宝钢2030冷连轧机组1_4_机架弯辊力的自动设定

1、宝钢2030冷连轧机组1#4#机架弯辊力的自动设定顾云舟张杰张清东华建新魏春生王骏飞于孟生(北京科技大学机械工程学院100083(宝山钢铁集团公司201900摘要针对宝钢2030冷连轧机组,利用影响函数法,建立该机组前四机架弯辊力自动设定模型并投入工业运行,使用效果良好。现场实验数据验证了该模型的合理性和有效性。关键词冷连轧机组弯辊力板形Automatic Bend i ng-Force Setti ng for1#4#Stands of Baosteels2030Cold Tandem M illGu YunzhouZhang J ieZhang Q ingdong(U n iversity

2、 of Science&T echno logy B eijingH ua J ianx inW ei Chun shengW ang J unfeiYu M engsheng(B ao shan Iron&Steel Group Co.ABSTRACTA au tom atic bending-fo rce setting model fo r1#4#stands of Bao steels2030co ld tan2 dem m ill w as developed by u sing the influence functi on m ethod and w as pu

3、t in to u se,w h ich receives satis2 facto ry resu lt.T he experi m en tal data show ed that the model is reasonab le and effective.KEYWOR D SCo ld tandem m illBending-fo rceP late shape1前言在当今以冷连轧生产为主流的冷轧生产中,出现了各种先进的板形调控手段以保证成品板形质量。其中,液压弯辊技术由于其快速、高效等特点,在各种板形调控技术中独树一帜,得到了广泛的应用,成为板形控制技术中一项不可或缺的技术。宝钢20

4、30五机架冷连轧机组各机架完全依靠人工设定弯辊力的大小,不可避免地存在着设定精度不高、设定不及时等缺点,尤其是前4个机架的弯辊力没有纳入板形闭环控制系统。因此,有必要对冷连轧机组全机组的板形调节机理进行理论分析和现场调查,建立合理的弯辊力使用方案,通过计算机设定取代人工设定,以达到提高板形质量,减少人为失误,降低操作人员劳动强度,减轻轧辊工作负荷,减少断带和堆钢事故的目的,实现机组的全封闭管理的目的。2弯辊力设定模型宝钢2030冷连轧机组第1机架采用的是国内自主开发的变接触长度(V CL支持辊3,该辊的特殊辊形曲线能使支持辊与工作辊之间的接触线长度与轧件宽度自动适应,以减小或消除辊间有害接触区

5、对板形的不利影响,因而减弱了轧制力波动对于辊缝形状的影响,辊缝刚度明显提高。与此同时,提高了弯辊力对辊缝凸度的调节作用。因此在弯辊力设定模型中对于第1机架单独考虑。影响弯辊力设定值的因素主要有轧制力、板宽、轧辊辊形、压下量等。2.1板宽对弯辊力设定值的影响9To tal N o1120 A p ril2000冶金设备M ETALLU R G I CAL EQU IP M EN T总第120期2000年4月第2期板宽在轧辊辊系变形中起着举足轻重的作用,它对辊缝的影响比较复杂。主要体现在以下几个方面:1轧件宽度决定轧制压力的分布;2轧件宽度决定辊间压力的分布;3轧件宽度和辊缝目标凸度有关 。图1板

6、宽对弯辊力设定值的影响 总的来说,在其他参数不变的情况下,板宽的增加会使辊缝有效凸度减小,此时应相应地减小弯辊力的值(如图1所示。此外,板宽的变化会引起其它轧制参数尤其是轧制力对弯辊力设定的影响。因此考虑板宽对弯辊力的影响必须结合轧制力一起考虑。2.2轧制力对弯辊力设定值的影响图2轧制力对弯辊力设计定值的影响1B =1200mm ;2B =1400mm ;3B =1200mm (V CL 支持辊;4B =1400mm (V CL 支持辊轧制力对弯辊力设定值的影响如图2所示,从图中可以看出,在轧件宽度一定的情况下,轧制力与弯辊力之间呈现良好的线性关系,而这种线性关系的斜率又受到其它轧制参数尤其是

7、板宽的影响,带钢越宽,斜率越小,即弯辊力受轧制力波动的影响越小。并且在使用了V CL 支持辊后,该斜率又比同等条件下使用普通支持辊的小,即用较小的弯辊力即可补偿同等量的轧制力波动。这也反映了使用V CL 支持辊能加大弯辊力对于辊缝形状的调节能力。由表1可看出,当轧制力P =9×106N 、板宽B =1000mm 时,使用V CL 支持辊可使弯辊力对于辊缝凸度的调控能力由53.2m 提高到81.9m ,调控能力提高近55。表1弯辊力F w 对使用两种支持辊辊缝形状影响的比较辊缝凸度 mF w =0NF w =1×106N F w 调节能力普通支持辊762353P =9

8、5;106NV CL 支持辊41-4182B =1000mm由此,可将轧制力P 与弯辊力F w 的这种关系表示如下:F w =K P P +f 1(B ,h ,h ,C w ,C b =f P (B P +f 1(B ,h ,h ,C w ,C b 式中,K P 是与轧件宽度B 有关的系数,即图2中各直线的斜率。从图中可以看到,随着板宽B的增加,K P 值下降。K P 可由下式拟合:K P =K PB 0+K PB 1B +K PB 2 B式中,K PB 0、K PB 1、K PB 2为系数,其值由计算结果拟合而得。2.3轧辊辊形对弯辊力设定值的影响轧辊辊形,尤其工作辊辊形是构筑承载辊缝形状的

9、最直接因素,其辊形直接传递给受载辊缝形状,因此对弯辊力设定值的影响较大。轧辊辊形包括工作辊、支持辊的原始磨削辊形、热辊形以及磨损辊形。21311原始磨削辊形除了V CL 支持辊以外,其它工作辊、支持辊辊形均按抛物线计算。计算中取工作辊原始凸度C w =0.1mm ,支持辊原始凸度C b =0.07mm 。21312热辊形在现场用FLU KE 点温计测量了大量工作辊下机后温度。由实测数据看,工作辊中点与边部的温差约为5°C 。将数据带入以下经验公式2可推算出工作辊的热凸度:D t =K t a D (t m -t e =0.9×0.000013×585×5

10、=0.034mm01总第120期冶金设备2000年4月第2期式中D 轧辊直径;a 热膨胀系数。对于钢辊,01000013;对于铸铁辊,a =01000011;K t 热凸度修正系数,一般取K t =0.9;t m 轧辊中部表面温度;t e 轧辊边部表面温度。计算中取工作辊的热凸度为0.03mm 。21313磨损辊形由在现场用马鞍架测量的辊形(工作辊跟踪数据可见,轧辊中部磨损相对较少,而边部与轧件接触部分磨损相对较大,因此轧辊下机后对应带钢宽度范围内凸度较下机前有所增加。由轧辊磨损而引起的轧辊凸度增加相对于轧辊的原始辊形与热辊形要小得多(只有约5m 左右。因此计算中将其忽略。图3所示为使用两种支

11、持辊时其轧辊凸度对于弯辊力设定值的影响。由图3可见,弯辊力与工作辊凸度或支持辊凸度呈线性关系,轧辊凸度越大,弯辊力值越小。且支持辊对弯辊力的影响比工作辊的影响小得多,而使用了V CL 支持辊后,减弱了工作辊凸度对弯辊力设定值的影响。又支持辊的热辊形与磨损辊形较其原始辊形要小的多,因此计算中只考虑了支持辊的原始辊形,而将支持辊的热辊形与磨损辊形忽略 。图3辊形对弯辊力设定值的影响在简化模型中将轧辊辊形固定下来按常值考虑。2.4压下量对弯辊力设定值的影响由计算结果(如图4所示看,压下量h 的大小对弯辊力设定值的影响很小。弯辊力随着压下量的增加而略有降低,两者呈线性关系。可用下式表示弯辊力与压下量的

12、关系:F w =K h h +f 2(P ,B ,h 图4压下量对弯辊力设定值的影响2.5弯辊力设定模型根据以上计算和分析,综合考虑实测数据,提出宝钢2030冷连轧机的弯辊力设定模型如下所示:对于第1机架:F w =k 0+k 1B +k 2PB +k 3P B+k 4P +k 5h +k 6h式中F w 轧制力;B 轧件宽度;h 轧件厚度;h 压下量;k 1k 6系数,其值可由计算结果拟合而得。对于第2、3、4机架:F w i =F w 1+a +b B +cP i式中F w i 第i (i =2,3,4机架的弯辊力设定值;F w 1将第i (i =2,3,4机架的各轧制参数代入第1机架弯辊

13、力计算公式所得弯辊力值;B 轧件宽度;P i 第i (i =2,3,4机架的轧制力;a ,b ,c 系数,其值由计算结果拟合而得。3模型应用及效果模型投入运行以后,在连续退火机组(C M 12的头部,共测得约72918.7m 带钢(厚度(转第40页11顾云舟等:宝钢2030冷连轧机组1#4#机架弯辊力的自动设定2000年4月第2期装置的基础上进行了70kg 级汽车废钢的扩大规模试验,装置如图2,结果见表2。表2800脱铜和铁与反应时间和HCL 浓度关系5时间(m in HCL (%脱Cu %Fe 损%252.7610.930.12502.125.540.075410.8740.320.5290

14、10.8774.061.79典型的试验结果是在89%空气+11%HCL 气氛中,经90m in 反应后脱74%Cu ,Fe 损仅118%。已实现了可从CuCL 2中回收95%Cu 。4.2存在问题固 气反应脱铜法经实践证明是可行的,然而为进一步完善反应装置设计并实现工业应用尚须:1进一步用废钢试验,优化工艺参数(气体成分、反应温度和时间。使废钢表面形成氧化层,减少铁损;加速铜氯化,防止铜粘附在废钢,提高铜的回收率。2探讨如何实现这种装置工艺过程的连续化和从熔剂中萃取有价值金属的最佳工艺。3对这套工艺装置的全面经济评价。5结语据1999年中国钢铁年会报导,我国钢铁生产能力已达1.38亿t 年,过

15、剩3000万吨,但高附加值品种的自给率较低,1998年总计进口钢材1200t ,主要是板带冷轧产品,家电用板等。形成这种虽是钢铁大国而不是钢铁强国局面的原因显然是多方面的,但不可否定其中一个很重要的原因是冶金设备陈旧、落后。几十年来靠从国外引进了大批各种冶金设备,起了一定作用,但不能解决根本问题。近年来随着我国汽车、家电工业高速发展,造成了回收废钢中靠常规冶金方法无法去除的残余元素的不断累积,废钢质量的下降与对钢质量要求愈来愈高的矛盾日趋突出。发达国家早已认识到这个问题的严重性,进行了足有成效的研究与开发,并取得了一定成果。今后还将继续努力,引进与创新相结合,探索新工艺,研制出更新的冶金设备。

16、而我国开展废钢脱铜装置的研究与开发是一个值得重视的前瞻性工作。参考文献1Gu stavo B rascugliu et al .,Evo lu ti on of the electricarc fu rnace steel m ak ing ,M PT in ternati onal ,1997,N o .22N obuo Sano et al .,R esearch activities on removal ofresidual elem en ts from steel scrap in Japan ,Scandina 2vian Jou rnal of M etallu rgy ,27

17、(1998:243Toh ru M atsuo et al .,R emoval of copper and tin inmo lten iron w ith decarbu rizati on and reduced p res 2su re ,1997steel m ak ing conference p roceedings :394M .I w ase et al.,Separati on of copper from so lid fer 2rou s scrap by u sing mo lten alum inum ,Ju ly 1993,I &S M5M .I w ase ,R efin ing of so lid ferrou s scrap in term ingled w ith copper by u sing mo lten alum inum ,1996steel 2m ak ing conference p roceedings :633(收稿日期:19991208(接第11页h 0.8mm 的带钢29435.7m ,h >0.8mm 的带钢43483.0m 的波浪度情况。统计结果如表5所示。表5带钢波浪度大于15I 统计测量长度 m 波浪度大于15I 的比例h 0.8mm 29435.71.