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[摘 要]：萊鋼無芯軸的鋼卷移送熱卷技術先進，但控制復雜。文章圍繞該復雜控制介紹了熱卷箱的運行方式及其主要功能?？梢詾闊峋砑夹g控制提供很大的參考和借鑒價值。
1 概述
萊鋼1500mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線是萊銅“十五”技改工程新上的一條生產(chǎn)線，該條生產(chǎn)線全部由國內(nèi)設計生產(chǎn)制造，其工藝布置方案為：2座步進梁式加熱爐一單機架帶立輥軋機（配置全液壓AWC）的四輥可逆粗軋機（配置電動壓下APC＋液壓AGC）—熱卷箱—6機架四輥精軋機組（F1-F6配置全液壓壓下HAPC＋HAGC、串輥、彎輥，F(xiàn)1-F6采用CVC機型，機架間低慣量活套）—層流冷卻—2臺地下卷取機（配置助卷輥液壓踏步控制）?？缮a(chǎn)厚度1.2mm～20mm，寬度700mm～1350mm的熱軋帶鋼，年設計生產(chǎn)能力200萬噸。
熱卷箱已經(jīng)成功的用在不同的軋機設備中，從傳統(tǒng)式軋機到小型軋機到無頭軋機。通過不斷的研究開發(fā)，在HATCH STELTECH的指導下，熱卷箱技術已經(jīng)迅速成熟，可以滿足并超過用戶的期望值。在最近的幾個項目中，HATCH STELTECH應用此項技術并取得了很大的成功。新式的熱卷箱可以在很廣的范圍內(nèi)高速卷取不同寬度、厚度和質(zhì)量的材料，并且使帶卷緊密、結實并且保證圓形。熱卷箱設計利用其他領域如：液壓和自動化的先進技術，這樣有助于提高設備的可靠性和卷取性能，并且所供的設備簡單便于維護。
熱卷箱是一道中間工藝，此工藝是將從粗軋機過來的中間坯高速卷咸帶卷，然后再開卷將中間坯以低速送入精軋機組。所有的鋼材產(chǎn)品，從薄軟的超低碳鋼和硅鋼到高強度低合金鋼以及奧氏體不銹鋼，都可以使用熱卷箱成功的生產(chǎn)出來。因為熱卷箱的兩大主要原理：一是保持溫度，二是緩沖長的中間坯，使得熱卷箱工藝為帶鋼熱軋機產(chǎn)業(yè)帶來重大變革。卷取工藝減少中間坯的散熱表面，其結果是打開的中間坯幾乎保持與卷取時相同的溫度，這樣就減少了軋制所需的能量。此外，與平的中間坯相比，卷取的中間坯可以減少成本費用以及對軋機的空間要求。
2 熱卷箱控制系統(tǒng)結構
如圖1所示
3 設備組成
熱卷箱分三部分組成：入口導位、熱卷箱、矯直夾送輥。入口導位由一側的二個液壓缸通過齒輪、齒條推動平行導板對中帶鋼。熱卷箱由入口偏轉輥、彎曲輥、成形輥、1號卷托輥、2號卷托輥、3號卷托輥、穩(wěn)定器、推卷器、開卷器、開卷側導位、開尾銷、保溫墻、主機、傳動裝置等組成。帶鋼在熱卷箱內(nèi)卷成卷，再開卷。矯直夾送輥由開尾輥、上下夾送輥和輥道組成。矯直夾送輥將開卷的帶鋼矯直后送入飛剪切頭切尾。
熱卷箱（如圖2所示）可以分成兩個部分，卷取區(qū)和開卷區(qū)。熱卷箱接受由R1送來的中間坯，經(jīng)過導向輥將鋼坯導入彎曲輥，通過上下彎曲輥輥縫的合理設置，使鋼坯頭部彎曲進而進入卷取區(qū)，由成形輥和1號托卷輥共同支撐卷取中的鋼卷。當鋼坯尾部到達之前，彎曲輥打開，使尾部保持平直進入卷取區(qū)，同時成形輥和1號托卷輥減速并停止轉動，使尾部停在水平位置，同時穩(wěn)定器將鋼卷穩(wěn)住。此時開卷區(qū)應沒有正在開卷的鋼卷。于是開卷臂下降，開卷刀插在鋼卷尾部，1號托卷輥轉動使將鋼卷尾部送入開卷區(qū)的夾送輥。夾送輥一旦咬入，開卷臂抬起，1號托卷輥和2托卷輥共同配合將鋼卷移送到2號托卷輥。此時保溫墻將靠近鋼卷以減少熱量的輻射損失。這時卷取區(qū)就可以開始進行下一塊鋼坯的卷取了。當開卷中的帶卷減小到一定程度（隨中間坯厚度不同而不同）時會被被動拉到3號托卷輥上，并接觸開尾輥，達到設定卷徑時，開尾銷伸出準備將鋼卷尾部撥開，防止尾部疊在一起進入夾送輥。開尾輥的作用是阻止鋼卷向后滑動并幫助開卷，同時當卷尾通過時防止尾部翹得過高。
從上述過程可以看出，卷取區(qū)和開卷區(qū)可以同時工作，加快生產(chǎn)節(jié)奏。使得熱卷箱不再是瓶頸環(huán)節(jié)。另外，如果精軋機組出現(xiàn)故障時，可以將鋼卷保留在熱卷箱內(nèi)，等故障處理完畢后繼續(xù)軋制，從而大大地減少損失，因此熱卷箱又是一個緩沖環(huán)節(jié)。
4 運行方式
4．1 直通模式軋制（無熱卷箱）
熱卷箱區(qū)域的輥道可以做為粗軋機與飛剪之間的延遲輥道的擴展部分。輥子的驅(qū)動裝置將從粗軋機處得到一個速度信號，熱卷箱和飛剪使用HMD的追蹤信息來進行控制。熱卷箱和飛剪入口側導衛(wèi)使用接近的中間坯的產(chǎn)品信息進行定位。當為直通模式軋制時，所有上述軋制線輥子都是從動速度轉動。熱卷箱的外部冷卻是根據(jù)HMD區(qū)域的追蹤信號來順序進行的。
4．2 自動運行
自動運行是處理中間坯移送的正常模式。熱卷箱控制程序協(xié)調(diào)所有的自動成卷及開卷順序。熱卷箱控制器通過速度、位置、方向和時間測量值來追蹤中間坯的移送，用HMD和軋機信號來檢測中間坯的頭部及尾部。連續(xù)計算帶卷直徑以便為熱卷箱定序?？刂破魇褂玫氖遣僮髡咴谌藱C界面（HMI）屏上設定的輸入值和2級下載到控制器的設定值。
人工干預是自動模式的擴展。它允許操作者在自動模式下激活、調(diào)節(jié)或中斷程序，并且使用操作臺裝置來調(diào)整熱卷箱機構的位置。當粗軋機和精軋機空的時候，速度控制器允許操作者傳送帶卷和中間坯，然后，在特定的點上，恢復自動速度控制。在不影響自動順序的情況下。熱卷箱的每個部分的位置控制運算法必須接受通過操作臺裝置直接進行的手動的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的范圍是有限度的，只適用于當前的帶卷或者在要求下一次自動位置調(diào)節(jié)之前一直適用。如有必要，在人機界面屏上，可以對正在運行的帶卷的位置調(diào)節(jié)器偏移量作永久性修正。
4．3 模擬軋鋼
熱卷箱模擬軋鋼是一種輔助運行模式，用于軟件開發(fā)、培訓操作者和檢查準備就緒情況，模擬成卷及開卷運行時熱卷箱所需的外部信號。這樣，熱卷箱就可以在沒有中間坯的情況下進行運行。與正常動作所不同的唯一的調(diào)節(jié)是，模擬開卷器的開卷位置，這是因為在1號托輥上沒有帶卷時。有可能產(chǎn)生機械干涉。所有熱卷箱操作控制裝置在模擬期間具有完全的功能，并且操作者完全能夠進行干預。
熱卷箱模擬功能可以作為設備的單機模擬、從熱卷箱的輸入輥道到第一個精軋機架，或者作為整個軋機模擬的一部分。要模擬的中間坯的參數(shù)在整個軋機模擬過程中，由2級提供或者由操作者通過人機界面為單機模擬輸入這些參數(shù)。熱卷箱模擬程序生成相軋機速度信號、在粗軋機里的金屬和不同的熱金屬檢測器的信號，好像一個中間坯正在從粗軋機，通過熱卷箱，到精軋機。
5 主要控制功能
5．1 材料追蹤
熱卷箱采用熱金屬檢測器檢測中間坯的頭部和尾部以及帶卷是否在熱卷箱望里。使用速度補償和延時來增加額外的材料追蹤點。圖3顯示了每個熱金屬檢測器的位置。
（HND＝熱金屬檢測器）
（1）COilbox（熱卷箱）15m HND（HND1）、On表示中間坯到達熱卷箱、Off表示接近尾部。
（2）Coilbox Entry（熱卷箱入口）HND（HND2）為帶卷直徑計算和尾部停止發(fā)出精確的頭部及尾部跟蹤點。位置要盡可能的靠近入口偏轉輥。
（3）Cradle Roll No．1（1號托輥）HND（HND3）表示有一個帶卷在成卷區(qū)。也生成了一個追蹤信號用它及鄰近的HND信號和帶卷直徑計算值來確定帶卷在1號托輥上。
（4）Cradle Roll No．2／3（2／3號托輥）HMD（HMD4表示中間坯或帶卷在開卷區(qū)，并且與鄰近的HMD信號相結合來確定帶卷的位置。
（5）Holdback Roll（開尾輥） HMD （HMD5）表示一個被動移送的帶卷在開尾輥處。該HMD必須不檢測在開卷的中間坯。
（6）Pinch Roll（夾送輥）HMD（HMD6）表示中間坯在矯直夾送輥里。
其中，HMD2和HMD3采用三選二的方式提高可靠性。
5.2 計算帶卷直徑和特定的帶卷重量
（1）下列公式用于計算帶卷直徑
5.3 尾部停止長度計算
在中間坯尾部通過HMD2時，計算還要成卷的鋼坯的長度。整個尾部停止的長度和穩(wěn)定速度使得產(chǎn)生成卷裝置的減速模式。熱卷箱的操作者可以通過HMI設置屏用尾部偏移值調(diào)節(jié)尾部停止位置。偏移值直接加上總尾部長度（默認值＝500mm）。
6 結論
由于采用了最新的工藝，控制系統(tǒng)配之先進合理，控制方法及算法準確，控制功能強大，使得熱卷箱工作可靠、穩(wěn)定、效率高，提高了軋線利用率。自投運以來很少發(fā)生故障，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。 |
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