冷轧1 500 mm四辊平整机优化改造实践

康华伟，王春刚

（山钢股份莱芜分公司板带厂，山东莱芜 271104）

生产技术

冷轧1 500 mm四辊平整机优化改造实践

康华伟，王春刚

（山钢股份莱芜分公司板带厂，山东莱芜 271104）

针对莱钢冷轧1 500 mm四辊平整机组生产效率低、设备程序不完善、质量控制不稳定等问题，通过增设折叠式导板、增设气动助卷压辊、助卷抱臂增设弧形导板等，对设备进行了改造；对穿带过程、建张模式、平整液控制等程序进行了优化；对标定、温辊及防皱辊、防颤辊的工艺参数以及恒延伸率控制系统等工艺进行完善。改进后平整生产效率提升了35%以上，成材率提高了0.78%，改善了平整带钢的表面质量。

冷轧带钢；平整机；穿带导板；张力

1 前言

莱钢1 500 mm平整机设计为单机架四辊平整机，采用单工作辊的传动方式，带有工作辊正负弯辊、支撑辊平衡及辊缝倾斜功能，分干平整与湿平整两种模式。平整机入出口分别设有一对S形张力辊，可采取张力分段控制。平整控制采用恒延伸率控制，控制模式分为张力控制、轧制力控制或张力轧制力综合控制3种模式，延伸率数值通过张力辊的编码器或入出口的激光测速仪测量得出。

在平整机组调试与生产过程中，随着设备的反复磨合和操作的逐渐熟练，发现在设备、程序等方面存在诸多问题，不能满足目前的生产需求。为此，成立技术攻关小组，对平整机组进行全面探讨分析，并做出适应性的改造，取得了良好的效果。

2 设备改造措施

莱钢1 500 mm平整机工艺结构布置见图1。

图1 莱钢1 500 mm四辊平整机工艺布置

2.1 增设折叠式导板

穿带是提高平整生效率的一个重要环节，是生产过程中的关注焦点。由于入口穿带导板与入口S辊导板间距较大，在穿带过程中带头容易受阻，造成穿带困难，在偏转模式下尤为严重，并且原导板设计为滑轮条状式，容易划伤带钢。为了满足偏转模式、张紧模式等不同生产模式的转换需求，改造将滑轮条状式导板拆除，新增设1个折叠式导板。在偏转模式下，折叠式导板打开；在张紧模式下，折叠式导板合拢。改造后不仅满足了不同平整模式下的切换需求，而且使得带头顺利开卷至入口S辊，同时也消除了带头划伤现象，提高了平整卷质量。

2.2 吹扫系统的改造

在平整轧制过程中，空气吹扫压力、吹扫喷嘴的高度与角度决定着带钢表面的吹扫质量。若吹扫不干净，带钢表面会粘附氧化铁粉及一些杂质，影响产品表面质量。为此，对吹扫梁进行全面改造。首先把安装吹扫梁的上下支架适当向轧制线靠拢（原设计间距偏大）。目前吹扫梁喷嘴离带钢的高度约125 mm，加大吹扫力度，提高了吹扫表面清洁度。二是调整吹扫梁角度。目前吹扫梁喷嘴与带钢约呈水平42°，确保吹扫喷嘴在适当角度以满足吹与扫的最佳结合，将平整液“赶”出带钢表面。三是稳固吹扫梁支架。梁的两头安装活动卡扣，卡扣上方开圆口用螺栓连接紧固，防止吹扫梁支架晃动，提高吹扫的稳定性。四是在出口剪处增设一组吹扫梁，进一步加强了对带钢表面的吹扫强度。

2.3 卷取系统的改造

2.3.1增设气动助卷压辊

在生产过程中，由于平整卷取机皮带助卷器压力不够，带钢与卷取机卷筒之间的摩擦系数小，造成钢卷内圈卷取质量差，钢卷内圈松动，导致建张打滑，钢卷内圈几层搓动，造成搓伤，严重影响着平整成材率。为此增设了气动助卷小压辊，助卷辊压力为0.8 MPa，尺寸为Φ150 mm×500 mm。助卷辊的位置安装在出口穿带导板下方，卷取机偏上方，以辅助内圈卷取，保证内圈卷取质量，有效地防止了内圈卷取松动造成的建张打滑现象，解决了严重影响平整生产效率和综合成材率的因素之一。助卷辊结构见图2。

图2 皮带助卷器系统改造前后结构

2.3.2助卷卷抱臂导板改造

为使带头顺利进入卷筒且紧贴卷筒，对助卷器抱臂进行改造。根据现场空间，在皮带助卷器旋转抱臂上焊接活动式弧形导板（见图2），辅助带头朝卷筒方向缠绕；在缠绕的同时，根据缠绕圈数由弹簧控制弧形导板自动调节间隙量，既使带头沿弧形钢板紧贴卷筒顺利卷取，消除带层之间的间隙，又保证了弧形导板对各层带钢间的受力均匀性。改造后，不仅增加了咬入角度，保证带钢成功卷取，而且加大了带钢对卷筒的作用力，减轻了卷取建张时的打滑趋势。

3 程序优化措施

3.1 穿带过程程序优化

对于平整操作过程而言，穿带过程是影响轧制节奏的主要因素之一，考虑与穿带有关的各个因素，整体改造穿带程序。在生产中将穿带速度由18 m/min减小为12 m/min。以往穿带速度过快，当穿带不顺畅时，经常出现卡阻现象，处理困难。穿带速度越小，电机负荷越大，对电机参数要求越高，运行过程中相对稳定。从目前生产情况来看，虽然穿带速度降低了，但整体生产节奏提高了。

3.2 建张模式的优化

为了保证平整生产的张力稳定和改善带钢质量，要求有尽可能大的带钢张力。若没有S张力辊，则无法实现带钢张力的分段控制，较大的开卷张力会使钢卷层间滑动而划伤表面；同时，较大的卷取张力又会造成带钢塌卷。所以平整机采用了入、出口S张力辊，使带钢呈S形走向，从而实现了分段张力控制，很好地解决了上述矛盾。其张力分段控制过程见图3。

图3 单机架平整机组张力分段控制

根据平整工艺对张力的要求，T1∶T2∶T3∶T4=1∶（1.7～1.9）∶（2.1～2.3）∶1.2。一般情况下，出口各段张力较入口相应各段张力增大约15%，其中按上S辊为60%、下辊为40%进行分配。本平整机组的各段张力分布见表1。

表1 平整机组各张力设置范围kN

适当调整入口、出口建张斜率，即将建张速率由1 500 N/s减小至750 N/s，不但确保建张的稳定性，避免建张时卷取机和开卷机打滑现象，而且对平整机入出口套量的消除更加平缓稳定，不会导致带钢的拉断或产生横折印等缺陷［1］。另外，在生产较薄规格带钢时，采用变张力的控制方法，也就是说初始穿带时按设定张力卷取，穿带建张结束后将张力加大20%左右。采取较大的恒定张力卷取一定长度后，随着卷径的逐渐增大，张力逐渐减小，到一定卷径（设定卷径为Ф850 mm）之后再以设定的恒定张力卷取完毕。通过变张力控制后，对于薄规格带钢（带钢厚度h=0.4 mm）的平整生产，不但减少了添加套筒的工序，而且节约了生产成本，变张力卷取方式张力曲线如图4所示。

图4 平整变张力控制过程

3.3 平整液控制程序优化

平整液是平整机生产过程中的主要介质之一，在满足生产需求的条件下，应尽量减少平整液消耗。分析发现，平整机原程序设定参数与实际生产存在一定差距。为此，根据实际生产需要，优化程序，控制平整液流量，以最小的平整液流量得到最好的带钢表面质量。原计划生产的带钢宽度以1 200 mm和900 mm为界，而实际平整生产过程中大部分退火卷的规格为1 000 mm与1 250 mm，且在平整后进行切边，导致了宽度划分界线上的偏离，引起平整液流量自动喷射的不合理。不仅增加了平整液消耗，而且给机后吹扫带来极大压力。通过试验，将宽度以1 050 mm与1 260 mm为界限，并对流量进行适当调节。程序优化前后的平整液喷射量见表2。

3.4 平整模式的优化

莱钢1 500 mm单机架四辊平整机采用入/出口S辊结构设计，当生产规格h＜1.0 mm时，平整采用张力辊模式，即带钢分别经过入/出口张力辊（S辊）；当生产规格h≥1.0 mm，采用偏转辊模式，即带钢不经过入/出口张力辊下辊（此时S辊上辊作偏转辊使用）。然而，在实际生产过程中，为了在保证产品质量的前提下进一步提高生产效率，对平整生产模式进行了优化。h＜0.7 mm，带钢分别经过入/出口张力辊；0.7 mm≤h＜1.0 mm，带钢只经过入口张力辊，出口为偏转辊模式；h≥1.0 mm，入/出口都是偏转辊模式。平整模式优化后，保证了产品质量，提高了平整生产效率；同时平整生产模式的灵活多样也为下一步产品结构升级做好了充足的准备。

表2 程序优化前后平整液喷射量

4 工艺完善措施

4.1 标定、温辊工艺参数的优化

在换上新辊标定、温辊之后，开始轧制的几支带钢表面有周期性的横条纹，影响带钢表面质量。横条纹周期是轧辊周长；随后横条纹逐渐减轻，直至消失。为此，重点优化标定、温辊工艺参数。

1）标定时，将开始转车时的轧制力由1.2 kN减小到0.6 kN。2）温辊时，改变原来在轧制力1.2 kN开始转车的过程，把最小轧制力调整到0.6 kN，并且在温辊过程中逐步提高轧制力到1.2 kN，把温辊速度由30 m/min优化为60 m/min，以减轻在温辊、标定过程中对辊子的损坏，降低辊耗。

4.2 恒延伸率控制系统的优化

恒延伸率控制系统是平整的核心技术，对生产产品的性能起着决定性作用。采用单独轧制力和轧制力与张力相结合的调节方式保持恒定的延伸率。单独轧制力控制，采用延时控制的原则，即在延伸率达到设定值时，延伸率闭环控制投入，并且以此时轧制力为基础点进行调节。轧制力的调节范围在+200 kN～-200 kN，避免了轧制力调节幅度过大带来的波动。

4.3 防皱辊与防颤辊的工艺参数优化

根据莱钢生产的实际情况，将防皱辊伸出高度控制在45～100 mm之间，防颤辊伸出高度控制在50～80 mm。优化后对改善横折纹缺陷有良好效果。根据不同规格设定的伸出高度如表3所示。

表3 防皱/颤辊前后伸出高度值mm

5 结语

莱钢通过对1 500 mm单机架四辊平整机设备和工艺的分析，平整设备、程序及工艺优化改进与完善后，确保了冷轧平整机组保质高效的生产，全面缩短了轧制节奏时间。每支钢卷的平均平整时间由原来的12 min缩短到7.5 min，平整生产效率提升了35%以上，且平整综合成材率提高了0.78%，有效提高了平整退火卷的表面质量与产品利润。

［1］林斌.平整机张力控制系统的改造［J］.南方金属，2004（4）：27-29.

Optimizing and Reforming Practiceof 1500mmFour-roll Leveling Machinefor Cold Rolled Steel Strip

KANG Huawei,WANG Chungang
（The Sheet Strip Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Some problems existed in Laiwu Steel’s 1 500 mm four-roll leveling unit such as low production efficiency,imperfect equipment procedure and instable quality control.By adding a folding plate,a pneumatic wrapper roll,wrapping arm with arc guide plate,the equipment is improved;the programs such as the threading process,the tension model,leveling fluid control were optimized;the process parameters of calibrating,warming roller,anti crease roller and anti flutter roll and the constant elongation control system were perfected.After improvements,the leveling production efficiency was increased by more than 35%,the yield was increased by 0.78%and the surface quality of strip flatness was improved.

cold rolled steel strip;leveling machine;threading guide plate;tension

TG333.4

：B

：1004-4620（2014）01-0017-03

2013-09-24

康华伟，男，1984年生，2007年毕业于江西理工大学金属材料工程专业。现为莱钢板带厂成品车间工程师，从事冷轧精整技术管理工作。