平整机知识文档

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二冷连退班

张建亮

一、工艺控制介绍

1.1 工艺简介

平整机顾名思义，其作用就是对带钢板材进行平整，改善带钢机型性能；扩大塑性变形范围；消除其屈服平台；而且可以借助平整机工作辊的不同粗糙度使带钢具有光亮或麻毛的表面。此外带钢在退火过程中会因受热而变软变形，板形变坏，通过平整可以在一定程度上减轻和消除板型缺陷。在平整机系统中最重要的工艺参数是带钢延伸率，平整机的控制目标就是确保沿带钢方向上延伸率的均匀一致，因此延伸率控制是平整机最为重要的部分。

二冷连退线应用的是单机架六辊CVC平整机，系统主要包括：平整机高压站，湿平整系统，换辊系统，板型控制系统，张力控制系统，轧制力控制系统（HGC），延伸率控制系统。

图1.1 平整机设备简图

平整机的作用：

（1）消除带钢的屈服平台，以避免在冲压成形时产生滑移线。

（2）通过降低屈服点来改善抗张强度塑性变形范围。

（3）提高带钢的平直度。

（4）改善带钢表面的粗糙度。

由于连续退火时的高温时效作用，带钢在张力的作用下会出现屈服平台，这对带钢的后续深冲加工或拉伸不利，所以必须使用平整机进行平整。

平整机机组主要包含以下几个关键设备：

•平整机•换辊系统• 5号、6号张紧辊• TM8和TM9测张辊

•前后防皱辊•板型仪•湿平整和吹扫设备•烟气排放系统

1.2 重点控制系统分析

1.2.1平整机高压站

图1.2 平整机高压站

高压站为HGC，上支承辊动作，工作辊弯辊，中间辊弯辊，中间辊窜辊（CVC）提供液压动力，包括2个循环泵，工作状态为1用1备，3个主泵，工作状态为2用1备，冷却和加热装置，液位、温度、压力等检测设备。高压站控制程序主要负责控制循环泵和主泵的运行以及自动加热和冷却。循环泵的运行条件如下表所示：主泵与循环泵的运行条件相同，只是压力开关设定参数不同。

表 1.1 平整机高压站循环泵运行条件

而加热和冷却装置则由温度开关反馈温度信号来实现自动控制，由程序控制，当温度

低于30℃时电加热器启动开始加热，当温度高于35℃时停止加热，当温度高于50℃时，冷却水管路水压电磁阀打开开始冷却，当温度低于45℃时电磁阀关闭停止冷却。

1.2.2平整机湿平整系统

图1.3 平整机湿平整系统

湿平整系统其基本原理就是在平整过程中，从平整机入口向带钢上下两面的辊缝处喷洒平整剂，湿润带钢及轧辊表面。在平整机出口又有压缩空气喷嘴将带钢表面的平整剂用压缩空气吹除，使带钢表面保持干燥，并有排雾系统将挥发出来的废气吸除。湿平整系统通过两个变频计量泵分别将脱盐水，平整液按照设定的比例进行混合，然后将混合液喷洒到带钢上，对混合液喷洒的区域，流量，压力进行控制，并自动补充脱盐水，混合液。主要检测设备包括：液位计，温度开关，流量计，压力变送器，气动比例阀，接近开关等。

图1.4 平整机湿平整系统HMI

湿平整系统的工作模式分为：混合液湿平整，脱盐水湿平整和干平整3种。操作工可以在HMI上进行选择，选择完毕后还需要去现场切换手阀，如上图红色圆圈所标手阀分别为混合液罐出液阀和回液阀，如果选择混合液平整模式必须保持这两个手阀打开，脱盐水罐的相应的两个手阀关闭，而且如果要改变湿平整模式平整机区域必须停车。

湿平整系统流量控制模式分为压力控制和密度控制两种。压力控制是指由操作工输入压力设定值，设定值上限为7bar,下限为0.5bar。程序根据设定值调节气动比例阀的开度，如上图黄色方框所示为4个水压电磁阀，将沿垂直于带钢运行方向的喷嘴分为4个区域，不同宽度范围的带钢对应的电磁阀打开数量不同。当带钢由窄变宽时，电磁阀打开个数增加，管道压力下降，根据压力设定值程序向比例阀发出命令，增大开度使实际压力重新上升至设定值。密度控制与压力控制原理相同，设定值上限为950ml/m2,下限为10ml/m2。但是操作工输入密度设定值后，程序会将密度设定值换算成压力设定值，然后按照压力设定

值进行控制，如下图所示:

图1.5 密度设定值转换为压力设定值

密度=质量/面积=N*Q/(V*W)=N*C*P/(V*W)

N：喷嘴即水压电磁阀打开的个数；

Q:流量；

V:平整机区域带钢运行速度；

W:平整机区域带钢宽度；

C:常数，程序中为0.31721；

P:压力。

所以在HMI上密度设定值会随着带钢速度和宽度的变化而变化，因为在程序中仍然是按压力进行控制。

湿平整系统的储液罐分为3部分，混合液罐；平整液罐；脱盐水罐。混合液由平整液和脱盐水按一定比例混合而成，程序通过控制向混合液罐补充平整液和脱盐水的变频计量泵的转速来实现控制两者比例。程序的控制思路是用平整液控制脱盐水，因为平整液计量泵功率小，混合液中平整液占的比例也小，所以首先在程序中设定好平整液计量泵的转速和流量（由管道上

的机械式水表得出），如下图所示：

图1.6 平整液计量泵

然后由操作工输入的平整液补充量设定值（上限：500L，下限：0L）计算出所需的补充时间，并用该时间作为脱盐水的补充时间，用脱盐水补充量设定值（上限：3000L，下限：0L）计算出脱盐水计量泵的转速，并将该转速作为设定值控制脱盐水计量泵，这样就可以在相同时间内补充完平整液和脱盐水，所以只要操作工按比例设定平整液和脱盐水的补充量就可以实现按比例混合。如下图所示：

图1.7 平整液计量泵补充时间

图1.8 脱盐水计量泵转速

1.2.3平整机延伸率控制系统

延伸率和截面收缩率是描述材料塑性性能的重要指标，延伸率是指带钢拉伸后标距段的总变形ΔL 与原标距长度L 之比的百分数，因为平整轧制是一种压下率很小的二次冷轧，用测厚仪很难测出平整机入口出口带钢的厚度偏差，所以平整机更侧重于达到带钢的延伸率以得到良好的板型和带钢表面质量。因此平整机的工艺控制可以说是通过控制延伸率来进行的，延伸率也就成为了轧制过程中带钢力学性能的重要指标，带钢在平整过程中要求其延伸率保持恒定，即在误差范围内波动，这样才能使带钢的纵向性能质量得到保证，有利于带钢的进一步加工。

因为带钢经过平整后长度变化非常微小根本无法测量ΔL ，所以根据延伸率的计算公式：

001/)(l l l -=δ得出001001/)(/)(ννννννδ-=-=t t t

所以通过测量平整机前后的带钢速度即可计算出延伸率，二冷连退平整机位于6,7号张紧辊之间，在张紧辊操作侧分别安装了编码器测量带钢速度，同时张力辊传动的变频电机内也有编码器检测速度，程序中可以选择这两个测量结果其中一个用来计算延伸率，如图所示，程序中选择采用变频电机编码器：