CN114130825B - 极薄料卷芯去套筒卷取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极薄料卷芯去套筒卷取方法，涉及轧钢领域，解决极薄料卷芯容易出现卷形缺陷的问题。本发明采用的技术方案是：极薄料卷芯去套筒卷取方法，极薄料在焊缝及焊缝两侧的轧制得到一段带头段，再进行卷取并形成卷芯，带头段的厚度大于极薄料的产品厚度，带头段形成相当于套筒的结构，避免极薄料卷芯出现扁卷、心形卷、卷芯溢出和塔型等卷形缺陷。通过对焊缝控制过程和变规格过程的具体控制，包括焊缝控制过程的厚度的设定、机架速度设定和变规格过程速度的设定，使带头段的厚度和长度达到一个固定值，使轧制过程更加精准和稳定。本发明适用于厚度较薄需要强化卷芯的极薄料产品的去套筒卷取。

Description

极薄料卷芯去套筒卷取方法

技术领域

本发明属于轧钢领域，具体涉及一种极薄料卷芯去套筒卷取方法。

背景技术

极薄料产品包括普板、镀锌板、彩涂板、冷硬卷等，冷硬卷直接包装交货，其他产品均为中间过渡产品，还要经过后续工序再次加工。

在极薄料的生产过程中，由于带头较薄，卷芯容易内陷造成扁卷或心形卷的卷形缺陷问题。为了避免出现扁卷和心形卷，通常在卷芯内圈增加套筒，通过套筒对卷芯进行支撑。对于单卷较轻的极薄料，一般选用纸质套筒；对于单卷较重的极薄料，一般选用纯钢套筒。例如，酸轧线卷重大约17吨/卷，卷取张力大，只能使用纯钢套筒才能达到强度要求。纸质套筒成本低，但使用条件的限制较大，例如普板因为要进罩式炉退火不能使用纸质套筒。通过纯钢套筒对极薄料的内圈进行支撑，在使用过程中仍然出现造成钢卷塔型；而且，纯钢套筒自身成本高，还涉及纯钢套筒的回收问题。因此，轧机卷曲时增加套筒的使用效果并不好。

发明内容

本发明提供一种极薄料卷芯去套筒卷取方法，解决极薄料卷芯容易出现卷形缺陷的问题。

本发明解决上述问题采用的技术方是：极薄料卷芯去套筒卷取方法，极薄料在焊缝及焊缝两侧的轧制得到一段带头段，再进行卷取并形成卷芯，带头段的两端分别平滑地过渡至极薄料的产品厚度，带头段的厚度大于极薄料的产品厚度。

具体的：带头段的长度为6～8m，或者带头段在卷芯缠绕4～5圈。

具体的：带头段的厚度是极薄料的产品厚度的2.0～2.5倍。

进一步的是：极薄料原料由四个机架的HC轧机进行轧制最终形成带头段，再进行卷取。

具体的：HC轧机沿轧制顺序依次为1#机架、2#机架、3#机架和4#机架，焊缝控制过程的起点标记为A点、终点标记为B点，变规格过程的起点标记为C点、终点标记为D点，A点和D点之间分别为焊控过渡区AB段、焊控延时区BC段和变规格过渡区CD段，焊缝处于焊控延时区BC段；极薄料在焊缝控制过程前为规程Ⅰ，在变规格过程后为规程Ⅱ。

焊缝控制过程的厚度为：3#机架的焊控目标厚度h′₃为：h′₃＝h₃+ξ·ln(H₀/h₄)，式中：h₃为3#机架的出口厚度，ξ为经验系数，取值0.25～0.30，H₀为极薄料原料的厚度，h₄为4#机架的出口厚度。

1#机架、2#机架和3#机架的机架速度按表1进行设定。

表1 1#～3#机架的机架速度

表1中的各符号含义分别为：h_i,j为i机架规程j的设定厚度；h′_i为i机架焊控目标厚度；V_i,(j)为i机架的第j次轧辊设定速度；f_i,(j)为i机架规程j的前滑值；f_i,int为i机架中间规程前滑值。

4#机架在规程Ⅰ时的入口钢速度v_H4,I为：式中：v_4,I为4#机架规程Ⅰ轧辊线速度；f_4,I为4#机架规程Ⅰ前滑值；h_4,I为4#机架规程Ⅰ出口厚度；H_4,I为4#机架规程Ⅰ入口厚度。

进一步的是：变规格过程的速度：式中：V_DPC为4#机架的变规格速度；L_st为机架间距；l_s机架间预留的安全长度；t_AB＝max(t_AB,ΔV(i,j)，t_AB,ΔS(i,j))；t_CD＝max(t_CD,ΔV(i,j)，t_CD,ΔS(i,j))；t_AB,ΔV(i,j)为焊控过渡区经过i机架的时间；t_AB,ΔS(i,j)为焊控过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t_CD,ΔV(i,j)为变规格过渡区经过i机架的时间；t_CD,ΔS(i,j)为变规格过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t'为焊控延时区经过单个机架的轧制时间。

实际生产中V_DPC一般选择120m/min左右即可满足生产要求，故在满足上式限制条件的情况下，可以适当延长t_AB和t_CD，以减缓过渡区的斜率从而减小张力波动。

本发明的有益效果是：极薄料在焊缝及焊缝两侧的轧制得到一段带头段，再进行卷取并形成卷芯，带头段形成相当于套筒的结构，避免极薄料卷芯出现扁卷、心形卷、卷芯溢出和塔型等卷形缺陷。本发明采用去套筒卷取模式，避免了大量纯钢套筒备件成本，提高了钢卷的成材率并创造了较高的经济效益。通过对焊缝控制过程和变规格过程的具体控制，使带头段的厚度和长度达到一个固定值，使轧制过程更加精准和稳定。

附图说明

图1是本发明中焊缝控制过渡区及变规格过渡区的示意图。

附图说明：h_I为规程Ⅰ厚度；h_II为规程Ⅱ厚度；h'为焊控目标厚度；A为焊控启动点；B为焊控结束点；C为变规格启动点；D为变规格结束点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明极薄料卷芯去套筒卷取方法，极薄料在焊缝及焊缝两侧的轧制得到一段带头段，再进行卷取并形成卷芯，带头段的两端分别平滑地过渡至极薄料的产品厚度，带头段的厚度大于极薄料的产品厚度。带头段为增厚段，带头段的厚度是极薄料的产品厚度的2.0～2.5倍。例如，在轧制0.33mm规格的极薄料时，要求带头段厚度达到0.6mm以上。极薄料分卷后，带头段形成与套筒等效的结构，避免极薄料卷芯出现卷形缺陷。带头段的厚度和长度最终达到一个固定值，例如带头段的长度为6～8m，带头段在卷芯缠绕4～5圈。极薄料原料经过多次轧制最终形成具有带头段的带状极薄料。例如，极薄料原料由四个机架的HC轧机进行轧制形成带头段，再进行卷取。

为了使极薄料通过轧制准确、稳定地形成带头段，下面以四个机架的HC轧机为例，对轧制的控制过程进行具体说明。

HC轧机沿轧制顺序依次为1#机架、2#机架、3#机架和4#机架。如图1所示，焊缝控制过程的起点标记为A点、终点标记为B点，焊缝控制过程从A点开始至B点结束；变规格过程的起点标记为C点、终点标记为D点，变规格过程从C点开始至D点结束。A点和D点之间分别为焊控过渡区AB段、焊控延时区BC段和变规格过渡区CD段，焊缝处于焊控延时区BC段。BC段为焊控延时区，为确保焊缝正好处于极薄料，例如带钢的最厚处，B点的确定一般应稍提前于焊缝，而C点则应较焊缝稍滞后。极薄料在焊缝控制过程前为规程Ⅰ，在变规格过程后为规程Ⅱ。

本发明控制并适当延长焊控延时区BC段的时长，使C点接近D点，从而延长带头段的长度。为了准确控制轧制过程，AD段的长度不能大于机架间距。

由于带钢轧制中最后两个机架间的单位张力一般设定最大，因此对于4机架的HC轧机而言，焊断发生在3#机架后的频率最高，故焊缝增厚主要考虑焊缝在通过3#机架后所能达到的厚度。同时，为了减少下一卷钢带头的厚度超差长度，焊缝在经过增厚后还必需及时将厚度调节至下一规程的设定值，因此焊缝区域的带钢在经过焊缝控制过程的增厚及变规格过程的调整后，将形成如图1所示的形状。

焊缝控制过程的厚度的设定

根据上述分析可知，焊缝控制过程仅需考虑至3#机架，因此应首先确定3#机架的焊控目标厚度。3#机架的焊控目标厚度h′₃为：h′₃＝h₃+ξ·ln(H₀/h₄)，式中：h₃为3#机架的出口厚度，ξ为经验系数，取值0.25～0.30，H₀为极薄料原料的厚度，h₄为4#机架的出口厚度。

4#机架为成品机架，4#机架的焊控目标厚度h'₄基于焊缝通过时4#机架入口速度保持不变的原则进行计算确定。

4#机架在轧制的规程Ⅰ时的入口带钢速度v_H4,I为：式中：v_4,I为4#机架规程Ⅰ轧辊线速度；f_4,I为4#机架规程Ⅰ前滑值；h_4,I为4#机架规程Ⅰ出口带钢厚度；H_4,I为4#机架规程Ⅰ入口带钢厚度。当焊缝通过时4#机架入口带钢速度要求保持不变，即：

在变规格速度一定的情况下，v'₄＝v_4,I，则：

上式右端为已知，令其等于m，则有：

上式的求解方法为：先令h'₄的初始值为通过设定模型计算出f′₄，然后运用迭代法即可求出h'₄，在给定精度<0.001的情况下迭代次数一般少于4次。

考虑到焊缝可能变规格，上式中的H₀、h₃、h₄均采用规程Ⅰ和规程Ⅱ中厚度较小的规程设定值，如果计算出的h'₃≤h_3,I(h_3,I为当前轧制规程Ⅰ的3#机架出口厚度)，则不执行焊缝控制功能。否则，再按照一定的压下分配方式确定焊缝通过1#机架和2#机架的出口厚度。分配的要点是h'₁尽可能厚，目的是为了减少2#机架、3#机架的辊缝调节量，以减轻张力控制的难度。

4#成品机架的焊缝厚度如果达不到设定要求，比如：在在轧制0.33mm规格的极薄料时，要求带头段厚度达到0.6mm以上，则可以附加一个经验辊缝值到1#机架参与控制，2#～4#机架依次按40％、30％、20％递减，达到增厚目的。

机架速度设定

从1#机架焊控开始至4#机架变规格结束期间，只有1#、2#、3#机架速度存在过渡变化，而4#机架的速度将直接从规程Ⅰ过渡到规程Ⅱ。当变规格过渡区离开4#机架后，通过速度调节使整个机组同步升速到规程Ⅱ的轧制速度，具体与动态变规格逆流法速度设定计算方法一致。1#机架、2#机架和3#机架的机架速度按表1进行设定，本处不再复述。

变规格过程速度的设定

考虑到AD段的带钢长度在通过2#机架后不能长于机架间距，需要限制轧机的变规格(焊缝)速度。变规格过程的速度：式中：V_DPC为4#机架的变规格速度；L_st为机架间距；l_s机架间预留的安全长度；t_AB＝max(t_AB,ΔV(i,j)，t_AB,ΔS(i,j))；t_CD＝max(t_CD,ΔV(i,j)，t_CD,ΔS(i,j))；t_AB,ΔV(i,j)为焊控过渡区经过i机架的时间；t_AB,ΔS(i,j)为焊控过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t_CD,ΔV(i,j)为变规格过渡区经过i机架的时间；t_CD,ΔS(i,j)为变规格过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t'为焊控延时区经过单个机架的轧制时间。

实际生产中V_DPC一般选择120m/min左右即可满足生产要求，故在满足上式限制条件的情况下，可以适当延长t_AB和t_CD，以减缓过渡区的斜率从而减小张力波动。

本发明以焊缝控制轧制原理为依据，在焊缝自动控制功能的基础上提出了卷芯增厚卷取技术，该功能是可选择的，只针对厚度较薄需要强化卷芯的极薄料产品。对焊缝进行人工或自动控制均需大幅调节1#机架的辊缝。自动控制可以较好地解决1#机架的辊缝变化量太大导致的出口张力波动过大的问题，而且厚度超差长度明显降低。

Claims (4)

1.极薄料卷芯去套筒卷取方法，其特征在于：极薄料在焊缝及焊缝两侧的轧制得到一段带头段，再进行卷取并形成卷芯，带头段的两端分别平滑地过渡至极薄料的产品厚度，带头段的厚度大于极薄料的产品厚度；极薄料原料由四个机架的HC轧机进行轧制最终形成带头段，再进行卷取，HC轧机沿轧制顺序依次为1#机架、2#机架、3#机架和4#机架，焊缝控制过程的起点标记为A点、终点标记为B点，变规格过程的起点标记为C点、终点标记为D点，A点和D点之间分别为焊控过渡区AB段、焊控延时区BC段和变规格过渡区CD段，焊缝处于焊控延时区BC段；极薄料在焊缝控制过程前为规程Ⅰ，在变规格过程后为规程Ⅱ；

焊缝控制过程的厚度为：3#机架的焊控目标厚度h′₃为：h′₃＝h₃+ξ·ln(H₀/h₄)，式中：h₃为3#机架的出口厚度，ξ为经验系数，取值0.25～0.30，H₀为极薄料原料的厚度，h₄为4#机架的出口厚度；

1#机架、2#机架和3#机架的机架速度按表1进行设定；

表1 1#～3#机架的机架速度

表1中的各符号含义分别为：h_i,j为i机架规程j的设定厚度；h′_i为i机架焊控目标厚度；V_i,(j)为i机架的第j次轧辊设定速度；f_i,(j)为i机架规程j的前滑值；f_i,int为i机架中间规程前滑值；

4#机架在规程Ⅰ时的入口钢速度v_H4,I为：式中：v_4,I为4#机架规程Ⅰ轧辊线速度；f_4,I为4#机架规程Ⅰ前滑值；h_4,I为4#机架规程Ⅰ出口厚度；H_4,I为4#机架规程Ⅰ入口厚度；4#机架的焊控目标厚度h′₄基于焊缝通过时4#机架入口速度保持不变的原则进行计算确定；

变规格过程的速度：式中：V_DPC为4#机架的变规格速度；L_st为机架间距；l_s机架间预留的安全长度；t_AB＝max(t_AB,ΔV(i,j)，t_AB,ΔS(i,j))；t_CD＝max(t_CD,ΔV(i,j)，t_CD,ΔS(i,j))；t_AB,ΔV(i,j)为焊控过渡区经过i机架的时间；t_AB,ΔS(i,j)为焊控过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t_CD,ΔV(i,j)为变规格过渡区经过i机架的时间；t_CD,ΔS(i,j)为变规格过渡区经过i机架的辊缝调节时间；t′为焊控延时区经过单个机架的轧制时间。

2.如权利要求1所述的极薄料卷芯去套筒卷取方法，其特征在于：带头段的长度为6～8m，或者带头段在卷芯缠绕4～5圈。

3.如权利要求1所述的极薄料卷芯去套筒卷取方法，其特征在于：带头段的厚度是极薄料的产品厚度的2.0～2.5倍。

4.如权利要求1、2或3所述的极薄料卷芯去套筒卷取方法，其特征在于：V_DPC的取值为120m/min。