冷轧不锈钢平整机设备技术的发展与应用

冷轧不锈钢平整机设备技术的发展与应用

王清洁

摘要：本文论述了新型离线两辊冷轧平整机设备技术的发展与应用，包括张力、延伸率和压力闭环控制，板形控制技术，主传动方式比较以及为适应冷轧不锈钢生产的薄板平整技术和清洁生产技术，同时探讨了机架牌坊的制造发展趋势。

当前不锈钢市场竞争非常激烈，对于冷轧薄板，产品精度和性能只是一个最基本的要求，竞争更多地集中在钢板表面质量和板形，因此板形平整的关键设备――平整机，在不锈钢生产中扮演着越来越重要的角色。“工欲善其事，必先利其器”，准确地了解和掌握平整机设备技术的发展并合理组合应用，才能生产出高质量的不锈钢板。当前计算机的电气传感、检测及控制技术不断推陈出新，带动着平整机设备技术向“精确、高效、快速”方向迅速发展。良要表现在以下几方面：

1、平整机三大闭环控制技术

张力控制、延伸率控制和压力（平整力）控制是平整机关键的三大闭环控制技术。

1.1 张力控制技术

张力的稳定对板形平整质量是非常重要的，特别是平整0.6mm以下的钢板，张力的波动对平整质量影响很大，还极易造成断带。一般的办法是通过电机扭矩计算得出间接张力，误差往往比较大；目前先进的平整机广泛地借鉴长线机组的张力辊技术，在回转辊上安装张力计，直接检测钢带张力。新兴技术条件下，匀速状态钢带张力精度可达±1.5%，加减速段张力精度为±3%。

1.2 延伸率控制精度

平整机的带钢张力非常大，可使钢板沿运行方向产生一定的拉伸延展。延伸率是通过检测平整机进出口钢带的速度差计算得出的，不锈钢冷轧后平整工艺延伸率一般在0.5-2.5%，这样小的数值要求必须准确地检测两个速度极微小的变化，并可迅速响应，因此延伸率的检测控制精度至关重要。一般的方法是回转辊上安装脉冲编码器检测两侧的速度，延伸率控制精度为±10%，为了提高钢带头尾加减速段的控制精度，新兴技术采用非接触式激光测速仪，整体控制精度可达±0.1%叠加。

1.3 三个闭环中间的相互匹配

恒张力控制是基础，张力的平稳对于任何钢种的平整都是需要的，一般情况下张力都围绕设定值保持恒定。另外两种控制一延伸率控制和压力（平整力）控制不可能同时保持恒定，延伸率的恒定是在过程中通过动态调整平整力的大小获得的，而恒平整力的保持则以牺牲延伸率的稳定为代价，延伸率随钢带某些区段性能的波动而波动。

2、板形控制技术

2.1 液压弯辊技术的应用

由于冷轧不锈钢薄板规格和品种多种多样，要求柔性化组织生产，需要经常调整平整辊的辊形凸度。平整辊的凸度是在轧辊磨床上磨制而成的，为此需要推辊、吊运、磨削和装配等等，很耽误时间。现在世界上一些公司开始将液压弯辊技术运用在平整机上，利用液压力使辊子弯曲产生凸度（或凹度），以实现在线辊形调整，这样既节省了磨辊换辊的时间和成本，又便于灵活机动地组织生产。

2.2 平整辊的倾斜控制

“单边浪”是待平钢卷存在最多的问题，即钢卷的一边过松或过紧。平整钢卷时一般是由操作人员在线人为地增加或减少一侧的平整压力，但这往往使总平整力发生变化，破坏了控制系统原有的平衡。现代平整机控制技术增加了“倾斜”控制，以维护单调时总平整力的恒定。当操作人员看到运行钢带的单边浪时，操作设备增加一边的液压压下力，与此同时计算机自动控制另一边压下油缸减少相同数量的压下力。

2.3 综合应用

以上弯辊控制和倾斜控制技术联合构成钢板的板形控制，一般是开环人工调整。高档的平整机还装有板形仪，把上述两种控制方式转化为闭环控制，减少了人为操作误差，大幅度提高了板形质量。

表

如上对比表，与轧机的板形闭环控制技术AFC有异曲同工之处。

3、主传动方式比较

平整机上下辊主传动方式一般分两种：下辊单传动和上下辊双传动。作者曾收集了世界上1985-2000年的平整机资料，在总共43台不锈钢两辊离线冷轧平整机中，采用单传动方式的有24台，双传动方式的有19台，基本上旗鼓相当。两种传动方式各有千秋，但近年来双传动方式更多一些。

单传方式一般都是下辊主传动，上辊辅传动，由于是一辊传动而另一辊被动，一般对上下辊之间的辊径差无严格要求，可自由方便地配辊，有利于磨辊和辊系管理。但也有不足，当钢带加减速，特别是紧急停车时，下辊较大的转动惯量可能会对钢带表面产生一些极细微的擦痕。

双传动方式上下辊以两个相同功率的电机单独和同时传动，没有被动跟着转的辊子。现代控制技术发展已经非常完善，可保证上下辊线速度绝对同步，不会在钢板表面产生擦痕，表面质量更好。但另一方面双传动对磨辊和辊系管理有更高的要求：辊子需成对磨削，上下辊之间的辊径差一般不大于5mm，辊子一般要成对使用，不能互配；另外还必须准确测量平整辊的实际直径，输入计算机进行识别控制。总之，双传动方式虽然技术上先进，但要求具备较高的管理水平和达到较高的技术熟练程度。

另外还有一种介于两者之间的折中方案：使用同一台电机和减速机，减速机输出两根接轴同时传动上下辊。上辊传动有气动抱闸离合，与控制系统相连，根据扭矩大小和使用要求自动实现主动和被动的切换。

4、清洁生产技术

冷轧不锈钢特别强调钢带表面效果和质量，对钢带和平整辊的清洁程度要求很严格。

钢带在进入平整辊之前，表面不得有任何杂质和灰尘。为满足这一要求，平整机入口处设有一对马毛辊加真空吸附装置，可有效地清理钢带表面上的杂物，这对于空气粉尘污染较高的地区尤为适用。而在南方夏季潮热环境下，蚊虫较多，钢带清理装置也非常有意义。

为及时清理平整辊上的杂质，平整辊在线抛光装置也有许多新发展。

5、其他热点问题――机架牌坊

平整机机架牌坊，包括轧机牌坊，大多为铸钢结构。但最近有个别制造厂家推出了新的制造工序流程：铸坯――初轧――切割成形――机加工，据说可显著降低制造成本。众所周知，任何新的方法必须有强有力的理论支撑和大量的实验应用检验，笔者对此新方法抱有谨慎态度，认为还需仔细研究探讨。铸钢件机架抗拉强度可达到390N/mm²以上，内部应力均匀，弹性模数大，具有承受大载荷后不会发生弹性变形的特点，而初轧坯的金相结构较为复杂，特别是高温切割后应力不好释放，另外承受大载荷时容易发生弹性变形，“橡皮筋”现象是机架牌坊最忌讳的。

综上所述，近年来冷轧不锈钢平整机设备有较大的发展，人们必须紧跟科技步伐，学习、掌握并融会贯通新知识，追踪技术发展的脉搏，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献

SUNDWIG平整机引进项目技术资料。