棒材轧制中头尾缺陷的消除实践

棒材轧制中头尾缺陷的消除实践

郗九生王建武王向斌叶孝斌蔡仁吉

(陕西龙钢集团西安轧钢厂，陕西西安，710021)

摘要：针对龙钢半连轧棒材轧线生产过程中出现的头尾缺陷问题，从工艺、机械、电气、操作四方面进行分析，并提出有效的解决办法，即调整速度参数、严格料型控制和优化设备改造，并在生产实践中得到验证，不仅提高了作业率，而且降低了轧制废品量，企业效益大为改善。

关键词：棒材连轧；动态速降；速度补偿；活套

The practices of Remove Head and Tail Drawback of Stick Type Steel Roolling

Process

XI jiu-sheng, WANG Jian-wu , WANG xiang-bin, YE xiao-bin, CAI Ren-ji

(Xi’an steel rolling factory of Shaanxi Longmen Steel Group,Xi’an, 710021,

China)

Abstract: In accordance with the head and tail drawback of stick type steel roolling process of Xi’an steel rolling factory of Shaanxi Longmen Steel Group, the paper deals with the reasons from art, machinery, electrics and processing , find out the effective method, that is, adjusting the speed index of machine, controlling the types of steel strictly and improving the equipment, all of that has been acquired from the practices. It is not only enhance the operation rate, but also reduce the waste product rate.

Key words: Continue steel rolling of stick type steel material; dynamic fall-speed; Speed recovery; Moved loop

1. 前言

陕西龙门钢铁集团有限责任公司西安轧钢厂是一条由重钢院设计，1998年投产的半连续棒材生产线，全线共有13架全水平闭口式轧机。

轧线按照粗轧机组（Φ650mm×1，高压交流电机拖动，120mm×120mm方坯三辊往复式五道次轧制)；中轧机组（Φ450mm×2、Φ400mm×2、Φ350mm×2，直流电机一拖二微张力轧制）及精轧机组（Φ300mm×6，直流电机一拖一，每两架之间一个活套的无张力

轧制）布置，产品为Ф12mm-Ф32mm螺纹钢、圆钢，钢种为低合金钢、普碳钢，终轧速度最高为9m/s，年设计生产能力为20万吨/年。在随后的生产中，先后进行多次技术改造，

原料改为150mm×150mm方坯在粗轧进行3道次大压下量轧制，脱头进入12架连轧机组：中轧前四架继续采用一拖二直流传动，后两架改造为一拖一，中轧继续为微张力轧制。产品为Ф12mm-Ф40mm螺纹钢、圆钢，钢种为低合金钢、普碳钢，Ф12mm-Ф16mm螺纹采用两切分轧制，终轧速度最高为13m/s，产能大幅提高，目前年产能力已达到80万吨/年。但是生产过程中出现了严重的头尾缺陷--大头大尾无纵筋，严重影响钢材综合成材率，制约了企业效益的提升，尤其是在切分轧制轧制时，表现尤为突出。图1为改造后的中精轧工艺布置图。

图1 轧线工艺布置

2 .连轧生产过程中头尾缺陷产生的原因

在实际生产过程中，要保证连轧条件就必须遵守轧件在轧制中每一架秒流量都相等的原则，即连轧常数。然而由于工艺、设备、操作等原因都会使连轧常数发生偏差，造成质量问题。

2.1工艺原因

我厂是半连续棒材生产线，在中轧无套轧机之间为微张力轧制，轧制过程易造成头尾较大，这种情况在负载轻、速度低时反映并不明显，在技术改造过程中，我们将加热炉进行适当延长，（原为步进梁式，延长部分采用推钢式，改为步进梁式和推钢式相结合），强化加热能力，粗轧由五道轧制改为三道轧制，整条线与改造前相比，是大压下、重负载，高速度，使得微张力程度加大，头尾缺陷加剧，虽然，将中轧后两架由一拖二改造为一拖一，缓解了头尾缺陷形成，但仍对头尾有影响。

2.2 设备对头尾缺陷的影响

2.2.1电气方面

因为高速度、重负载、大压下，使得电机的动态速降加剧，同时由于PLC采用MODICON 公司的984-685E，程序烦琐，扫描周期长（80ms），传动系统为MINI DC系统，响应较慢，PLC和传动系统采用M+网传输数据，传输速率慢，速度补偿功能不明显，使得轧机间的微拉关系扩张，头尾缺陷明显，而这个缺陷比较长，一般大头大尾在3.5---5米；切分严重的头部纵肋超标和无肋现象长达18---27米左右，影响钢材合格品率1.1%。

2.2.2 汽缸选择不合适

汽缸选型过大，速率过慢，造成实设速度与实际速度偏差大,起套时间不合适，起套过程中造成产品两旁小甚至无纵筋，影响成品成材率。

2.3操作原因的分析

大多数连轧线并未实现无头轧制，钢坯的缩孔和劈头部分、轧件头尾不均匀变形都会造成有限的头尾缺陷，这个影响比较小，因为轧件在轧制过程中，一般按工艺要求经

粗轧热剪切头、中轧飞剪切头切尾、成品上冷床后毛头长度为5cm左右，毛尾为6cm左右,产品收集时冷剪切头切尾，切掉的毛刺部分作废料回炉，其余钢材为正品。

另外，操作上有时过分依赖速度，通过降K2电机的速度调整成品两旁偏大的问题，也通过升K2电机的速度调整成品两旁偏小的问题，这对成品影响都比较大，理论长度是：L=VK1线速度/VK2线速度*SK1-K2距离<1>

或者为L=µK1、K2延伸率*SK1-K2距离<2>

从<1>式看出,干预了速度,破坏了连轧常数，产生缺陷, 从<2>式看出,轧辊轧槽磨损使连轧常数发生变化,上边的操作,没有从轧辊轧槽磨损使连轧常数发生变化的根本上去解决，保证连轧常数,而是人为调节速度破坏连轧常数,通过加深和降低机架张力调整质量,这样的操作对成品的影响是显而易见的，大头大尾会出现变化。

3.解决办法及措施

3.1电机优化配置

原生产线中轧为三台870kw的直流电机，精轧为六台500kw直流电机，初次改造时将末架电机扩容870kw，中轧4#电机由一拖二改造为一拖一，中轧末架增加一台650KW

电机，在随后的生产中，由于增产的要求，提升轧制速度，全线电机的过钢电流均在额定电流之上，电机动态速降大，钢材头尾质量差，随后又对连轧线上的电机重新扩容和调配，相对应的对设备减速机也进行了调整。如图一所示。

3.2自动化、传动系统改造

3.2.1自动化改造

原连轧线上PLC系统采用两台美国MODICON公司的984-685E，相互间进行数据交换，计算速度慢，通讯采用M+网，双绞线介质，速度慢，抗干扰能力较差，尤其和传动系统交换数据时，因为PLC系统功能不强，致使用户开发烦琐，内容大，进一步造成系统速度慢，经过多次在山西海鑫鑫轧、安阳棒材、湖南华菱涟源棒材厂考察与交流，最后将系统PLC用QUANTUM代替，系统功能强大，程序开发方便，可阅读性强，便于维护，通讯为DP网，光缆介质，扫描周期不到10ms，数据交换速度快，抗干扰能力强。

3.2.2传动系统改造

原系统是AEG公司的MINI DC系统,由16位微处理器控制,反应慢,只能进行M+通讯,06年全部改造为德国SIEMENS的6RA70全数字调速系统,系统响应快,且有主、附加给定，充分利用此特点，直接将实设速度传送到6RA70的主给定,活套PI调节器的输出传送到6RA70的附加给定，由6RA70系统独立调节，用户程序对附加给定不做处理，由6RA70速度调节器调节，DP网通讯，光缆介质，速度快，故障率少，便于维护．

3.3增设4#活套