1. 概述
板坯側(cè)壓定寬機(jī)（Slab Sizing Press，簡(jiǎn)稱定寬機(jī)）作為熱軋主要的調(diào)寬設(shè)備，在鍛壓狀態(tài)下對(duì)板坯全長(zhǎng)進(jìn)行大的板坯寬度軋制，通過(guò)一道次壓下，最大寬度壓下量可達(dá)350mm；而立輥軋機(jī)在碾壓狀態(tài)下對(duì)板坯進(jìn)行軋制，經(jīng)過(guò)1~5個(gè)道次的軋制，側(cè)壓量最大不超過(guò)100mm。作為水平軋機(jī)前面附設(shè)的立輥軋機(jī)只起微量側(cè)壓和實(shí)現(xiàn)寬度自動(dòng)控制(AWC)的作用，采用效率更高的定寬機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)寬度壓下。
由于定寬壓力機(jī)對(duì)板坯是在鍛壓狀態(tài)下進(jìn)行軋制的，其金屬的變形狀態(tài)與立輥軋機(jī)截然不同，因此定寬壓力機(jī)軋出的坯料前后切頭切尾損耗小，即由過(guò)去的0.6%~0.7%減少到0.2%~0.3%，通過(guò)減少魚尾大大提高了鋼材的收得率[1]。另外，由于定寬壓力機(jī)的寬度調(diào)節(jié)量大而廣，這不僅增加了板坯連鑄機(jī)平均澆鑄寬度，而且為板坯連鑄機(jī)的澆鑄寬度由50mm加大到200mm，減少了連鑄板坯寬度規(guī)格的種類，大大提高了板坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力和效果，同時(shí)對(duì)板坯連鑄機(jī)的穩(wěn)定操作起到了絕對(duì)作用。
2. 工藝描述
定寬機(jī)位于除鱗箱（HSB）和R1粗軋機(jī)之間。加熱爐送出的經(jīng)除鱗后板坯，通過(guò)定寬機(jī)前輥道運(yùn)送到定寬機(jī)前側(cè)導(dǎo)板；然后由定寬機(jī)前側(cè)導(dǎo)板完成水平對(duì)中；再由輥道電機(jī)、入口和出口夾送輥及入口和出口導(dǎo)輥傳送板坯進(jìn)入并通過(guò)擠壓室，最后擠壓完成定寬的板坯經(jīng)由定寬機(jī)后輥道向下游傳送。在板坯經(jīng)過(guò)擠壓室的過(guò)程中，大側(cè)壓定寬機(jī)對(duì)板坯的側(cè)壓是靠?jī)蓚€(gè)對(duì)稱運(yùn)動(dòng)的錘頭模塊對(duì)板坯的連續(xù)側(cè)壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)板坯的調(diào)寬和板坯頭尾的板形調(diào)節(jié)。錘頭模塊與板坯的接觸面為平面，這就相當(dāng)于用輥徑為無(wú)窮大的立輥對(duì)板坯進(jìn)行側(cè)壓。
3. 定寬機(jī)控制系統(tǒng)組成
首鋼京唐1580熱軋定寬機(jī)控制系統(tǒng)采用GE公司PAC RX7i CPE040 CPU，主柜框架模擬量功能模塊采用基于VME總線的MEN公司第三方模板，數(shù)字量模板采用GE公司PAC RX7i的；遠(yuǎn)程柜采用GE公司VersaMax I/O站系統(tǒng)，每個(gè)VersaMax I/O站框架系統(tǒng)最多容納8塊功能模塊。主要完成的工藝功能有高壓水坯料除鱗、坯料輸送和夾送、坯料對(duì)中、坯料定寬壓力平衡、錘頭更換以及工藝水冷卻等。
PAC RX7i主柜和VersaMax I/O遠(yuǎn)程柜及傳動(dòng)裝置采用PROFIBUS-DP網(wǎng)通訊，PAC RX7i主柜與一級(jí)（L1）畫面服務(wù)器、二級(jí)（L2）服務(wù)器之間采用內(nèi)存映像網(wǎng)。定寬機(jī)控制系統(tǒng)的配置拓?fù)鋱D如圖1所示。
圖1.定寬機(jī)系統(tǒng)配置拓?fù)鋱D
4. 定寬機(jī)控制系統(tǒng)主要功能
4.1 定寬機(jī)的工作模式
1) 直通方式
定寬機(jī)的直通方式是指定寬機(jī)的主電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，坯料由定寬機(jī)前后輥道、前后導(dǎo)輥和前后夾送輥直接傳送過(guò)定寬機(jī)，而板坯的寬度上不經(jīng)受擠壓，沒(méi)有任何變形。
2) 定寬方式
定寬機(jī)的定寬方式是指定寬機(jī)的前、后輥道和入口、出口夾送輥以步進(jìn)的運(yùn)動(dòng)方式夾送坯料通過(guò)定寬機(jī)的擠壓室，在擠壓室內(nèi)板坯經(jīng)過(guò)主電機(jī)帶動(dòng)的錘頭擠壓。擠壓模式中，依照入口和出口夾送輥停止時(shí)壓下電機(jī)是否改變其行程而又劃分為短行程模式和等寬模式。
短行程模式是指板坯頭部通過(guò)錘頭時(shí)壓下電機(jī)的行程逐步減小，而板坯尾部通過(guò)錘頭時(shí)，側(cè)壓電機(jī)的行程逐步增大；等寬模式是指板坯通過(guò)錘頭時(shí)壓下電機(jī)的行程始終保持不變。
4.2輥道和夾送輥的速度控制
輥道和夾送輥的速度有4種，分別是除鱗速度、送鋼速度、定寬速度和跟隨速度。
(1) 除鱗速度
除鱗速度是指帶鋼坯料在出爐輥道上啟動(dòng)向下游運(yùn)鋼時(shí)，除鱗箱前輥道、除鱗輥道和定寬機(jī)前輥道以0.7m/s的速度運(yùn)送帶鋼坯料進(jìn)入和通過(guò)除鱗箱。值得一提的是除鱗前輥道處的熱檢檢測(cè)到帶鋼坯料鋼頭進(jìn)入除鱗前輥道時(shí)，為了避免出爐輥道因負(fù)荷增大跳閘，需要降速到除鱗速度。
(2) 送鋼速度
送鋼速度是指帶鋼坯料在定寬機(jī)前側(cè)導(dǎo)板對(duì)中后，鋼坯進(jìn)入定寬機(jī)擠壓室時(shí)的速度。當(dāng)定寬模式是直通模式時(shí)，定寬機(jī)前、后輥道以送鋼速度將帶鋼送入和送出定寬機(jī)的擠壓室；當(dāng)定寬模式是擠壓模式時(shí)，定寬機(jī)前、后輥道以送鋼速度將帶鋼送人擠壓室，并將帶鋼坯料的鋼頭停在距錘頭中心線856mm處。
(3) 定寬速度
定寬速度是指帶鋼坯料定寬機(jī)工作在擠壓模式時(shí)，帶鋼通過(guò)擠壓室的速度，定寬速度的波形是周期的三角波波形。定寬機(jī)前輥道、定寬機(jī)入口夾送輥、定寬機(jī)出口夾送輥和定寬機(jī)后輥道，根據(jù)單步步距參數(shù)的設(shè)定，依據(jù)定寬機(jī)入口或出口下夾送輥傳動(dòng)軸上的碼盤對(duì)坯料的跟蹤，在定寬機(jī)主電機(jī)偏心軸處于空閑角度范圍內(nèi)完成設(shè)定步距帶鋼的精確輸送。
(4) 跟隨速度
跟隨速度是指定寬機(jī)出口輥道熱檢檢得帶鋼坯料通過(guò)定寬機(jī)的出口夾送輥后，定寬機(jī)的后輥道跟隨R1軋機(jī)設(shè)定的速度送鋼。當(dāng)R1前輥道熱檢檢得帶鋼坯料進(jìn)入R1前輥道后，定寬機(jī)后輥道停止以跟隨速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.3 定寬機(jī)主電機(jī)的控制
主電機(jī)通過(guò)連續(xù)的偏心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)錘頭滑架作垂直于帶鋼的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)帶鋼的寬度進(jìn)行擠壓，使帶鋼達(dá)到設(shè)定的出口寬度，滿足粗軋區(qū)寬度的大壓下量調(diào)節(jié)。
當(dāng)帶鋼到達(dá)入口夾送輥前500mm處停止，側(cè)導(dǎo)板開(kāi)始對(duì)中時(shí)，主電機(jī)開(kāi)始以設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并且在擠壓帶鋼的過(guò)程中保持勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)帶鋼尾部離開(kāi)出口導(dǎo)輥，主電機(jī)在完成一周期旋轉(zhuǎn)，之后自動(dòng)定位停止在換錘頭角度即180度角度，直至下塊板坯到來(lái)。主電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)偏心軸旋轉(zhuǎn)在20°與240°之間，板坯通過(guò)位置控制前移一次，當(dāng)偏心軸旋轉(zhuǎn)在248.6°與360°之間，錘頭擊打板坯完成定寬，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖2所示。
圖2. 定寬機(jī)主電機(jī)偏心軸運(yùn)動(dòng)示意圖
4.4 錘頭機(jī)械壓下電機(jī)控制
錘頭機(jī)械壓下電機(jī)是用來(lái)根據(jù)定寬機(jī)出口要求的帶鋼寬度預(yù)調(diào)節(jié)錘頭的開(kāi)口度，使通過(guò)定寬機(jī)的帶鋼本體達(dá)到合適的寬度。當(dāng)投入短行程控制時(shí)，壓下螺絲根據(jù)帶鋼跟蹤檢測(cè)帶鋼頭部和尾部到達(dá)錘頭，由二級(jí)下發(fā)頭尾最多各5次短行程數(shù)據(jù)（包括距帶鋼頭部或尾部距離，短行程的偏移量），控制錘頭壓下電機(jī)調(diào)節(jié)開(kāi)口度。頭部短行程開(kāi)口度由大逐漸縮小，尾部短行程開(kāi)口度由小逐漸放大，以避免帶鋼頭尾的形狀出現(xiàn)舌形，保證帶鋼同板寬度一致。
4.5 夾送輥的位置與壓力控制
定寬機(jī)入口夾送輥和出口夾送輥，與定寬機(jī)前輥道配合用于精確傳送帶鋼坯料進(jìn)入和通過(guò)定寬機(jī)擠壓室，實(shí)現(xiàn)錘頭對(duì)坯料的逐段擠壓。
在板坯未進(jìn)入夾送輥前，入口夾送輥和出口夾送輥以?shī)A送輥的輥縫為控制對(duì)象通過(guò)PI調(diào)節(jié)控制伺服閥先導(dǎo)閥和伺服閥自動(dòng)定位到L2服務(wù)器設(shè)定的輥縫；當(dāng)板坯通過(guò)導(dǎo)輥后，根據(jù)軋制工藝要求，夾送輥以液壓缸的作用壓力為控制對(duì)象，通過(guò)PI調(diào)節(jié)控制伺服閥先導(dǎo)閥和伺服閥的PI控制入口上夾送輥和出口上夾送輥?zhàn)詣?dòng)定位到目標(biāo)壓力。
4.6 導(dǎo)輥的位置與壓力控制
定寬機(jī)入口導(dǎo)輥和出口導(dǎo)輥，與入口夾送輥和出口夾送輥配合用于精確傳送帶鋼坯料進(jìn)入和通過(guò)定寬機(jī)擠壓室，實(shí)現(xiàn)錘頭對(duì)坯料的逐段擠壓。
在板坯未進(jìn)入導(dǎo)輥前，入口上導(dǎo)輥和出口上導(dǎo)輥以導(dǎo)輥的輥縫為控制對(duì)象通過(guò)PI調(diào)節(jié)控制伺服閥先導(dǎo)閥和伺服閥自動(dòng)定位到L2服務(wù)器設(shè)定的輥縫；當(dāng)板坯通過(guò)導(dǎo)輥后，根據(jù)軋制工藝要求，導(dǎo)輥以液壓缸的作用壓力為控制對(duì)象，通過(guò)PI調(diào)節(jié)控制伺服閥先導(dǎo)閥和伺服閥的PI控制入口上導(dǎo)輥和出口上導(dǎo)輥?zhàn)詣?dòng)定位到目標(biāo)壓力。
5. 結(jié)束語(yǔ)
京唐1580熱軋定寬機(jī)控制系統(tǒng)，針對(duì)德國(guó)德馬克-西馬克公司的大壓力側(cè)壓定寬機(jī)械設(shè)備和定寬工藝，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)定寬機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)，滿足了高精度、大壓下和高效率等的工藝控制要求。
[1]韓春英 趙蔚 蘇兆發(fā) 雷智穎 熱連軋工藝中定寬壓力機(jī)的性能特點(diǎn) 鞍鋼技術(shù) 2000.7
[2]王昭東 王國(guó)棟 張強(qiáng)等 熱連板帶的控寬和調(diào)寬技術(shù) 鋼鐵研究 1992.11
