精細(xì)冷卻裝置在冷軋板型控制中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

1、精細(xì)冷卻裝置在冷軋板型控制中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施彭煒 譚志強(qiáng) 劉傲 趙鑫 (武鋼股份公司冷軋總廠，湖北 武漢 430083)摘 要：本文以精細(xì)冷卻裝置在武鋼二冷軋酸軋機(jī)組調(diào)試生產(chǎn)中遇到的現(xiàn)場(chǎng)故障及個(gè)人在實(shí)際工作積累的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)為背景，主要闡述了精細(xì)冷卻裝置在使用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題及改進(jìn)措施。并介紹了在軋制帶鋼的精細(xì)冷卻過(guò)程中影響板型的因素和調(diào)整控制板型的方法，以及說(shuō)明了精細(xì)冷卻裝置在冷軋板型控制中的主要組成部分及其工作原理。關(guān)鍵詞：板型控制，精細(xì)冷卻，噴嘴，閥島 The problem and improvement of the Multi-zone cooling in the

2、flatness controlPeng wei Tan zhiqiang Liu ao Zhao xin(Cold rolling mill of Wuhan irom and steel company limited, wuhan hubei 430083)Abstract:the article is talking about the problem and the improvment when using the Multi-zone cooling in the PCM of the Cold rolling millof wisco,according to the trou

3、ble that has happened on-line when debuging and the working experience that has accumulated in the maintenance ,and it also introduces the factor that has influence in the flatness and method of controlling flatness in the Multi-zone cooling when rolling,and present the mian partment and the working

4、 theory of the rolling flatness control. Keywords:flatness control;Multi-zone cooling;nozzles;valve islands1. 影響板型因素及調(diào)控方法終歸結(jié)起來(lái)，影響冷軋帶鋼板型的最終因素就是帶鋼通過(guò)軋輥時(shí)的有載輥縫。所以目前所有調(diào)控板型的方法都是圍繞調(diào)控工作輥有載輥縫而設(shè)計(jì)的。目前應(yīng)用的比較廣泛的方法有壓下偏斜、工作輥及中間輥彎輥、CVC竄輥、工作輥分段冷卻等等。通常，帶鋼板形安裝在機(jī)架后的板形測(cè)量輥測(cè)得。測(cè)量輥測(cè)得的每一測(cè)量段上的帶鋼實(shí)際應(yīng)力與在計(jì)算機(jī)中給出的每一測(cè)量段上的帶鋼應(yīng)力設(shè)定值相比較，得出

5、一個(gè)調(diào)節(jié)偏差值。采用最小二乘法等方法，建立一個(gè)四次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型，將調(diào)節(jié)偏差值分解成對(duì)應(yīng)于不同次方的板形缺陷的偏差值。即為：Y= A0+A1X+A2X2+A3X3+A4X4式中，A1X、A2X2、A3X3、A4X4 分別對(duì)應(yīng)于一次、二次、三次、四次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量。這些不同的板形缺陷可以通過(guò)如圖1所示的不同的調(diào)節(jié)方式來(lái)加以消除。板型儀實(shí)測(cè)板型信號(hào)板型信號(hào)處理偏差計(jì)算 目標(biāo)曲線A1X計(jì)算壓下偏斜調(diào)整量判斷條件A2X2 工作輥彎輥 中間輥彎輥 中間輥竄輥A3X3+A4X4計(jì)算分段冷卻量輸出圖1.缺陷控制框圖壓下偏斜和工作輥及中間輥彎輥是最傳統(tǒng)調(diào)控板型方法，這兩種方法基本得到目前所有冷軋廠的應(yīng)

6、用，然而僅僅只有這兩種方法，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生產(chǎn)高端產(chǎn)品的要求。所以武鋼二冷軋2005年從德國(guó)SMS公司引進(jìn)了五機(jī)架6輥CVC寬板軋機(jī)機(jī)組，該機(jī)組不僅擁有傳統(tǒng)的壓下偏斜和工作輥及中間輥彎輥功能，還具備工作輥軸向竄輥、中間輥軸向竄輥、5架精細(xì)冷卻等裝置。工作輥竄輥為EDC竄輥，即將工作輥端部輥身加工成中空結(jié)構(gòu)，用來(lái)解決帶鋼因邊部延展抗力小而產(chǎn)生的邊部減薄問(wèn)題。中間輥竄輥為CVC竄輥，即將中間輥輥身加工成保齡球球棒形狀，上下中間輥反向裝配，此種方法可以有效的改善對(duì)稱浪，但對(duì)非對(duì)稱內(nèi)浪卻調(diào)節(jié)有限。為解決內(nèi)浪調(diào)節(jié)問(wèn)題，武鋼引進(jìn)了五架工作輥精細(xì)冷卻裝置，該裝置利用熱脹冷縮原理通過(guò)調(diào)節(jié)第五架工作輥輥身局部溫度

7、而調(diào)節(jié)有效輥縫，此種方法從理論上可以調(diào)節(jié)帶鋼任何部位的浪型。2.精細(xì)冷卻裝置的組成及工作原理精細(xì)冷卻主要有帶鋼板型測(cè)量裝置、信號(hào)處理裝置、噴嘴控制部分、噴嘴執(zhí)行部分組成。武鋼二冷軋采用西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的SI-FLAT非接觸式板型儀，其工作原理為對(duì)帶鋼進(jìn)行周期性的激振，測(cè)量帶鋼沿寬度方向上的激振高度，用激振波高的分布來(lái)衡量帶鋼的張力分布及板型。它相對(duì)于傳統(tǒng)接觸式板型儀有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：.測(cè)量頻率不依賴于軋制速度；.測(cè)量分辨率高。噴嘴控制部分采用壓縮空氣控制，電信號(hào)通過(guò)氣動(dòng)閥島控制每個(gè)噴嘴閥氣源的開(kāi)關(guān)從而控制噴嘴的開(kāi)關(guān)。執(zhí)行部分是通過(guò)噴嘴閥的開(kāi)關(guān)控制乳化液的開(kāi)閉。5架乳化液潤(rùn)滑冷卻分為支承輥與中間輥

8、輥縫潤(rùn)滑即G梁，工作輥輥面冷卻即E梁，還有帶鋼冷卻噴吹梁即F梁，精細(xì)冷卻主要通過(guò)E梁對(duì)上下工作輥輥面進(jìn)行冷卻，上下E梁共132個(gè)噴嘴，分66個(gè)冷卻區(qū)段單獨(dú)控制，上下同一區(qū)域同時(shí)控制。如圖2，操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)分別有26個(gè)小噴嘴，每個(gè)噴嘴控制區(qū)域26mm，中間14個(gè)大噴嘴，每個(gè)噴嘴控制區(qū)域52mm。圖2.噴嘴分布圖武鋼二冷軋改進(jìn)之前采用的是EVERTZ HYDROTECHNIK公司的噴嘴閥，其工作原理如圖3。圖3.噴嘴閥的工作原理圖當(dāng)空氣接通時(shí)噴嘴閥空氣端壓力增大，閥芯壓縮空氣端受力P2大于乳化液端P1，噴嘴閥芯向前移關(guān)閉乳化液，當(dāng)壓縮空氣關(guān)閉時(shí)，P2<P1，噴嘴閥芯向后移，乳化液打開(kāi)使該區(qū)域

9、的輥面冷卻。在目前，國(guó)內(nèi)部分冷連軋機(jī)組為了得到更好的板型，相繼給機(jī)組裝配了精細(xì)冷卻裝置。實(shí)踐表明，在冷連軋帶鋼特別是寬幅帶鋼過(guò)程中通過(guò)對(duì)乳化液分段冷卻控制系統(tǒng)的合理控制與正確利用可以獲得更好的帶鋼板型及表面質(zhì)量。目前部分鋼廠引進(jìn)了精細(xì)冷卻裝置，并得到了較良好的應(yīng)用，盡管他們?cè)谙招录夹g(shù)的同時(shí)還不斷創(chuàng)新，但是目前精細(xì)冷卻裝置在生產(chǎn)實(shí)踐中仍然或多或少的還存在一些問(wèn)題有待改進(jìn)。3.使用過(guò)程中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施分段冷卻的噴嘴只能打開(kāi)或關(guān)閉，不能進(jìn)行單個(gè)噴嘴流量的控制。其根據(jù)剩余板型偏差，如果大于某一閾值，則噴嘴打開(kāi)，如果小于某一閾值，則噴嘴關(guān)閉。這就導(dǎo)致了某些噴嘴頻繁的開(kāi)啟關(guān)閉，而有些噴嘴則長(zhǎng)期

10、處于一種工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致頻繁調(diào)節(jié)的噴嘴閥閥芯密封容易破損，而長(zhǎng)期處于關(guān)閉的噴嘴容易沉積鐵粉導(dǎo)致噴嘴閥閥芯卡死。由于乳化液壓力比空氣壓力大，當(dāng)噴嘴閥閥芯密封破損后，乳化液會(huì)沿著壓縮空氣管道進(jìn)入控制閥島，眾所周知，閥島是個(gè)很緊密的控制元件，進(jìn)乳化液后如果某一片閥有問(wèn)題，那就意味著整個(gè)閥島需更換。在軋鋼工藝中，噴嘴如果不能正常開(kāi)啟或關(guān)閉，他將不僅不能起到調(diào)節(jié)板型的作用，還有可能使板型更差甚至長(zhǎng)期不噴的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生熱劃痕。所以SMS公司給武鋼二冷軋的工藝要求中就提到要每次換輥時(shí)需做一次噴嘴測(cè)試，將有問(wèn)題的噴嘴或閥島更換掉，這樣不僅帶來(lái)巨大的備件費(fèi)用，也嚴(yán)重影響了產(chǎn)能。在通過(guò)上述問(wèn)題的研究后我們發(fā)現(xiàn)以下

11、兩點(diǎn)問(wèn)題：1. 閥島容易失效，歸咎原因主要是壓縮空氣不夠清潔，盡管管道前加裝了過(guò)濾器。再其次就是閥芯密封破損導(dǎo)致乳化液倒灌至閥島。2. 噴嘴閥容易失效，歸咎主要原因是設(shè)計(jì)欠缺，閥芯密封一邊封乳化液一邊封壓縮空氣本身對(duì)密封就是一種挑戰(zhàn)，一旦密封失效乳化液就會(huì)進(jìn)入閥島使閥島失效。針對(duì)上述兩點(diǎn)，我們做出了如下改進(jìn)1. 單獨(dú)設(shè)立空壓站提供壓縮空氣，管道及蓄氣罐全采用不銹鋼耐腐蝕材料，加裝高精度空氣過(guò)濾裝置及干燥器。2. 如圖4，在不改變安裝要求的同時(shí)自主重新設(shè)計(jì)噴嘴閥，雙組密封，使得水封和氣封分開(kāi)，如果一旦有一個(gè)密封失效，另外一組密封還可以將乳化液和水分開(kāi)。 圖4.改進(jìn)后的噴嘴圖結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)噴嘴閥及閥島氣源的改進(jìn)，精細(xì)冷卻裝置使用效果得到了很大的提高，備件費(fèi)用大量降低，機(jī)組作業(yè)率得到提高，板型比較以前有了很大的改