精度較低。油壓傳感器的測量具有一定滯后性,因為油壓傳感器安裝在液壓缸進出油口附近,所以在進出油過程中,油壓傳感器能夠很快測得進出油口附近油壓的變化,但實際上整個液壓缸內的油壓還沒有真正完全達到平衡,所以在使用油壓測量值進行壓力反饋時,必須考慮這個特性。特別是在尾部拋鋼過程中,厚度和軋制力變化較大,如果壓力反饋滯后,會影響AGC的控制效果。1.5坯重大小對產(chǎn)品拓展力的影響實踐證明展寬比對最終軋件的平面形狀有很大影響,要獲得良好的平面形狀,一般要求展寬比在1.4左右。如果展寬比較大,最終產(chǎn)品平面形狀為頭尾窄中間寬;如果展寬比較小,最終產(chǎn)品平面形狀為頭尾寬中間窄,如圖3所示。如果單純?yōu)榱嗽龃笈髦?增加坯料的寬度,容易造成鋼板展寬比過小,從而出現(xiàn)頭尾寬度過大,進一步加劇了軋制力的增大,從而使得頭尾厚度偏厚。如果適當增大展寬比,使得頭尾寬度在一定范圍內小于中間部分,則可以部分緩解頭尾厚度偏厚的現(xiàn)象。2適當降低扣件安裝量對于溫度的影響需要加強兩方面的管理:保證加熱質量,避免鋼板頭部加熱不足;加強對軋輥擋水板的維護,減少軋機輥身水對鋼板溫降的影響。為了減小咬入沉入和AGC系統(tǒng)的影響,應適當減小咬鋼速度,這樣可以減小頭部沉入補償區(qū)域的長度,同時還可以減少鋼板對軋機的沖擊。壓下傳感器應盡量選取壓磁式壓力傳感器,油壓傳感器最好作為壓力檢測的備用或校核。而展寬比的影響只能通過優(yōu)化板坯尺寸的方式來解決。通過在首鋼3500mm中厚板軋機應用,使鋼板頭尾厚度精度得到有效改善,且頭尾厚度偏差超過均值0.2mm以上的區(qū)域由400mm縮短為250mm左右。3鋼板接頭微控制措施不嚴格(1)頭尾溫度比中間低30℃以上,使得頭尾鋼板的塑性系數(shù)比中間高,造成頭尾厚度比中間厚,同時由于多道次累計效應,加劇了鋼板頭尾厚度的偏差。(2)鋼板在咬鋼過程中,液壓缸內部油柱會發(fā)生彈性壓縮,而后逐漸回復,這個過程會維持200~300ms,該過程AGC不參與控制,如果不進行特殊控制,鋼板頭部比中間部分要厚0.10~0.25mm。采用頭部沉入補償技術,在鋼板咬入瞬間,使實際輥縫比設定輥縫薄0.2~0.3mm,可以有效解決這種影響。(3)AGC系統(tǒng)不能解決頭部沉入的影響,但能夠在一定范圍內減少頭尾部厚度偏差的累計效應,如果能夠適當降低咬鋼速度,則頭尾厚度偏差帶長度可有效縮短。(4)油壓傳感器測量數(shù)值有一定滯后性,不能及時反映實際軋制力的變化,應