論述冷軋平整機(jī)延伸率控制系統(tǒng)應(yīng)用

黃德文　陳鋒琪

【摘要】延伸率是平整工藝的一個(gè)重要參數(shù)。延伸率的大小和均勻程度直接影響帶鋼板材的質(zhì)量和深加工性能，同一材質(zhì)的鋼卷軋制時(shí)，要求帶鋼的延伸率是恒定的。延伸率的控制是平整機(jī)的其中一個(gè)核心控制參數(shù)，延伸率的影響因素主要有張力、軋制力，也與帶鋼的材料及厚度有關(guān)。能夠?qū)ρ由炻蔬M(jìn)行精準(zhǔn)的控制是平整機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求。

【關(guān)鍵詞】平整機(jī);延伸率;控制

【Abstract】the elongation is an important parameter of leveling process. The size and uniformity of the elongation directly affect the quality and deep processing performance of the strip steel. When the same material coil is rolled， the elongation of the strip steel is required to be constant. The control of elongation is one of the core control parameters of the temper mill. The main factors affecting the elongation are tension and rolling force， which are also related to the material and thickness of the strip. It is the basic requirement of the control system of the temper mill to control the elongation accurately.

【Keywords】 temper mill; elongation; control

廣西鋼鐵集團(tuán)冷軋廠連退機(jī)組冷硬卷帶鋼經(jīng)連續(xù)退火爐通過(guò)退火工藝再結(jié)晶降低帶鋼硬度、消除冷加工硬化、改善帶鋼的性能、恢復(fù)帶鋼的塑性變形能力其表面質(zhì)量和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)都發(fā)生了變化成軟質(zhì)狀態(tài)，因此帶鋼不能直接供給用戶(hù)使用，必須經(jīng)過(guò)平整機(jī)處理（用較小的壓下量對(duì)退火后的帶鋼進(jìn)行再冷軋。帶鋼表面質(zhì)量的改善程度與平整軋制力的大小有關(guān)）改善帶鋼的板型消除屈服平臺(tái)加工帶鋼表面要求的粗糙度。由于平整機(jī)組的壓下量很小，難以測(cè)量測(cè)帶鋼的厚度偏差。所以用延伸率的指標(biāo)作為平整帶鋼厚度變化的等效值。

1延伸率控制

延伸率是指平整軋制前后帶鋼長(zhǎng)度的變化率，其表示式為：

式中，μ為延伸率，%;L0為平整前帶鋼長(zhǎng)度;L1為軋制后帶鋼長(zhǎng)度

實(shí)際使用中通過(guò)測(cè)量平整入口、出口帶鋼速度來(lái)計(jì)算延伸率，所以采用表達(dá)式為：

式中，μ為延伸率%;V0為平整入口帶鋼速度;V1平整出口帶鋼速度

延伸率測(cè)量的準(zhǔn)確性、精度和穩(wěn)定性對(duì)平整的延伸率控制至關(guān)重要，采用激光測(cè)速儀可以提高測(cè)量帶鋼速度的精度。

平整機(jī)影響帶鋼延伸率的參數(shù)有：軋制力、張力、軋制速度、帶鋼的厚度、帶鋼材料抗拉強(qiáng)度、工作輥直徑、軋輥與帶鋼間的摩擦等。這些參數(shù)中只有軋制力和張力是延伸率控制系統(tǒng)中最重要的調(diào)節(jié)參數(shù)，在實(shí)際的平整生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)試表明，軋制力調(diào)節(jié)延伸率的效果是：帶鋼越厚，軋制力調(diào)節(jié)效果越好。帶鋼在一定厚度范圍內(nèi)，軋制力與延伸率之間基本上是線性關(guān)系，帶鋼越薄，則軋制力調(diào)節(jié)效果越差。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)中不斷測(cè)試發(fā)現(xiàn)，張力的變化直接影響到帶鋼軋制出厚度的變化。張力越大，出口厚度越薄;而后張力比等值的前張力對(duì)帶鋼厚度的影響更大。因此，通過(guò)改變平整后張力可以調(diào)節(jié)帶鋼的厚度，而前張力可以改善帶鋼表面質(zhì)量，可見(jiàn)平整入口、出口張力調(diào)節(jié)對(duì)于延伸率的控制也有一定的效果，帶鋼越薄，張力調(diào)節(jié)控制的效果越好。

1.1延伸率控制系統(tǒng)

目前平整機(jī)設(shè)置的延伸率控制主要有3種模式，他們的控制區(qū)別為：

①軋制力控制模式：平整延伸率只由平整機(jī)壓下的軋制力調(diào)節(jié)。

②張力控制模式：平整延伸率只由平整機(jī)的張力調(diào)節(jié)。

③軋制力+張力控制模式：延伸率以軋制力和張力同時(shí)控制可以根據(jù)帶鋼的厚度自動(dòng)切換軋制力控制、張力控制、軋制力+張力控制模式以及自動(dòng)根據(jù)帶鋼厚度趨勢(shì)對(duì)軋制力控制調(diào)節(jié)量、張力控制的調(diào)節(jié)量的主、次分配（即哪種控制方式作用效果好就以此控制模式為主調(diào)節(jié)量），軋制力和張力控制量按厚度系數(shù)分配給各自的調(diào)節(jié)量附加值，在帶鋼厚度在0.4以下軋制力調(diào)節(jié)對(duì)于延伸率控制的效果已經(jīng)十分不明顯，主要以張力控制模式調(diào)節(jié)延伸率。0.4-1.0厚度帶鋼，采用軋制力+張力控制復(fù)合模式。1.0以上，以軋制力更容易控制延伸率。

目前連退機(jī)組平整機(jī)生產(chǎn)主要采用軋制力+張力的延伸率控制模式，可以全自動(dòng)、智能化、精確控制延伸率。以下主要介紹軋制力+張力的延伸率控制模式

平整機(jī)生產(chǎn)時(shí)，預(yù)先設(shè)定軋制力及延伸率設(shè)定值并輸入系統(tǒng)作為初始值。低速生產(chǎn)時(shí)采用預(yù)設(shè)定恒定軋制力控制，當(dāng)帶鋼速度達(dá)到30m/min以上時(shí)，激活延伸率控制，控制系統(tǒng)由原來(lái)的恒定軋制力控制切換成延伸率控制。通過(guò)機(jī)組出入口兩臺(tái)激光測(cè)速儀通過(guò)對(duì)帶鋼速度的檢測(cè)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到帶鋼的實(shí)際延伸率，將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)延伸率進(jìn)行比較，從而得到ΔF（軋制力修正值）。

軋制力修正值與延伸率偏差存在以下關(guān)系：

其中：C0、C1是常數(shù)，在本機(jī)組中C0=10.1，C1=19.5;F為實(shí)際軋制力（KN）;d表示帶寬（mm）。

計(jì)算得到軋制力修正值ΔF：

其中：K為控制系數(shù)，為常數(shù)，在本機(jī)組中K=0.005;?ε表示帶鋼延伸率偏差（%）;H為帶鋼厚度。

張力修正值 ：

其中：K為控制系數(shù)，為常數(shù)，在本機(jī)組中K=0.008;?ε表示帶鋼延伸率偏差（%）;H為帶鋼厚度。

1.2速度前饋修正控制

在理想狀態(tài)下，只采用反饋控制便能有較控制帶鋼延伸率，但在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)的反饋與執(zhí)行存在滯后，這就使得：在帶鋼速度提高時(shí)，帶鋼的延伸率會(huì)相對(duì)降低，在帶鋼速度降低時(shí)，帶鋼延伸率會(huì)相對(duì)增加。這就造成在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)帶鋼的實(shí)際延伸率存在較大偏差。為了避免系統(tǒng)滯后造成的帶鋼實(shí)際延伸率偏差，在機(jī)組給出加減速之前預(yù)先給出軋制力前饋修正值，以改變軋制力控制基準(zhǔn)，從而減小系統(tǒng)滯后引起的帶鋼延伸率偏差。

軋制力前饋修正值計(jì)算：

在上式中：K1為修正系數(shù)，在本機(jī)組中K1取常數(shù)75;v表示帶鋼速度（m/s）;dv/dt表示帶鋼的加速度（m/s2）。

根據(jù)上述中軋制力預(yù)設(shè)值F、軋制力修正值ΔF及軋制力前饋修正值?Fff，三者疊加，從而計(jì)算出在帶鋼延伸率閉環(huán)控制下的軋制力實(shí)際設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)了帶鋼的恒延伸率閉環(huán)控制。

2冷軋平整機(jī)設(shè)備的應(yīng)用意義

2.1能夠提高冷軋板板型

帶鋼產(chǎn)品在冷軋退火后硬度及性能水平較差，表面平直度不足，不便于深加工。同時(shí)，部分薄帶鋼在其冷卻的過(guò)程中會(huì)在應(yīng)力的影響下出現(xiàn)雙邊浪的現(xiàn)象，降低產(chǎn)品質(zhì)量。在這種情況下，通過(guò)平整機(jī)進(jìn)行平直處理，使其在設(shè)備（0%～3%）的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下給予一定壓力，從而滿足其平直標(biāo)準(zhǔn)。

2.2能夠改善冷軋板力學(xué)性能

在冷軋平整機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)著運(yùn)行壓力水平的逐步提高，帶鋼對(duì)應(yīng)的屈服極限延伸空間就會(huì)隨之縮減，抗拉強(qiáng)度水平提高，全延伸降低。通過(guò)對(duì)設(shè)備壓下率參數(shù)的控制能夠促進(jìn)帶鋼力學(xué)性能的改善，彌補(bǔ)傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中呂德斯線的皺紋缺陷以及屈服平臺(tái)部分的拉伸應(yīng)變等漏洞問(wèn)題，增加其彈性變形區(qū)域。

結(jié)語(yǔ)

冷軋產(chǎn)品是鋼材中的精品，屬高端產(chǎn)品，具有加工精細(xì)、技術(shù)密集、工藝鏈長(zhǎng)、品種繁多、用途廣泛等特點(diǎn)。國(guó)際鋼鐵工業(yè)發(fā)展實(shí)踐表明，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，冷軋產(chǎn)品在鋼材消費(fèi)總量中的比重在不斷提高，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

為了能夠進(jìn)一步提高冷軋板產(chǎn)品質(zhì)量，確保帶鋼平整度水平，對(duì)冷軋平整機(jī)延伸率控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用及精度展開(kāi)深入分析，加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與完善，從而全面改善、提高冷軋板帶鋼生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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