热轧带钢卷取卷形的控制

热轧带钢卷取卷形的控制

陈龙夫

（宝钢股份不锈钢分公司热轧厂）

摘要针对热轧带钢卷取成形过程中产生的卷形问题，从工艺过程和模型控制过程对各种形态的塔形产生的机理进行了分析；简述了卷取塔形产生的原因及采取的措施，从而改善钢卷卷形，提高成材率和经济效益。

1.前言

卷形是卷取区域最重要的质量问题，从生产和销售情况来看，塔形钢卷能产生以下问题：

(1) 在生产线的步进梁上，严重的塔形造成钢卷对中困难和重心偏离，容易造成步进梁运输过程中的翻卷事故；

(2) 在吊运过程中，内圈及外圈的塔形也为夹具的吊运带来了不便，轻则引起钢卷的边损（夹具对突出的带钢边部造成的刮伤），重则造成夹具无法正常夹取（突出的带钢边部造成夹具无法接触钢卷内圈）；

(3) 较大的塔形钢卷不易装运，还会造成打包带断裂，形成松卷；

(4) 如果塔形钢卷用精整机组重卷，增加成本；

2. 卷形不良的类型及形成原因

2.1 卷形不良的类型

卷取区域的卷形主要包括松卷和塔形，塔形根据其发生位置，主要分为以下几种类型：内塔形：其特征是在钢卷内圈5~10圈的范围内，带钢向一侧急剧跑偏，内圈呈现塔状。

层间塔形：其基本形状是钢卷中间部分的带钢向两侧交叉跑偏，整个钢卷侧面不平整。

外塔形：其特征是最外圈的20圈范围内，带钢向一侧急剧跑偏，外圈呈现塔状。

2.2塔形的形成原因

(1) 内塔形：内塔形是强制纠偏引起的塔形，起因是带头进入卷取机时已偏离中心线，被侧导板强制性纠偏后，钢带又重新回到中心线，头部必然出现塔形，这种塔形，如果侧导板工作及时也能将塔形控制在正常范围之内，不会出现塔形质量问题，如果这时出现带头控制检测失误，就会出现塔形，也可能引起头部松卷。

(2) 层间塔形：层间塔形的形成主要是由于钢带的上下、左右抖动。引起抖动的原因是F7 机架与卷筒之间失张或张力波动大，侧导板磨损使位置控制不准确或不到位，夹送辊的压力控制不合理，这种塔形多半伴有松卷现象。

(3) 外塔形：尾塔形的产生是由于钢带跑偏，侧导板强制纠偏，形成弧形路径，在轧制过程中钢带未回到中心线上，在钢带尾部失张以后，侧导板的纠偏作用消失。这种塔形在操作过程是可以得到控制的，这需要精轧操作人员在轧制过程中按测宽仪的信号将钢带调整到中心线

上，卷取操作工调整夹送辊的水平度，从而减轻或避免尾塔形的产生。尾塔形与F7的关系较大，两边轧制力不平衡是钢带跑偏的起因。

3 卷取过程的分析与控制改进方法

3.1侧导板的开口度

卷取机入口侧导板在卷取的全过程都对带钢起着导向的作用，适当的侧导板开口度控制可以避免带钢在卷取入口处左右游动，同时又保证带钢与侧导板之间一定的间距，避免侧导板对带钢边部的擦伤。

在带钢进入侧导板区域之前，带钢头部两侧处于一种无约束的状态，同时带钢头部也可能存在一定的“镰刀弯”或“跑偏”，因此侧导板开口部不可以设置得太小，但是带钢头部是否能以对中的状态进入夹送辊，将对带钢内圈的卷形起着极为重要的作用，为解决这一问题，在带钢导入夹送辊的过程中使用到了两级“短行程”控制。

在F2咬钢时刻即开始侧导板开度的初始设置，其开度为：带钢宽度+余量D+第一短行程量A+第二短行程量B；在理论上当带钢头部刚刚进入侧导板区域后一次短行程立即执行，两侧侧导板同时向内闭合A/2，对带钢头部进行第一次导向；在带钢头部快要进入夹送辊之前，执行第二次短行程，两侧侧导板同时向内闭合B/2，对带钢头部进行第二次导向。通过两级短行程控制，即可保证带钢头部以较好的对中状态进入夹送辊。

当带钢进入夹送辊并经过一定的延迟时间后，侧导板进入动态纠偏控制状态，在这种状态下，侧导板开口度将根据卷取入口宽度计的测量值进行动态调整，当卷取入口宽度计正常无故障时，动态纠偏控制有效，宽度计有故障时，动态纠偏控制中断，侧导板移动到动态纠偏控制开始位置。同时，操作人员通过工业电视的观察也可以对侧导板的开口度进行人工干预，在动态纠偏的基础上，对侧导板开口度进行人工修正。两级短行程控制如图2所示。

模型方面对宽度小于、等于1250 mm的规格的侧导板进行了调整，将开口余量D降低了5mm，加强了带钢的对中程度，调整后热轧钢卷的塔形封锁率明显下降，调整前后的塔形封锁率如下表1。

宽度等于1250mm 小于1250mm

调整前塔形封锁率 2.885% 5.240%

调整后塔形封锁率0.654% 3.365%

下降率 2.231% 1.875%

表1

3.2夹送辊的控制

夹送辊是将带钢头部弯曲后引导到卷筒上进行卷取，并在入卷筒后与卷筒之间形成张力，便于带钢更好的缠绕在卷筒上。

在带钢咬入夹送辊前，夹送辊辊缝采用位置控制方式，当带钢头部在卷筒上缠绕若干圈并建立起张力信号时，夹送辊辊缝控制将从位置控制切换到压力控制，即使带钢厚度产生一定的波动，这种控制方式仍能保证稳定的控制压力和两侧的压力平衡。当带钢尾部离开夹送辊之后，夹送辊的位置控制方式立即切换回辊缝控制方式。

生产过程中，操作人员可以在操作台上对夹送辊压力进行微调，尤其是两侧的压力平衡。在F7抛钢后，带钢失去张力控制，适当的抬起夹送辊，减小夹送辊的压力，并适当地调节夹送辊的水平度，能够降低带钢的跑偏程度，改善带钢尾部的卷形。

3.3助卷辊的控制

卷取开始几圈，助卷辊是抱拢状态卷取，在压力控制方式下进行，直到卷取设定圈数完成，张力建立后，助卷辊打开。若卷取设定圈数太多，助卷辊按压时间太长，带钢将受到很大的挤压力，这对卷形很不利，可能会造成塔形，同时也使助卷辊受到强大的冲击力，加快设备损坏。而设定圈数太少，带钢不足以缠紧在卷筒上，助卷辊打开后容易打滑也会造成塔形或卡钢。

3.4卷取张力设定

卷取张力的设定非常重要，设定时一定要选定适当的张力进行设定。卷取得太紧，就需要较大的卷取张力，张力过大造成对带钢的拉伸，影响性能；卷取得太松，将会产生扁卷，同时也会引起冷轧用户在开卷过程中的层间错动，造成开卷张力的急剧波动和钢卷层与层之间的擦伤。对于碳钢来说，当卷筒与F7之间建立张力之后，该张力即保持恒定，当带钢尾部离开F2时，卷筒开始减小张力，一直到带钢尾部离开F5，从而使带钢以较小的张力抛钢，避免抛钢后带钢张力的突变。其张力控制模式如图3所示。

对于不锈钢来说，由于其自身较高的硬度和强度，随着卷径的增加，带钢卷取所需的缠绕力矩也发生较大变化，为此F7与卷筒之间采用了逐级变化的张力控制模式，在这种张力控制下，随着钢卷卷取直径的增加，卷取张力逐渐降低，如图4所示。