1500mm 单机架平整机组的技术特点【摘 要】本文主要介绍了莱钢1500mm单机架四辊平整机组，包括设备组成、工艺流程、工艺参数以及机组的主要工艺技 术特点。重点对平整延伸率自动控制系统（AEC系统）进行了剖析，以确保良好的平整效果，使其产品达到预期质量目标。【 关键词】冷轧带钢 平整机 延伸率1. 前言在冷轧板带生产工序中，平整处理占有重要的地位。1500mm单机架平整机组作为莱钢板带厂冷轧生产 线的重要设备，主要是对冷轧退火卷和热轧酸洗卷进行平整轧制。经过平整机施加一定的压下量才能使板 带的机械性能、表面质量、平直度、表面粗糙度等指标达到要求，因此，冷轧带钢生产过程中，平整是必 不可少的工艺环节之一，对于保证带钢质量有着非常重要的作用。本套单机架四辊平整机的设计生产能力为 40万吨/年，采用干平整或湿平整两种工艺。处理的钢卷来 自罩式退火炉的退火后钢卷或酸洗机组的酸洗卷，代表钢号有 CQ、DQ、DDQ/EDDQ、HSS 等。要求退火卷的 厚度范围为0.202.5mm，酸洗卷厚度小于4.5mm，带钢宽度为7001380mm且单卷钢卷重量不超过25t。2. 平整机组主要设备组成及工艺参数2.1 平整机主要设备组成莱钢1500mm平整机组为单机架四辊平整机。主要由开卷机、入口 S辊（上下张力辊）、入口测张辊、 防皱辊、主机、防颤辊、出口测张辊、出口 S 辊（上下张力辊）、卷取机组成，见图 1。主机图 1 1500mm 单机架四辊平整机的设备组成2.2 平整生产工艺流程酸洗/退火钢卷f翻卷机翻卷f钢卷准备站f钢卷测径f小车上料f开卷机f入口剪切头f入口转向 /张力辊（S辊）f防皱辊f四辊平整机轧制f防颤辊f出口剪切尾f出口转向/张力辊（S辊）f卷取机 f小车卸料f打捆f称重f标识f吊运。对于带钢厚度大于1.5mm时，带钢直接通过入、出口张力辊的上辊，即转向辊工作方式；对于带钢厚 度小于1.5mm时，带钢必须通过入、出口张力辊的上下辊，即张力辊工作方式。2.3 平整机主要工艺参数（见表 1）表11500mm单机架四辊平整机的主要技术参数表开卷机入口 S辊平整机出口 S辊卷取机直径（mm）X长度（mm）2100/610610X1500工作辊：480/430X1510支撑辊：1200/1100X 1500610X15002100/610电机功率（100%）（kW）1170上辊370下辊3001200上辊370下辊3001720减速比2.6831.4371.2161.3952.605轧制速度10001000100010301030轧制力（kN） /力 矩（kNm）轧制力：max12000 轧制力矩：max30.96张力变化（kN）70/7.540/1240/12100/7.93. 平整机组主要工艺技术特点3.1 开卷机开卷机由本体、扇形板卷筒、底座、对中装置、传动装置、压辊、活动支撑等主要部件组成。在平整 过程中为带材平整时提供开卷张力，并可通过CPC对带材进行对中，使带卷宽度中心线与机组中心线保持重 合。开卷机的机体由直流电机通过齿轮箱驱动，并配有制动器。机体安装在焊接结构的底座上，可以沿底 座上的导向装置作横移以实现CPC对中。3.2入、出口 S辊S 张力辊为垂直方向布置的两辊式张力辊，可根据不同带厚实现张紧或转向功能。上下两辊由两台电 动机通过齿轮箱和万向联轴器分别传动，周围带有弧形挡板和小压轮，二者辅助带钢穿带。另外在入、出 口 S 辊附近带有入、出口测张辊，主要是对带钢张力进行测量。为了保证平整生产中张力稳定和改善带钢质量，要求有尽可能大的带钢张力。若没有S张力辊，则无 法实现带钢张力的分段控制，而较大的开卷张力会使钢卷层间滑动而划伤表面；同时，较大的卷取张力又 会造成带钢塌卷。所以平整机采用了入、出口 S张力辊，使带钢呈S形走向包绕在张力辊上.在其包绕接触 处（即包角处）产生摩擦力，使出口与入口张力按某种规律变化，从而实现了分段张力控制，很好地解决了 上述矛盾。其张力分段控制见图2。卷取机 出口岭峑I：机MiSUi 开卷机图 2 单机架平整机组张力分段控制图T1-开卷张力；T2-入口张力；T3-出口张力；T4-卷取张力根据平整工艺对张力的要求：Tl： T2： T3： T4=l： 1.71.9： 2.12.3： 1.2, 般情况出口各段 张力较入口相应各段张力增大约15%,其中按上S辊为60%下辊为40%进行分配。3.3 防皱辊与防颤辊对于宽而薄的钢带，为了防止钢带平整折皱和颤动，在平整机入、出口处分别设置了防皱辊和防 颤辊。防皱辊和防颤辊的辊子尺寸皆为260x1500mm，均在轧制线下方，由液压缸驱动升降。在工作 时由液压缸推到工作位置，在平整机附近的较小区域内形成稳定的张力区，从而防止了带钢起皱褶和 高速运行中的颤动，一般其工作伸出高度为70100mm，带钢越薄伸出越高，从而保证平整质量。3.4 单机架四辊平整机该四辊平整机为下工作辊单独传动，由1台交流主电机驱动。根据不同的带材宽度、厚度调节工作辊 的相对位置，设定不同的弯辊力，并在轧制中调节弯辊力以保证带材板形良好。主要由机架、工作辊系、 支撑辊系、压下装置（压下液压缸安装在牌坊的顶部）、平衡弯辊缸块（4个上支承辊平衡缸及4个上下工 作辊的弯辊缸)、轧线调整装置、换辊轨道、防缠导板、工作辊/支承辊清理装置、喷射梁和平整液的收 集盘等部分组成。3.4.1 平整机控制系统莱钢1500mm平整机组采用计算机(PLC)控制，有液压压下自动控制(恒压力控制和位置控制)、工 作辊正负弯辊控制、张力自动控制、平整延伸率自动控制系统以及自动对中系统。下面重点对延伸率控制 系统进行分析研究。延伸率是平整轧制过程中最重要的工艺参数，是平整机最终的控制目标之一。延伸率应控制在既能消 除屈服平台，又不产生加工硬化的范围内，稳定的延伸率控制是保证带钢质量的重要重条件。所以在平整 时要准确地测量出延伸率，常用的延伸率检测方法有转速检测器方式和激光测速仪方式两种。(1) 转速检测器方法。通过安装在平整机组入、出口张力辊上辊的转速检测器，检测出轧辊入、出口 上 S 辊的转动脉冲数，来测得实际延伸率的。这种方法的缺点是张力辊的磨损、带钢与张力辊之间的滑动 等会直接引起测量误差，且当带钢停止平整时就不能测量了。此方法的延伸率计算公式为：& = (L1-L0) /L0X100%= (P2-P1) /P2X100%式中：6 平整带钢伸长率；L1， L0-分别为平整前、后带钢长度；P1， P2-分别为入口侧、出口侧检测脉冲数。(2) 激光测速仪方法。通过安装在平整机组入、出口侧的激光测速仪，可检测轧机出、入口带钢速度 实际值，并根据该速度计算实际延伸率。这种方法的缺点是激光测速仪器在带钢高速运行时容易振动，或 者在湿平整时油雾容易遮挡仪器，从而导致激光测速仪测量不准或产生假信号，这现象一旦发生则后果相 当严重。此方法的实际延伸率计算公式为： = (Vex-Ven) /VenX 100%式中:Vex, Ven-分别为激光测速仪系统测得的出、入口带钢速度。我厂目前生产的冷轧溥板品种规格主要有：0.22.5mm的冷轧卷。从理论上讲，平整厚度在1.0mm以 上的钢带时，采用轧制力方式控制延伸率效果较好，但实际中当轧制力过大时，波动大且不稳定，将出现 钢带辊印、浪形、擦划伤等质量问题。所以过大的增大轧制力虽然能使实际延伸率达到标准，但是钢带质 量不允许这样做。解决这一矛盾可以从影响延伸率指标的另一个重要参数张力来考虑。平整机的入、 出口段的最大张力均为40KN,所以它不仅适应于厚度1.0mm以下的钢带延伸率拉伸，而且对于厚度在1.0mm 以上的钢带延伸率也能起到较好的补偿作用。总之，通过轧制力与张力或速度的综合控制，能提高延伸率 的控制精度。针对不同操作方式，延伸率调节手段也不一样，其调节方法见表 2。表2 平整延伸率的调节方法带厚/mm0.30.40.40.80.8转向辊轧制力轧制力轧制力S辊张力或速度张力+轧制力 速度+轧制力轧制力从工艺上讲，每一种材质和规格的钢带都要求一定的延伸率，同一规格材质的钢带要求延伸率恒定其数值可参考表 3。表3冷轧带钢的平整延伸率规定厚度(mm)DDQ(%)DQ(%)CQ(%)HSLA(%)偏差(%)2.01.301.301.401.90-0.1+0.33.4.2 平整机生产模式莱钢1500mm平整机组具备干、湿平整两种生产模式。机组带有工作辊、支撑辊清理装置以及除尘系统， 以供干平整工作模式下将辊子表面脏物清理并吸掉；同时带有喷射梁、吹扫梁以及除油雾系统，以供湿平 整工作模式下将带钢表面粘附的一些铁、碳之类的脏物清洗掉并吸除。通过以上手段从而避免了这些脏物 在干平整时飞起或粘附在轧辊表面上而影响带钢的表面质量。如何选择这两种平整工艺，要看生产者追求 的最终目标。对于生产那些要求延伸率波动极小，而且对表面粗糙度复制率要求很高的产品，应采用干平 整工艺。反之，在许可的情况下应尽量采用湿平整工艺，因为湿平整有利于更好地改善带钢表面质量、提 高防锈能力、延长轧辊使用寿命、降低轧制力和提高平整率。本机组采用平整液浓度为4%左右，因为浓度 太低容易使带钢表面锈蚀，而太高则容易引起平整液斑迹缺陷。关于干、湿平整工艺的比较见表4。表4干平整与湿平整的比较(单机架平整机)项目干平整湿平整生产效率低高轧制力高低延伸率控制小延伸度范围容易大延伸率范围容易粗糙度复制率/%60803050防锈效果无好表面缺陷容易产生少辊耗较高低工作环境有粉尘干净板形控制容易困难平整效果良好稍差3.4.3 平整机组的其它技术特点(1) 驱动方式。此平整机采用下工作辊交流单电机传动，上工作辊的速度可随钢带运动速度变化，平 整过程平稳，带钢表面质量好。由于平整轧制的压下量较小，力矩在上下辊分配不均的问题很敏感，如一 对工作辊直径稍微失配，必将在其中的一根连接轴中产生很高的扭矩，并容易出现打滑和振动现象，从而 影响带钢表面质量，加剧轧辊磨损。(2) 轧辊直径。平整机的轧辊直径比较大(0480mm),这是由于平整时延伸率较小，轧制压力很小， 几乎看不出轧辊直径对带钢的加工性能有影响，而对提高带钢平直度有利。(3) 压下系统及弯辊/平衡系统。该平整机组的液压压下缸安装在机架的顶部，配有位移传感器和压 力传感器，主要作用是提供轧制压力并补偿工作辊和支承辊辊径的变化。另外具有工作辊的正/负弯辊和 上支承辊平衡功能，每套含有4个弯辊液压缸和4个平衡液压缸。工作辊的正/负弯辊主要是控制平整带钢 的板形，上