热轧带钢头部拉窄问题的研究

热轧带钢的宽度精度是热轧成品质量的重要指标[1~2], 精确的宽度控制不仅可提高产品的成材率, 而且将给热轧用户及后部工序创造更好的生产条件。然而热轧厂在薄规格带钢生产过程中普遍存在头部拉窄问题, 质量异议问题不可避免。

1 头部拉窄现象与成因

带钢被拉窄一定是因为带钢受到达到其塑性变形的张力的拉伸的结果[3]。带钢的头部宽度不同程度拉窄的产生, 极大影响了带钢的宽度精度, 往往造成用户在使用中由于带钢宽度余量偏小而产生切边不足[4]。通过对大量产品的检查发现, 带钢头部120m左右位置一般存在拉窄问题, 窄尺一般在5mm~2 0 m m左右。

带钢拉窄是因为带钢受到达到了使其发生塑性变形的张力拉伸。通过对张力控制系统的研究, 不能发现发生拉窄的位置应该发生在卷取机建张时刻。此时带钢受到的张力如图1所示。

式中:T和为建张时刻带钢受到的张力;TPR为夹送辊提供的正向张力;TWR为助卷辊提供的正向张力;TM为卷筒提供的正向张力;TAD为可调节张力设定。

在卷筒咬钢瞬间, 带钢张力突然增加一个很大的TM, 使带钢张力发生突变是造成头部拉窄的直接原因。

2 解决拉窄的策略

若想解决头部拉窄, 首先应该确定卷筒建张时刻各部分张力的组成结构。

2.1 张力系统结构分析

2.1.1 夹送辊的张力TPR

一般情况下, 夹送辊提供的张力仅与夹送辊的超前率设定及夹送辊提供的压力有关。这样夹送辊在卷筒建张时刻的张力为如下。

式中:KPR为张立系数;LPR为夹送辊超前率;VPR为夹送辊速度;FPR为夹送辊动态摩擦力;T A_P R为夹送辊加速张力;TF_PR为夹送辊动态摩擦转距。

2.1.2 助卷辊提供的张力TWR

助卷辊以一定的超前率引导带钢头部缠绕卷筒, 其张力构成与夹送辊类似:

式中, K W R:张立系数;L W R为助卷辊超前率;V W R为助卷辊速度;F W R为助卷辊动态摩擦力。

2.1.3 卷筒提供的正向张力TM

卷筒咬钢瞬间提供的张力, 由带钢的厚度、宽度、单位张力、弯曲张力、加速张力等决定。

式中, T为设定张力;TB为弯曲张力;TA为加速张力;TF为动态摩擦转距。

2.1.4 可调节张力设定TAD

由操作人员根据实际情况进行调解的量。

2.1.5 张立系统分析

该系统中, 在卷筒咬钢瞬间所提供的张力, 利用了卷取区域所有设备提供的张力。该张立值比带钢卷取所需的实际张力增加了夹送辊张力及助卷辊张力。由于张力和超过了带钢设定张力, 致使带钢头部发生塑性变形构成拉窄。

2.2 解决策略

2.2.1 张力动态分配理论

所谓张力动态分配, 即带钢咬钢时张力通过动态调节始终保持带钢卷取所需的张力总和不变。张力的恒定, 拉窄自然不会发生。

2.2.2 张力动态分配实现

张力动态分配的实现主要依靠卷筒与夹送辊之间的张力转移实现。 (助卷辊提供张力很小可忽略) 如图2所示。

卷筒咬钢前夹送辊以超前率运行, 带钢穿过夹送辊 (卷筒咬钢前) 时, 夹送辊提供张力构成:

(TA_PR、TF_PR可忽略)

式中, 3为转移系数 (可参考80%左右)

这样, 把卷筒应该提供的弯曲张力及设定张力转移到夹送辊。

同时, 卷筒提供的张力在咬钢瞬间转变为:

(TA、TF可忽略)

2.2.3 和值计算

动态分配后, 建张瞬间张力和值为:

这样, 在建张瞬间实现了带钢卷取过程中所需要张力, 保证了带钢卷取全过程中张力的恒定。

2.2.4 卷筒咬钢后, 张力动态调节的实现

带钢建张以后, 夹送辊的速度设定有之前的超前在一定的时间内向同步转化。速度减小, 张力变小, 同时卷筒张力逐步提高到卷取所需实际值。

3 结语

通过该方案的实施可消除热轧带钢卷取过程中带钢张力突变引起的头部拉窄, 对提高热轧质量有着积极的作用。

摘要：分析热轧带钢卷取过程中头部产生拉窄的原因, 并据此提出相应的解决方案。

关键词：热轧,拉窄,卷取,张力

参考文献

[1] 李兴田.提高热轧带钢宽度控制精度的综合措施[J].轧钢, 2004, 21 (1) :49～51.LI Xing-tian.complex measure of im-proving the width control precision of hot mill strip[J].steel rolling, 2004, 21 (1) :49～51.

[2] 吕长宝.唐钢1810mm热带生产线宽度控制分析[J].轧钢, 2007, 24 (6) :15～18.L Chang-bao.Width control of strip on1810mm Hot Strip Rolling Line of Tangshan Iron&Steel Co., Ltd.[J].steel rolling, 2007, 24 (6) :15～18.

[3] 李光陆.浅析热带钢拉窄[J].本溪冶金高等专科学校学报, 2001, 3 (2) :13～15.LI Guang lu.Discussion on the Trend to Hoop Narrowing[J].Journal of BENXI college of metallurgy, 2001, 3 (2) :13～15.

[4] 袁敏.1780mm热连轧机带钢头尾宽度控制[J].冶金自动化, 2007, 1:39～42.YUAN Min Width control of strip head and tail in1780mm hot strip mill[J].Metallurgical Industry Automation, 2007, 1:39～42.