浅谈红钢高线轧机调整

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摘要：分析了红钢高线轧机的调整方法，重点分析了主控台在生产过程中对粗、中轧的微张力控制，预精轧的活套控制和精轧机的料形调整。确保在线材高速轧制过程中的稳定运行和产品质量。

关键词：辊缝调整 微张力 活套控制 料形调整

1、前言

红钢高线于2005年8月份动土开工，于2006年9月分正式投产，耗资3亿，年产量设计为40万吨。整条生产线由北京钢铁设计院设计，主要由昆钢建安公司完成主体机械的安装，北京钢铁设计院参与调试，实现了高效率和低投入的双向结合。红钢高线利用西门子的控制方法作为其核心技术，具有较高的控制精确性和时效性，同时可完成几路信号的并行传输，完成一些复杂的控制。高线电机由上海电机厂生产，具有较高的耐磨和稳定性，机械部分重点由哈飞集团公司生产，这就决定了其主体结构的良好性能。

随着线材的轧制速度不断提升，对整条生产线的各个环节要求都很高，红钢高线属于半自动化控制，主控台不能对轧机辊缝进行操控，这对调整工的操作技能要求较高，调整工在现场调整轧机的同时要与主控台操作工协调好。特别是辊缝调整，这就涉及到各个机架间的堆拉关系。因此本文主要介绍辊缝调整，粗轧、中轧微张力轧制，预精轧活套控制，精轧微张力控制。

车间主轧线：由粗轧6机架，中轧6机架，预精轧6机架、精轧机组10机架，上挑立式活套5个，水平活套2个，1#、2#、3#飞剪，夹送辊吐丝机组成。

坯料：150mm×150mm×12000mm钢坯

钢料：普碳钢

成品：φ6.5～φ12光圆钢，φ8～φ10HRB335、HRB400、HRB235盘条螺纹钢，集卷打捆

最高终轧速度：100m/s

产量：40万吨/年

2、辊缝调整

辊缝调整的正确与否直接影响轧制过程的温度，也决定了轧件出口的尺寸。辊缝调整质量的判别依据是：轧制过程平稳，轧件尺寸合格，轧件形状正常和压下分配均匀。

轧制过程辊缝调整的具体操作内容有四项：

(1) 轧制一定数量后补偿轧槽磨损的辊缝调节。补偿轧槽磨损的辊缝调节的理由是：轧槽在轧制一定数量的轧件后，就会因磨损而变深变宽，这时轧件的尺寸将变大。如果轧制过程不进行辊缝调整（即用压下补偿），轧件尺寸不但会严重偏离标准，而且会造成轧件事故[1]。因此，需要在每轧制一定数量产品后，就通过压下调整一次辊缝，以保证轧件尺寸符合要求。在实际生产中轧制φ10、φ12时由于轧制速度比较快中轧区域的8、11、12以及预精轧的13机架轧槽磨损较大，因此调整工应生产到3个小时后进行手动压下补偿保证料型尺寸在36.5±0.5mm，同时对粗轧机组的1、2机架适当进行压下调整以保证进入中轧的料形。

(2) 依据轧件尺寸，所轧钢材的钢料变化及工艺参数的变化所采用的辊缝灵活调经整。在实际生产中，根据生产的具体情况，常需对辊缝进行灵活调节。其方法是：首先，通过对粗轧机组和中轧机组最末一架轧机出口尺寸的检查，视轧件尺寸的变化调整辊缝；其次，在更换钢种时，由轧焊条钢变为轧硬线，辊缝就需调小一些，以抵消硬线的变形抗力大所带来的轧辊弹跳值增大；另外，连轧过程中的张力变化也会造成轧件尺寸变化，在这种情况下应首先调整有关轧机的速度消除张力，然后根据变化以后的轧件尺寸确定辊缝的调整量。不能调张力与调辊缝同时进行。

孔型磨损规律是个十分复杂的问题，它和轧辊材质、轧制钢种、轧制温度、孔型冷却形式、冷却水质量、压下量、导位安装、上道次来了尺寸的大小及几何现状等密切相关。如孔型磨损为1mm，则应将辊缝缩小约1mm，但由于孔型磨损不均匀，其磨损质量和辊缝的缩小量应不完全相等。因此，调整工在调整轧机时，要适当加以考虑。

每次辊缝调整都必须对轧机工作侧和传动侧辊缝进行平衡调整，以保证轧辊水平。需强调的是，辊缝的调整必须保持整个机组各架的调整量分布均匀，不应只调节最后几机架轧机的辊缝，否则会影响轧槽的使用寿命，而且轧机尺寸也不会长期稳定。

（3）轴向调整。有时会出现轧辊安装后检查未发现错辊现象，然而在轧制过程中，通过检查切头切尾取轧件试样，却发现了错辊。造成上述实际错辊的原因是轧辊的轴向调节装置松动或接触不良，这时应根据轧件反映出的情况进行轴向调整。

（4）精轧辊缝调整。经过多次取样试验得到了轧制各种规格时精轧机的标准料形和辊缝，在实际生产中效果很好，产品质量稳定，解决了轧制φ12时老出现成品不圆的情况。精轧换辊后第三条钢就能轧制出合格品．如果来料尺寸有偏差时，只要在允许的公差范围内，通过调整精轧机第一架或最后一架来得到理想的成品．方法如下：

(1)天地尺寸较大，线位尺寸稍小，压最后1架．天地尺寸较小，线位尺寸稍大，放最后1架．

(2)天地尺寸正好，线位尺寸较大，压第1架．天地尺寸正好，线位尺寸较小，放第1架．

(3)天地尺寸较大，线位尺寸也大，先压第1架再压最后1架．

(4)天地尺寸较小，线位尺寸也小，放最后1架和第1架．中间各机架一般不轻易调整．若通过以上方法仍未得到理想产品，则应检查来料尺寸、精轧机重新检查辊缝（用塞尺）或者过铅条小样来检查。

3、微张力控制思想

微张力控制的目的是使粗、中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行轧制。高速线材生产中一般采用“电流一速度”间接微张力控制，根据电流来判断机架间的堆拉关系。

基本思想是：张力的变化是由线材的秒流量差引起的[2]，而调整轧机的速度就能改变秒流量，以达到控制张力的目的。通过对相临两机架中上游机架电机的电流进行检测，加以记忆存储，形成表示钢坯内张力大小的实际值，与设定的张力给定值比较偏差，通过比例、积分控制校正上游机架的速度，协调两机架之间的关系，实现微张力控制。

4、轧制过程的控制

4.1粗 中轧的微张力控制

在粗、中轧机组中，由于轧件的断面较大，不易形成活套，为了确保连轧关系和规定的断面尺寸采取了小张力控制轧制。它是基于金属秒流量相等的原则，根据轧辊辊径计算轧机转速。计算公式如下：

Ai・Vi= =const[3] （1）

式中 Ai―第i机架的断面积；Vi―第i机架的轧轧速度；

第i架轧机的速度根据下式计算

Vi=niπDi/60 （2）

ni―第i架轧机的轧辊转速；Di―第i架轧机的轧辊工作直径

主控台操作工依据堆拉关系实时进行调速。它是通过系统采取电流比较法，即测量存储，并比较轧件进入下一机架前、后的本机架电动机的速度来保证本机架电动机转矩在进入下一架轧机前后基本保持不变。但是，完全依据式（1）、（2）公式来计算轧辊的转速并不能实现理论上的各架轧机金属秒流量相等，需要考虑轧制过程中的料型尺寸波动，轧件温度的波动及轧辊孔型的磨损及计算和调整的误差等因素，对各机架的轧辊转速进行动态调整使轧制过程基本能实现金属秒流量相等的关系，避免轧制过程中出现堆拉钢现象。

粗、中轧机实行小张力控制，张力的控制调节由主控台进行。每架轧机的轧制力矩可以通过对该架轧机的电枢电流计算得到。当本架轧机咬钢，且料坯尚未进入下一架时的力矩为该机架的轧制力矩，而下一架轧机咬钢后计算出来的力矩则包含有张力力矩。两个张力之差就是坯料上的计算张力力矩，操作工需要根据这个力矩来修正轧机之间的速度关系。当偏差为负值时，出现拉钢，而为正值时则是堆钢。料坯在两架机架之间的张力被限制在0～10N/mm2以下，以实现小张力控制。若相邻两架轧机的前一架提速，应当采用串级小量升速，边升速边观察轧件在两机架间的波动情况。如轧件在两机架间出现抖动情况则说明前一机架的速度较快，打破了两机架间速度级联匹配关系，操作工应及时调整避免堆钢；如果轧件离开此机架时听到轧辊被拉动的声音，则说明拉钢严重，现场的调整工应立即告诉主控台操作工进行速度调节。

4.2 预精轧活套控制

在中轧12机架与预精轧13机架之间，预精轧机组与精轧机组之间，以及预精轧的各机架之间；各设有立式、水平活套。控制系统通过活套扫描仪检测套量，将测量值与设定值进行比较，通过级联系统把修正信号送到相关机架，使其保持一定的套量，以此达到无张力轧制的目的。在这一过程中起套、落套的稳定性控制很重要。

具体活套控制以下包括四个阶段。

（1）活套预形成过程 轧件头部咬入辊缝产生动态速降前后机架之间形成堆钢现象，考虑此套高，参照实际套高与与设定套高修正（降低）后机架轧辊的速度，发出起套辊起套控制命令。

（2）活套形成过程 轧件一旦咬入辊缝，控制系统便进入活套形成阶段。此时起套辊已在向上抬起的过程中，系统根据活套扫描器测得的实际活套高度与设定高度比较，不断修正后架轧机的速度，直到下游活套检测器测到轧件。

（3）活套控制过程 轧件在起套辊的支撑作用下，形成一个圆弧状的活套。控制系统根据活套套量实测值和设定值不断修正前轧机的速度，同时逆向级联控制也参与对后机架和前一机架直流电机速度的修正。此过程同样受到活套形成过程中各因素的影响，并且比上述过程更复杂，且速度级联控制介入。

（4）甩尾 当轧件的尾部接近上游机架时，就进入收套阶段。为了防止轧件甩尾过大，预先将收套速度加入到让活套降低到安全活套范围内。

在实际生产过程中活套造成的堆钢事故较多主要是：活套起套早或上一轧件离开活套时起套辊没有落套，引起轧件撞头； 活套落套较早，轧件在活套内处于不稳定状态，产生尾部堆钢； 由于水雾较大、氧化铁皮较多阻挡热检镜头，特别是预精轧的水平活套台氧化铁皮堆积较多时，热检无法扫描到钢；活套套量设定不合适；起套辊、导向辊磨损严重或卡死不转；水平活套活套台磨损严重，引起堆钢。解决方法：(1) 及时检查电气元件是否损坏；(2) 对镜头进行定期清扫；(3) 每天用水冲扫活套周围铁皮；

4.3前切控制

主控台采用联合控制而生产现场则采用单独位置模板控制，根据设定头部和尾部长度，并根据装剪上游的12号机架的光电管检测轧件头尾到达12号机架的信号，结合当前轧件速度，经计算实时发出命令，使起停式飞剪加速和剪切。飞剪的准确位置是通过装于剪切轴上的脉件发生器信号装入位置模板，使其与对应的传动控制系统组成位置闭环来实现。

4.4 速度控制

轧机级联系统是通过综合各种修正信号，如自动活套控制小张力控制，手动机架间的控制信号等，给出粗、中轧及预精轧对应轧件间断开。当轧件到达机架前一定距离时，级联系统接通，机架电机以一起前速度的给定运行，使冲击速降的干扰最小。此超前速度的给定值系统按照当前机架电机速度乘以一比例系数计算出来，轧件头部咬入轧辊，超前速度消除。随后，当前系统断开，而存储的压下因子被调出，为后续轧件提件最佳值。

5、结语

本文通过高线生产过程中轧机辊缝调整、微张力控制思想的介绍，阐述了微张力控制和预活套的应用使轧机的作业率和产品的成材率提高的积极作用，在生产实际中进行辊缝调整时，要避免孤立的为调整而调整，应该以微张力控制思想作为理论指导，以电机电流值为依据，借助计算机系统，可更好地满足生产工艺的要求，达到较高的稳定性，安全可靠性；提高产品质量，生产效率、和成材率创造出可观的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]高速线材编写组.高速轧机线材生产[M].北京:冶金工业出版社,1995.

[2]高速线材编写组.高速轧机线材生产[M].北京:工业出版社,2003.

[3]王廷溥.金属塑性加工学―轧制理论与工艺.冶金工业出版社,1997.