浅析热卷箱“卷偏”控制技术

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研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新
中国设备工程 2023.07 （上）
由于热轧带钢宽厚比较大和散热面积大，其中间坯在精轧机组与粗轧机之间的中间辊道上温降速度较快，当中间坯厚度在35mm 左右时，中间坯的温降将达1.7℃/S；当中间坯长度大于70m 时，中间坯进入精轧机的头、尾温差将大于110℃。

如此大的头、尾温差，在质量上影响带钢头、尾厚度公差精度，在产品规格上影响薄规格轧制稳定性，限制了薄规格的生产，特别是在生产薄规格奥氏体不锈钢时温度变化对生产稳定性的影响尤为重要，在成本上不仅限制了坯料尺寸的加大及成材率的提高，也需要提高板坯出炉温度和增加在炉保温时，造成加热炉燃料消耗增加，由于过程温降较大，精轧轧制过程中的轧制力也会较大，从而造成精轧轧机电耗增加。

为了提高产品厚度精度、扩大产品规格、降低生产成本，都要求粗轧区域在轧制、输送过程中尽可能地减少过程温降。

广西北港新材料有限公司主要生产300系列和200系列奥氏体不锈钢，在热轧产线设置有无芯轴钢卷转移式热卷箱，安装于粗轧机的延伸辊道和精轧切头飞剪之间，将粗轧机轧制成的中间带坯卷成中间卷，然后通过其中的开卷机构将热钢卷的头部（粗轧的尾部），引入夹送辊进行压平矫直，并使带钢的头部能顺利地通过切头飞剪和精轧前除鳞箱后送入到精轧机。

该热卷箱在使用过程中经常遇到卷偏现象，即热卷箱在正常卷取过程中，当中间坯卷到尾部7～8圈时出现松卷现象，该松卷现象类似成品钢卷卷取过程的塔形缺陷，从而在热卷箱开卷过程中极易造成头部跑偏，进而卡在2#工位侧导板处造成废钢。

1 热卷箱工作原理
热卷箱由引入导向辊、弯曲成型辊、托卷辊、开卷器、移卷机、液压系统和自动控制系统组成。

引入导向辊由引入辊、导向辊和导卫板构成，用来引导带卷进入弯曲成形辊；弯曲成型辊由两个可升降的上弯曲辊、位置可做水平摆动的成形辊和成形辊与弯曲辊之间的导卫组成，将带坯弯曲空心卷取成带卷；托卷辊有两组，可升降的第一组辊辅助中间坯卷取成型和托住带卷，第二浅析热卷箱“卷偏”控制技术
张紫锋，王攀，黄奕烨
（广西北港新材料有限公司，广西 北海 536000）
摘要：热卷箱可减少中间坯头尾温差、降低精轧机组能耗、改善产品表面质量、去除部分氧化铁皮的功能，更有利于提高薄规格奥
氏体不锈钢精轧轧制稳定性，但在使用过程中经常遇到卷偏而发生废钢的现象。

为了减少卷偏问题，通过对热卷箱动作原理和自动化控制原理，对热卷箱弯曲辊初始辊缝设定、弯曲辊打开时序、打开速度、弯曲辊磨损补偿、热卷箱各辊系的速度差等进行重新优化，成功地解决了卷偏问题。

关键词：热卷箱；弯曲辊；辊缝；速度差；卷偏
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）07（上）-0228-02
组辊托起已开中间卷进入精轧机轧的带卷，开卷器将带卷头部“剥开”、矫直，以便带坯送入夹送辊和精轧机，移卷机带有两根可作垂直轧制线伸缩的芯轴，并可带动芯轴沿水平面做180°的往复回转，将带卷由1#座辊移到2#座辊上。

2 卷偏现象及分析
经过对卷偏钢卷的跟踪发现：卷偏钢卷的内圈卷径均大于650mm 设定值，且超出设定值越大，卷偏现象越明显。

卷偏现象发生时，中间卷内圈呈椭圆状，随着卷取过程的进行，中间卷经常撞击1#托辊B 辊，当卷偏现象严重时，中间卷的最外面2～3圈层与层之间间隙大于5mm 以上现象。

对比卷偏钢卷的生产品种差异时发现，200系不锈钢发生概率明显高于300系不锈钢，发生率差异为25.4%。

对比卷偏钢卷的中间坯厚度差异时发现，卷偏钢卷的中间坯厚度基本位于35～38mm，且该范围也为中间坯厚度的最厚控制区间。

对比卷偏钢卷的粗轧出口温度差异时发现，卷偏钢卷的中间坯温度比正常生产钢卷的粗轧出口温度低30～50℃。

根据以上现象可以发现，卷偏主要发生在热卷箱卷取过程中，而该过程主要包括3个阶段，第一阶段为中间坯头部成型阶段，第二阶段为弯曲辊打开阶段，第三阶段为卷取完成阶段。

在第一阶段中，弯曲辊首先根据粗轧最后道次出口厚度计算出初始辊缝参考值，然后中间坯头部进入弯曲辊系后形成一个曲率半径的弧度，成为中间卷半径的最初雏形，中间坯在离开弯曲辊系后在弹性恢复力矩的作用下产生一定的弹复，此时，出口半径为R，接着内径为R 的带头与成形辊碰撞后，由于重力和钢坯持续输入共同作用，使带钢内径进一步减小，并最终形成一定的内径的卷眼。

在第二阶段中，随着卷取过程的继续进行，卷径不断增大，弯曲辊也不断地抬起以适应新的卷取曲率，当中间坯尾部离开热卷箱前HMD 并延迟4m 后弯曲辊直接打开至最大位置，中间坯在该阶段主要通过与弯曲辊之间的摩擦力、输送辊道的传输力和第一组托卷辊A 的摩擦力进行建张，随着弯曲辊
0.5mm，如果超出标准，。