邯钢冷轧薄板工程施工技术总结 - 图文

邯钢冷轧薄板工程

施 工 技 术 总 结

目 录

一、工程概况

二、主要技术参数及生产工艺流程

1、工艺技术参数 2、酸轧生产线工艺流程 三、酸洗线生产工艺

1、带钢酸洗的意义 2、氧化铁皮的产生及构成 3、酸洗工艺及检测控制 ① 设备布置 ② 酸洗介质选择 ③ 酸洗原理及方法 四、轧机区生产工艺

1、轧机区设备介绍 ① 设备布置 ② CVC轧机简介 ③ 轧机区检测仪表介绍 2、产品质量控制 ① 质量控制目标 ② 原料控制 ③ 板带厚度控制 a、影响产品厚度的因素 b、产品厚度控制措施 ④ 板带平直度控制

a、板形控制的目的及板形缺陷 b、影响带钢平直度的因素 c、板形控制措施 3、压下规程的制定

4、目前存在的主要问题及建议改进措施 五、酸轧生产线应用的主要新技术介绍 六、结束语

邯钢冷轧薄板工程

酸洗连轧线生产工艺简介

一、工程概况

邯钢130万吨冷轧薄板工程是国家“十五”规划中的重点建设项目之一，也是邯钢为调整自身产品结构、进一步发挥邯钢CSP的优势，开发高附加值的板材深加工产品，增强企业的竞争实力，以适应市场经济新变化而迈出的具有里程碑意义的重要一步。在整个冷轧工程中处于中心地位的酸洗连轧生产线，整体工艺技术从德国西马克·德马格（SMS—Demag）公司全套引进。其电气控制技术则采用具有高精度、低谐波的交流电机变频调速，全数字控制系统及多级计算机控制系统，并主要选用了具有世界先进水平的德国西门子（SIEMENS）公司的电气传动及控制装置，其控制精度高、动态响应快，并具有故障诊断和报警功能，调试维修也十分方便。在该生产线中，采用了一系列的新技术和新工艺，尤其是它的超浅槽紊流酸洗工艺和CVC+ 轧机的厚度与板形控制技术，都代表了当今世界冷轧生产工艺技术的前沿，具有二十世纪九十年代末期的国际先进水平。对我们而言，自上世纪七十年代建设武钢一米七冷轧工程以来，时隔二十多年，我们再建设一条类似的生产线，无论是其工艺技术，还是建设的复杂程度与先前都早已不可同日而语。认真地加以分析、比较和总结，对提高我们的施工水平将会大有帮助。结合工作实际，本人对该生产线的酸洗和连轧工艺作一个简单的介绍。

二、主要技术参数及生产工艺流程

2.1 工艺技术参数

表1 (原料与产品规格)： 原 料 产 品

表2 (生产线速度)：

入 口 段 工 艺 段 切 边 段 轧 机 段

表3（活套存储能力）： 入 口 活 套 1# 出口活套 2# 出口活套

要求长度 （m） 466 187 259 有效长度 安装长度 （m） （m） 504 230 287 546 256 316 活套车速度（m/min） 125（max） 110（max） 125（max） 活套车移动距离（m） 126 115 143.5 最大生产速度 650 m/min 220 m/min 240 m/min 1250 m/min 加、减速度 0.9 m/s2 0.3 m/s2 0.33 m/s2 穿带速度 60 m/min 60 m/min 甩尾速度 120 m/min 分卷速度 250 m/min 厚 度 （mm） 1.8 ~ 5.0 0.25 ~ 2.0 宽 度 （mm） 930 ~ 1680 900 ~ 1665 钢 卷 直 径（ mm ） 最大外径 Φ2050 Φ2000 内 径 Φ760 Φ610 最大卷重 （ t ） 33.6 33.3 2.2 酸轧生产线的工艺流程如下：

上料 → 开卷 → 矫直 → 切头 → 焊接 → 1# 纠偏 → 1# 入口活套 → 2# 、3# 纠偏 → 拉弯破

鳞 → 酸洗 → 漂洗 → 干燥 → 4# 纠偏 → 1# 出口活套 → 5# 、6# 纠偏 → 切边、检查 → 2# 出口活套 → 7# 、8# 纠偏→ 五连轧机 → 卷取 → 称重 → 打捆

流程示意图如下：

三、酸洗线生产工艺

3.1 带钢酸洗的意义

冷轧生产都是以热轧带钢为原料，而热轧带钢由于其在高温轧制过程中，大面积地与空气中的氧气接触，其表面不可避免地产生一层薄而致密且粘附牢固的坚硬氧化皮。这层氧化皮不仅增加了热轧产品的损耗，而且由于其包覆，也掩盖了热轧产品的一些表面质量缺陷。热轧成品卷在进行冷轧前，必须首先去除掉覆盖在带钢表面的氧化皮。如果不去除而是直接轧制，坚硬的氧化皮就有可能被压入到带钢的基体中去，而影响产品的使用性能，甚至造成废品。同时，坚硬的氧化皮还有可能在轧制过程中划伤价格昂贵的轧辊，缩短设备的使用寿命，造成生产成本的增加。

3.2 氧化铁皮的产生及构成

众所周知，铁是一种化学性质比较活泼的金属元素，在常温下都容易与空气中的氧气发生缓慢氧化反应，在高温下反应速度更快，生成Fe 2O3或Fe 3O 4。根据实验分析得知，铁在高温下的氧化过程是Fe → FeO → Fe 3O 4 → Fe 2O3 ，并且随着温度的升高，氧化速度也逐渐增大，在带钢表面就生成了一层薄而致密的Fe 2O3层。通过对金属组织结构的进一步研究分析表明，FeO是一种疏松而多孔的细结晶组织，各晶体组织间联系不够紧密，具有天然的孔隙，很容易被破坏掉。而Fe 2O3或Fe 3O4是一种致密无孔或裂纹的组织，组织间相互联系紧密，不容易被破坏掉。Fe 2O3层对空气中的氧有一种天然的屏障作用，可以阻挡氧原子向钢板里层扩散。

在高温下，仍然有部分氧原子可以穿过Fe 2O3层向里渗透，与铁原子结合。随着氧原子向带钢深层渗透能力的不断减弱，带钢内层的部分铁原子逐渐转变成FeO而非Fe 2O3或Fe 3O4。但FeO不够稳定，当热轧带钢卷在冷却过程中，部分FeO会分解，而转化成Fe 3O4和Fe（当温度为570℃时）。因此，带钢表面的氧化铁皮层实际上就包含了三部分，如图所示。最外层是Fe 2O3层，中间层是Fe 3O4（Fe 3O4占多数，Fe原子只占少数）层，最里层是FeO层。

根据实验测定，热轧带钢表面的氧化铁皮层厚度一般在7.5 ~ 15μm之间，最大不会超过20μm。其中最外层约占2%左右，中间层约占18%左右，而最里层最多，约占80%。

3.3 酸洗工艺及检测控制 3.3.1 设备布置

现代各冶金工厂的酸洗方法多种多样，各工厂都根据自己的生产工艺要求来选择不同的酸洗方法。邯钢冷轧酸洗线采用的是具有德国专利技术的全连续卧式浅槽紊流酸洗工艺，酸洗槽断面如下图所示（仅显示了槽体和内盖）。

酸洗槽与漂洗槽为一个整体，槽体都是用12mm厚的钢板做成，内衬4mm厚耐酸橡胶板，橡胶上再衬以耐酸砖。在酸洗槽与漂洗槽的上部外侧边缘有一个水封槽，生产时槽外盖就卡在水封槽里用来密封酸雾蒸汽。酸洗段共分三段，每段长度为30米，每段之间通过一个酸液回流室和一对挤干辊相互隔开，使各槽段酸液互不混杂。每段酸洗槽设置了4个槽盖（7.5m×4），由专用的液压提升机构驱动。每个槽盖均为双层，外盖由玻璃钢材料制成，盖在槽体上部外沿的水封槽上，主要起密封作用，防止酸雾逸出到车间而对人体造成危害。内盖套在外盖上，从德国进口，由PP材料制成，盖在酸洗槽内的耐酸砖衬上，底面浸没在酸液中，离槽底仅150mm，主要是密封酸液，同时也是形成紊流的一个工作界面。漂洗槽长约20米，共分为5个漂洗区段，每段之间用隔板隔开。沿着带钢的前进方向，隔板呈阶梯状分布，从第1区到第5区逐渐升高（每级隔板高度相差20mm）。紧靠第3段酸洗槽还有一个预漂洗段，带钢表面从酸洗槽带出来的大量残余酸液将首先在这里被清洗掉，这部分含酸废水因酸含量较大而被排走，不参与后面各区段的循环漂洗。漂洗槽共设置了8对挤干辊，所有挤干辊都有专门的换辊装置。与酸洗槽相比，漂洗槽较深，共有3个槽盖（6.7m×3），并且只有外盖而没有内盖。

为防止带钢在酸洗槽内酸洗不彻底，在酸洗槽前面专门设置了一台拉伸破鳞机（如下图所示），对带钢进行预破鳞。拉伸破磷机采用两弯一矫的冷弯和平直技术，最大张力35吨，最大延伸率3%。四个张力辊采用高张力和低张力两个驱动系统驱动，每个系统中由一台主传动电机和通过行星齿轮传动的延伸率控制电机驱动。采用该传动方式具有运行稳定、延伸率控制精度高等优点。通过带钢的反复来回弯曲，带钢表面上的部分氧化铁皮因被拉裂和挤压而脱落，从而达到了预破鳞的效果。带钢通过酸洗前的拉矫，不仅使氧化铁皮变得疏松、有裂纹，

便于进一步酸洗，而且可以改善板形。因为带钢在通过拉伸破鳞机时，在一定的张力作用下，带钢的纵向纤维被拉伸，这样可以在一定程度上改善带钢的边部浪形，为下一步轧制创造了一个好的条件。

在酸洗槽后面设置了一台热风干燥机，漂洗完后的带钢进入热风干燥机进行干燥处理。热风干燥机共设置了2台风机，分为高压区和低压区。高压区设置了上下共4排不锈钢V型喷嘴，风机排风量9000m3/h，风压1000Pa，主要是吹掉带钢表面从漂洗槽带出来的液滴。低压区设置了上下共12排不锈钢V型喷嘴，风机排风量36000m3/h，风压360Pa，通过向带钢喷吹热空气，对带钢表面进行干燥。干燥机内设置了一台功率为600KW的热交换器，通过外网的饱和蒸汽（160 ~ 165℃）来加热里面的循环

空气。从喷嘴喷出的热空气温度控制在120℃左右，最高不超过130℃，由温度传感器进行监控。蒸汽凝结水则回收到漂洗槽内，以供循环利用。

3.3.2 酸洗介质选择

对大多数连续卧式酸洗槽而言，人们往往采用盐酸来进行酸洗，这实际上也就是一种化学酸洗法，通过活泼性较强的酸与氧化铁皮之间的化学反应来去掉氧化皮。

上世纪六十年代以前，人们较多的是采用硫酸酸洗法。这是因为硫酸在常温下较稳定，不易挥发，运输贮藏也较方便，价格也便宜。而盐酸在常温下不够稳定，容易挥发，对人体和设备的腐蚀性较大，运输贮藏不太方便，价格也比硫酸高。但使用硫酸酸洗也有它的缺陷性，主要是酸洗板的表面质量不太好，废酸也不能被完全回收利用，尤其是使用硫酸酸洗时钢板的损耗较大。据统计，使用硫酸酸洗时，基铁的损耗量约为0.6% ~ 0.7%，而使用盐酸酸洗时，基铁的损耗量约为0.4% ~ 0.5%。以邯钢年产130万吨冷轧板计算，使用盐酸酸洗比用硫酸酸洗每年将少损失约2600吨钢板。人们之所以优先选择盐酸作为酸洗剂，就是因为盐酸对铁的溶解速度远低于它对氧化铁皮的溶解速度。而如果选择硫酸作为酸洗剂的话，那么情况就刚好相反。这也就是为什么用盐酸酸洗比用硫酸酸洗钢铁损耗低的缘故。

随着现代工业技术的不断发展，人们已经找到了盐酸废液的再生方法，废酸可以被再次完全回收利用，并可以得到工业价值较高的磁性铁粉，生产成本大大降低。尤其是用盐酸酸洗的带钢表面质量明显优于用硫酸酸洗的带钢，酸洗效率也已大幅度提高。因此，目前各生产厂已经把采用盐酸酸洗作为一种首选。

本生产机组的酸洗段就是采用盐酸作为酸洗剂，并建有配套的盐酸再生站。

3.3.3 酸洗原理及方法 3.3.3.1 酸洗原理介绍

氧化铁皮在酸洗槽内被除掉，实际上是通过以下三种途径来实现的，即化学溶解作用、机械剥离作用和氢的还原作用。

3.3.3.1.1 溶解作用

当带钢进入酸洗槽后，在流动盐酸的作用下，带钢上的氧化铁皮便开始与酸发生反应。FeO与Fe 2O3

和Fe 3O4都是难溶于水的碱性氧化物，但却易溶于盐酸。反应过程如下：

FeO + 2HCI === Fe CI2 + H2O

Fe 2O3 + 6HCI === 2 Fe CI3 + 3H2O

Fe 3O4+ 8HCI === 2 Fe CI3 + Fe CI2 + 4H2O

其中，FeO与盐酸的反应速度最快，Fe 2O3和Fe 3O4与盐酸的反应速度较慢。这种方法实际上也就是通过盐酸对碱性金属氧化物的溶解作用来去除氧化皮的。

3.3.3.1.2 机械剥离作用

由于在氧化铁皮的里层还夹杂着部分铁原子，当表面的氧化铁被溶解后，盐酸溶液便会顺着一些细微的裂逢和孔隙渗透到里层，里面的铁原子（含基铁在内）也会与盐酸发生化学反应：

Fe + 2HCI === Fe CI2 + H2 ↑

反应产生的氢气大量汇集形成一定的内压力并从里面膨胀，促使氧化铁皮从基铁表面脱落下来。这种去除氧化皮的方法实际上也就是一种机械剥离作用。在酸洗过程中，这种机械剥离作用往往起着很大的作用。但是，从生产的角度讲，我们又不希望有过多的铁与盐酸发生反应，因为这样会造成铁与酸的大量损耗，不仅会增加生产成本，而且会因为过酸洗而造成带钢表面的质量缺陷，如凹坑等。更为严重的是，如果酸液里氢气含量过多，部分氢原子就会渗透到带钢里面去而造成氢脆，从而影响产品的加工性能和使用性能，这是生产过程中应该避免的。

3.3.3.1.3 还原作用

除了酸的溶解作用和机械剥离作用以外，在酸洗槽内同时还有另外一种化学反应在发生，在加快酸洗的进程。我们已经知道，因铁与酸反应而产生了大量的氢气。其中一部分氢原子相互结合成氢分子而逸出，另有一部分氢原子则依靠其自身的化学活泼性和强还原性，将高价铁的氧化物和溶液里的

高价铁盐还原成为低价铁的氧化物和低价铁盐。其反应机理如下：

Fe 2O3 + 2［H］ === 2 FeO + H2O Fe 3O4 + 2［H］ === 3 FeO + H2O Fe CI3 +［H］ === FeCI2 + HCI

而生成的FeO是很容易被盐酸溶解掉的。通过这种方式又可以清除掉相当一部分氧化铁皮，同时还可以减少酸的消耗。

3.3.3.2 酸洗方法

3.3.3.2.1 酸洗段技术工艺参数

带钢酸洗质量的好坏与盐酸溶液的浓度、温度和酸在板带与酸洗液界面层间的扩散速度等因素直接相关。酸洗槽的每个槽段都有一个用玻璃钢制成的酸循环罐（30m3），并配备有各自单独的循环系统。各槽段的工艺参数控制如表4所示：

表4： 槽 段 Ⅰ段 酸洗槽 Ⅱ段 Ⅲ段 Ⅰ、Ⅱ段 漂洗槽 Ⅲ、Ⅳ段 Ⅴ段 20 长度 （m） 30 30 30 HCI含量 （克/升） 30 ~ 40 80 ~ 100 160 ~ 180 10 ~ 20 2 ~ 5 Fe离子 含量 （克/升） 120 ~ 130 80 ~ 90 10 ~ 30 3 ~ 5 1 ~ 2 HCI温度 （℃） 75~85 75~85 75~85 40~80 40~80 40~80 石墨换热器 （套） 3 2 2 无 无 无 7 循环泵 （台） 4 3 3 酸溶液的浓度越高，酸洗速度就越快，酸洗时间也就越短。刚开始酸洗时，每个酸洗槽内加的都是总酸度为200克/升（浓度约为18%）的新酸。由于带钢通过第一段酸槽时被洗掉的氧化铁皮最多，因而被消耗掉的酸也最多，相应地溶液中铁离子的浓度也就最大。随着盐酸浓度的不断下降，酸洗速度也逐渐减慢。当溶液中铁离子的含量超过了它在该温度下的溶解度时，有一部分铁盐将会结晶析出，沉积在带钢的表面上，成为酸液与氧化铁皮之间的隔离带，既影响了酸洗的效果，又污染了带钢。如果盐酸浓度过高，又容易形成FeCI2饱和溶液。同时，饱和溶液中的FeCI2很容易引起HCI的挥发，降低酸洗液的浓度，造成生产上不必要的浪费。

3.3.3.2.2 酸洗浓度与温度自动控制系统

为了保证最佳的酸洗效果，在1# 酸循环罐内设置了一套溶液电导率在线检测装置，以便对循环系统中的氢离子和铁离子浓度进行监控。在生产过程中，如果溶液电导率检测装置测得1# 酸循环罐内的铁离子浓度达到了预设定值，表明1# 酸洗槽内的酸液必须开始更新，否则会影响酸洗效果。这时，自动控制系统便开始启动，即1# 酸循环罐内的酸排出，通过废酸泵排往酸再生站。再生酸便通过管道首先流进3# 酸罐内，再从3# 酸罐流进2# 酸罐内，然后流进1# 酸罐内，通过不断置换直到达到设定的浓度为止。3个酸循环罐之间也是相互级联的。酸罐之间的酸液交换是通过安装在罐间管道上的气动阀门来控制，由自动控制系统根据测定的电导率及液位信号来给出阀门的开闭指令。

酸洗液温度的高低直接影响到带钢酸洗的效果。温度太高或太低，都不利于酸洗。温度太低，酸洗缓慢；温度太高，又会加快酸液的蒸发。所以，控制一个合适的酸洗温度是非常必要的。根据邯钢冷轧厂的生产实际，最佳酸洗温度控制在75℃ ~ 85℃之间。既能防止带钢欠酸洗，又能防止过酸洗。酸液温度的调节是通过安装在石墨换热器蒸汽管道上的温控阀来实现的。通过控制进入换热器的蒸汽流量来调节酸洗液的温度，由计算机控制系统自动调节。一旦槽内带钢出现断带现象或突然停车事故

时，所有向槽内供酸管道上的切断阀将立即自动关闭，槽内液体在重力作用下3分钟内将排空，全部进入到酸循环罐内。此时，酸液只在酸泵与酸罐和部分管道之间的小范围内循环，以保持酸液适当的能量。

在酸洗槽每个槽段的入口和出口各设有一个大流量喷射梁，入口侧喷射梁上布置有1排共13个喷嘴，出口侧喷射梁上布置有2排共25个喷嘴，在槽体中部的两侧还交错布置有3个侧喷嘴。所有喷嘴都布置在带钢的上面。生产时，喷嘴的喷射压力为1.5bar ~ 3.5bar，这也是形成强紊流的一个必备条件。下表为生产过程中实际检测到的一些数据。

表5： 1# 酸洗槽 带钢 厚度(mm) 带钢 宽度(mm) 运行 酸洗速度温度m/min (℃) 70 140 220 70 140 220 60 120 180 50 100 150 40 90 130 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 入口喷嘴压力(bar) 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 出口喷嘴压力(bar) 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 酸洗温度(℃) 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 2# 酸洗槽 入口喷嘴压力(bar) 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 出口喷嘴压力(bar) 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 酸洗温度(℃) 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 3# 酸洗槽 入口喷嘴压力(bar) 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 1.8 2.1 2.4 出口喷嘴压力(bar) 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 2.1 2.4 2.7 1.8~2.3 930 ~ 1680 930 ~ 1680 930 ~ 1680 930 ~ 1680 930 ~ 1680 2.3~3.0 3.0~3.8 3.8~4.2 4.2~5.0 漂洗部分由五级漂洗和一个预漂洗组成，每级漂洗都有一个自循环系统，并且五级漂洗水逆板带的前进方向级联。漂洗水就利用车间的蒸汽凝结水，温度为40~80℃。为保证水源的洁净，在蒸汽凝结水总管上设置了电导率检测装置。在漂洗第4段还设置了PH值检测装置，漂洗水的PH值控制在6.5 ~ 7.5之间。废漂洗水由第1段的液位显示控制排放。

四、轧机区生产工艺

4.1 轧机区设备介绍 4.1.1设备布置

邯钢冷轧酸轧线F1 ~ F5机架全部采用的是 6辊CVC串列式冷轧机，与连续酸洗线连接，构成酸

洗冷轧联合机组。轧机单片牌坊重104吨，单片牌坊立柱横截面积约为5005 cm2。在轧机的出口配有双卷筒的卡伦赛（Carrousel）卷取机和带钢离线检查台。F1 ~ F5机架的压下全部采用液压AGC缸控制，该系统具有控制精度高，动态响应快，反应灵敏，没有滞后等优点。轧机的工作辊采用小直径辊（φ470~φ420），这样就可以通过较小的轧制压力来获得较大的压下量，从而可以减少轧机的动力能耗。每个机架设置了2个液压AGC缸，由伺服阀控制。每个缸体上都安

装了1个辊缝位置传感器（SONY磁尺），控制精度为±1μm。

每个机架的最大轧制力为2500吨。整个机组技术由德国西马

克·德马格公司提供。该公司的CVC技术是当前世界上最先进的冷轧技术之一，其设计理念是以板型控制为主，利用带“S”形辊型中间辊的轴向窜动，来实现辊缝形状的连续变化，以最终达到控制板形的目的。邯钢冷轧F1 ~ F5轧机除了中间辊具有轴向窜动、正负弯辊功能外，工作辊也具有正负弯辊功能。轧辊工作示意图如上所示。酸轧机组的设备配置和控制技术具有二十世纪九十年代末期的世界先进水平,机组具有很强的厚度和平直度控制能力。与其他冷轧技术相比，6辊CVC轧机可以更容易地控制带钢的边浪、中浪、1/4浪及复合浪等各种板形缺陷。

轧机控制系统由下列执行机构组成： ? F1 ~ F5机架的液压AGC缸

? F1 ~ F5机架的工作辊的正负弯辊 ? F1 ~ F5机架的中间辊的正负弯辊 ? F1 ~ F5机架中间辊轴向移动 ? F5机架工作辊热凸度多区冷却控制 轧机生产工艺技术参数如表4、表5所示：

表6（轧辊技术参数）： 外 形 尺 寸 （ mm ） 每个辊径的最大弯辊力 正弯辊 无 +650 KN +650 KN 负弯辊 无 －450KN －450KN 最大窜辊量 （ mm ） 无 ±120 无 轴承类型 滚动轴承 滚动轴承 滚动轴承 +

支 撑 辊 φ1400~φ1300×1780 （略带CVC） 中 间 辊 （CVC辊） 工 作 辊

表7（轧制工艺技术控制参数）： 最大张力（KN） 最大转速（m/min） 最大轧制力矩（KNm） 齿轮传动比 主电机额定功率（KW）

F1轧机 1000 93.3 2.667:1 4400 φ560~φ510×2020 φ470~φ420×1780 F2轧机 1000 82.6 2.346:1 4400 F3轧机 800 59.2 1.688:1 4400 F4轧机 800 46.1 1.303:1 4400 F5轧机 105 1250 44.3 1.273:1 4400 4.1.2 CVC 轧机简介

CVC (Continuously Variable Crown)轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种新型轧机，其关

键技术是轧辊具有连续变化凸度的功能，能准确有效地使工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配，减少带钢横断面的不均匀延伸，增大了轧机的适用范围，可获得良好的板形。其主要特点为：1）一次磨成的轧辊可代替多次磨成不同曲线的轧辊组。2）可提供连续变化的轧辊凸度，辊缝形状可无级调节，具有较宽而灵活的调节范围。3）板形控制能力较强。

CVC 的基本原理是将工作辊辊身沿轴线方向一半磨削成凸辊型，另一半磨削成凹辊型，整个辊身呈S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。

CVC轧机的作用与一般带凸度轧辊相同，但是凸度可通过轴向移动轧辊在最小和最大凸度值之间进行无级调节，再加上弯辊装置，可扩大板形调节范围。当轴向移动距离为±50 ~ ±150mm时，其辊缝变化可达400 ~ 500μm，再加上弯辊作用，调节量可达600μm左右，这是其它轧机无法达到的。

按轧辊的数目，CVC轧机可分为CVC二辊轧机、CVC四辊轧机和CVC六辊轧机三种。CVC四辊轧机的工作辊上带有S形曲线并可轴向移动，可传动工作辊或者支撑辊。而CVC六辊轧机的S形曲线一般在中间辊上，也可以在工作辊上，一般采用工作辊传动或中间辊传动。邯钢的冷轧的CVC六辊轧机就是中间辊为CVC辊，采用工作辊传动的方式。

CVC 轧机的工作原理如下：

(a) (b) (c)

CVC轧机的工作原理图

(a)正凸度控制；(b)中和凸度控制；(c)负凸度控制

+

邯钢冷连轧机组采用的是由德国西马克·德马格公司提供的CVC技术，该技术是在原有CVC技术

+

的基础上进行了优化和改进，是西马克·德马格公司目前最先进的冷轧专利技术。CVC轧机是CVC轧

+

机的改进型，相对于传统型的CVC技术，CVC主要有以下几项优化和改进。即在CVC轧机的基础上主要增加了以下技术：1、优化了CVC曲线的工作区段，使S形辊型趋于平缓化（中间辊的最大直径与最小直径相差1.1488mm），以减小轧制中的轴向力，使辊系更加稳定；2、增加了CVC辊型曲线的高次方项，辊型曲线由3次方函数改进为5次方函数，使CVC曲线更趋实用，扩大了板形设定范围；3、在支撑辊上也磨削CVC补偿辊形，从而有效地减少了辊耗，减少了换辊次数； 4、开发了边降控制技术即EDC(Edge Drop Contron)技术，其基本原理是在工作辊辊身的端面挖空一段，以降低轧辊端面的刚度，再与工作辊的窜辊相配合，降低板带边部的变形压力，从而增强了对带钢边部厚度的控制能力。EDC技术适用于生产对边降要求严格的电工钢等。邯钢冷轧厂目前对于这项技术做了预留，以便将来发展。

4.1.3轧机区主要检测设备介绍

张力测量仪：共6套，F1机架前1套，F1 ~ F5机架后各1套

X射线测厚仪：共4套，F1机架前后各1套，F5机架后2套（1用1备） 激光测速仪：共3套，F1机架前后各1套，F5机架后1套

平直度测量仪：共1套，F5机架后1套

液压辊缝传感器：共10套，F1 ~ F5每个机架2套 光电焊缝检测仪：共1套，F1轧机入口1套

4.2 产品质量控制 4.2.1质量控制目标

冷轧产品最终是为用户服务,要满足不同用户的各种使用条件和要求。冷轧带钢生产技术总的发展方向就是要不断提高和完善产品的质量，主要也就是要提高带钢的厚度精度和平直度，这是衡量带钢产品质量的两个重要指标。

4.2.2原料控制

4.2.2.1 原料的化学成分

冷轧最终产品的质量并不仅仅取决于冷轧本身，而与它的上道工序炼钢、铸坯和热轧以及它的下道工序退火等都有直接关系。尤其在炼钢过程中，严格控制好钢水的化学成分是保证冷轧板质量的重要基础。钢水中的化学成分，特别是C、Si、Mn等元素的含量对产品的力学性能影响很大。而抗拉强度、屈服强度和延伸率决定着冷轧产品的使用性能，特别是薄板的成形性能。所以说，炼钢时严格控制好它的化学成分是保证生产出优质冷轧板的重要基础和前提。也可以这样说，控制好炼钢时钢水的化学成分对冷轧产品的质量起着决定性作用。具体要求见下表。

表8（冷轧对热轧原料的化学成分要求）： 钢 等 级 CQ(商用级) DQ(深冲级) DDQ(超深冲级) DDQ（IF）(用于镀锌) HSLA(高强度低合金钢) HSS(高强度钢)

冷轧板生产对于CSP热轧卷的机械性能也有要求，主要是带钢的屈服强度和抗拉强度必须要能满足冷轧在大张力作用下的轧制，而不至于被拉断。对于生产CQ、DQ和DDQ级的冷轧板卷，要求CSP热轧卷的屈服强度和抗拉强度必须要能满足：σs =295~330 N/mm ，σb =350~390 N/mm；而对于生产HSS和HSLA级的冷轧板卷，则要求CSP热轧卷的屈服强度和抗拉强度必须达到：

HSS： σs =310 N/mm ，σb =410 N/mm HSLA：σs =340 N/mm ，σb =490 N/mm

2

2

2

2

2

2

C（%） ≤0.06 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.007 ≤0.1 ≤0.1 Si（%） ≤0.034 ≤0.034 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.50 ≤0.50 Mn（%） ≤0.30 ≤0.25 ≤0.22 ≤0.03 ≤1.4 ≤0.50 S（%） ≤0.015 ≤0.010 ≤0.008 ≤0.010 ≤0.025 ≤0.035 P（%） ≤0.021 ≤0.017 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.025 ≤0.035 4.2.2.2 原料的几何尺寸

邯钢冷轧厂的原料都来自CSP车间。当CSP的最终产品形成以后，带钢的横向断面形状缺陷和纵向厚度的不均匀性就已经确定。虽然经过冷连轧机的轧制，也不能完全改变，而只能在一定程度上减轻。即使冷轧机在轧制前对辊缝形状进行了预设定，但在轧制过程中，轧机辊缝并不能保持规定的几何形状，而是完全适应热轧带钢原有断面形状的变化。冷轧机组通过轧制只能改变来料的绝对断面形状，而无法改变它的相对断面。用户所要求的冷轧产品的断面形状和平直度在热轧过程中就已经形成了。如果在冷轧过程中试图改变带钢的相当断面，就必然会引起带钢平直度的变化。所以，要想提高冷轧产品的质量，就必须严格控制热轧产品的尺寸精度。

冷轧厂要求来自CSP车间的热轧卷必须控制好如下一些主要技术参数，否则无法进行正常轧制。具体要求是：

宽度公差：0 ~ 20 mm 长度超差：不超过8 m

镰刀弯：每2m长度上不超过4mm 凸度：最大50μm 平直度：最大220I单位

带头带尾厚度超差：最大为公称厚度的±10%，但不超过±0.4mm 热轧卷的卷取温度：610 ~ 670℃

4.2.3板带厚度控制 4.2.3.1影响产品厚度的因素

影响冷轧带钢厚度的因素很多，也很复杂，归纳起来，主要有以下几个方面的因素。

4.2.3.1.1 原料的影响

冷轧的原料如果宽度尺寸不均将会引起轧制力波动，从而引起辊缝形状的变化，影响轧件厚度。原料中的化学成分和组织不均匀，轧制温度的变化都会对轧件厚度产生重要影响。

4.2.3.1.2 轧机刚度的影响

众所周知，在轧制过程中，带钢受轧制力的作用会产生塑性变形，而轧机机座本身受轧制力的作用要产生弹性变形，轧机出口带钢厚度就是由轧机的弹性曲线和带钢的塑性曲线交点来确定的。轧机

的弹塑性曲线就是轧机的弹性曲线和轧件的塑性曲线的总称，即P－H图，它是轧机厚度自动控制的理论基础。在轧制过程中，轧件的变形抗力通过轧辊轴承、压下装置等最后传给机架，从轧辊到机架这一系列部件都要产生一定的弹性变形，这些受力部件的弹性变形的总和，最终都使轧辊的辊缝增大，使轧出的轧件厚度大于实际设定的辊缝值，两者之差即辊缝增大量称为轧辊的弹跳，弹跳是由轧机的弹性变形引起的。轧机刚度的物理意义为轧机工作机座抵抗弹性变形的能力，即当轧机产生1mm弹性变形时所需要的轧制力大小，此力越大，则轧机的刚度越大。

P－H图可以较直观地分析坯料厚度H、轧件厚度h，轧制压力P，以及轧辊辊缝S0等参数的关系。在上图中，

A为轧机弹性曲线，B为轧件的塑性曲线，其中tgα即为轧机的刚度系数，tgβ为轧件的塑性系数，A曲线和B曲线的交点h1即为出口厚度。利用P－H图可综合分析轧件与轧机间相互作用力和变形的关系，可形象地分析造成厚度偏差的各种原因及轧机的调整过程。例如：在轧制过程中，轧辊因为磨损使辊缝增大，从S0 增大到S0 +δS ，此时轧制力由P降低，出口厚度由h1增大为h2，在实际操作中，可通过移动压下来补偿实际辊缝的变化。

4.2.3.1.3 轧机辊系的稳定性对厚度的影响

邯钢冷轧的六辊五连轧机组在轧制过程中，为了维持轧机辊系的稳定性，工作辊、中间辊和支承辊的中心其实并不在一条直线上，而是存在一定量的偏移。

为了换辊的方便，轧机工作辊、中间辊和支承辊的轴承座与牌坊的门形框架间都存在一定量的间隙。在轧制过程中，工作辊与其轴承

座如无固定的侧向力约束，将处于不稳定状态（即工作辊在轧制冲击力作用下，时而向入口侧移动，时而向出口侧移动）。工作辊的这种自由状态，会导致轧件厚度不均匀而降低轧制精度，同时也会使辊系之间的正常摩擦关系破坏而加剧轧辊的磨损，并使轴承承受反复冲击而降低其寿命。因此，为了保证轧制过程中轧机辊系的稳定性，就必须保证工作辊在轧制时对于支承辊的稳定位置，即让工作辊轴承始终承受一个方向不变的水平力。

保持工作辊稳定性的有效方法，是使两工作辊连心线相对于两支承辊连心线沿轧制方向有一个偏移量，或使两中间辊连心线相对于两支承辊连心线沿轧制方向有一个偏移量。偏移量的大小应使工作辊轴承反力T在轧制过程中恒大于零且力的作用方向不变。

邯钢冷轧六辊五机架轧机采用的传动形式为工作辊驱动，其实现辊系稳定采用的方法是：两中间辊连心线相对于两支承辊连心线沿轧制方向向出口侧有一个偏移量，偏移量e =5 mm。在每个单片牌坊的出口侧内侧面都设置有上下2个支撑辊轴承座压紧缸。轧制时，压紧缸将支撑辊轴承座紧紧地贴在牌坊入口侧内侧面的硬质滑动衬板上以消除侧面间隙。

4.2.3.1.4 轧制工艺对厚度的影响

冷轧时，轧制速度的变化、带钢前后张力的变化、摩擦系数的波动等都会引起带钢厚度的变化。 轧制速度的变化会影响摩擦系数和带钢的变形抗力，从而引起轧制压力和压下量的波动。如果变形速度增加，则金属的变形抗力相应增加，而摩擦系数减小，使轧制力减小，带钢的厚度就会发生变化。

张力有利于轧制更薄的产品，它主要是会对带钢的塑性产生影响。如果张力突然增大，带钢的塑性将会下降，相应地轧制压力也会降低，从而使带钢厚度减薄。

另外，轧辊的热膨胀和轧辊的磨损也会对带钢的厚度产生一定的影响。

4.2.3.2 产品厚度控制措施

4.2.3.2.1 连轧机各机架轧制速度控制与秒流量恒定原理

根据CSP来料的不同特征，对于同一个批次的热卷原料，计算机在将相关的技术参数输入进去后，再根据轧制模型确定各机架的压下分配量，并相应计算出各机架的轧制力和轧制力矩等轧制参数，然后依据金属秒流量恒定原理算出各机架的速度。邯钢冷轧各机架的速度值计算以工艺规定的F5机架最大轧制速度为依据。金属秒流量厚度自动控制的理论基础是轧机入口和出口金属体积秒流量恒定原理，它是串列式冷轧机最基本的控制技术，决定着冷轧板带的厚度精度。

根据邯钢CSP热轧板卷厚度的不规则性，也是为了将原料的厚度误差最大限度地在F1机架消除掉，邯钢冷轧引进了西门子公司的扩展秒流量厚度自动控制技术，这是西门子公司90年代开发的专利控制技术，具有当今世界领先水平。该项技术的应用使冷轧板带的厚度精度由传统的15μm左右提高到8μm以下。扩展秒流量控制原理就是把传统的秒流量恒定原理扩展到了轧机入口的张紧装置，将张紧装置作为‘零号机架’处理，以便最大程度地消除原料的厚度偏差。

实际上，在一定的轧制条件下，轧件的速度与轧辊的圆周速度并不相等。根据实验测定，在轧制过程中，轧件的出口速度要略高于轧辊的圆周速度，表明轧件与轧辊在出口处产生了相对滑动，称为

前滑。前滑值通常为轧辊圆周速度的3% ~ 6%。而轧件的进口速度又要略低于轧辊的圆周速度，表明轧件与轧辊在进口处也产生了相对滑动，但与轧件在出口处产生的滑动方向相反，称为后滑。如图所示，转角α对应的区域是整个轧件的变形区，而转角γ对应的区域为前滑区，也就是变形区Ⅱ，变形区Ⅰ为后滑区。在前滑区与后滑区的交界处必然存在一点，它的变形速度与轧辊的圆周速度相等，该点称为中性点。对单机架而言，前滑对生产并无影响。但对多机架而言，它对连轧机的稳定运行是有一定关系的。要保证串列式轧机的连轧关系，就必须保证单位时间内通过每架轧机的金属体积相等，即秒流量恒定。

在邯钢冷轧机的F1机架前后和F5机架后各设置了1套激光测速仪，直接对带钢的出口速度进行精确测量。测量板带速度的传统方法是通过测速计先测出轧辊速度，并考虑到轧制前滑，再换算成带钢的速度，这种方法的精度不高。而采用激光测速技术，系统误差可控制在±0.05%，可满足冷连轧自动化控制的要求。激光测速技术是高精度秒流量控制的基础。

假设通过每个机架后的板带厚度分别为h1、h2、h3、h4、h5，板带通过各机架时的轧辊圆周速度分别为V1、V2、V3、V4、V5。轧制时，因带钢在大张力（10~100吨）作用下，带钢沿宽度方向的延伸非常小，基本可以忽略不计。根据金属秒流量恒定原理，应有

V1h1 = V2h2 = V3h3 = V4h4 = V5h5 = 常数

而在实际生产中，考虑到带钢的前滑，设各机架的前滑量分别为Δ1、Δ2、Δ3、Δ4、Δ5，上式就应是

V1（1+Δ1）h1=V2（1+Δ2）h2=V3（1+Δ3）h3=V4（1+Δ4）h4=V5（1+Δ5）h5=常数

因V5（1+Δ5）即F5机架带钢的出口速度已经通过激光测速仪精确测量出来，因此就可以依次确定其他各机架的速度值。

4.2.3.2.2冷轧生产过程中的张力轧制

冷轧生产中影响变形抗力的主要参数是加工硬化和轧制接触区的摩擦。随着冷轧加工道次的增加，由于产生加工硬化而导致金属的变形抗力逐渐提高，这就需要提供更大的轧制力来实现冷塑变形。而在冷轧生产采用大张力轧制可以降低轧制力，便于生产更薄的产品，使带材保持平直和良好的板形，防止带材在轧制过程中跑偏，还可以起适当调整轧机负荷的作用。

邯钢冷轧的F1~ F5机架都是以较大的张力工作，其中，F1~ F2机架间的张力最大，最大可达到100吨，F5机架的张力最小，它最高也能达到10吨。在F1机架前和每个机架后都设置有带钢张力测量装置。轧制时，为保持金属秒流量不变，机架间的张力是恒定的，张力的波动可以通过改变压下量或转速来自动进行调节。张力恒定是秒流量控制的基础。通过改变F1机架前的张力辊、各架轧机及卷取机的电机转速以及各机架的压下量，可以使板带的轧制张力在较大范围内变化。借助于张力测量装置并与自动化控制系统形成闭环，可以按要求实现恒张力轧制。维持各机架间张力恒定也是进行秒流量控制的基础。

4.2.3.2.3 F1机架出口厚度控制措施

① F1机架前馈控制（从两个方面进行预控）：

在厚度自动控制系统中，把F1机架前的5# 张力辊看作是零号机架（压下量为零）。因为零号机架没有压下量也就不存在前滑。在这里，带刚的速度从理论上讲应该与辊子的圆周速度相等，也就是F1机架的入口速度。为防止零号机架因为某种原因与带钢速度不同步，从而使F1机架前的带钢张力发生变化而产生厚度波动，将F1机架前的激光测速仪测量的带钢速度作为一个闭环的实际值用于张紧装置的速度控制，以保持F1机架前带钢的恒定张力。

F1机架前设置有1台X射线测厚仪，通过测量入口带钢的实际厚度并与其给定值进行比较，分析出偏差值，并送往过程控制计算机系统。计算机经过一系列计算以后，算出了相应的速度（张紧装置）和轧辊辊缝（F1机架）的补偿量，并通过基础计算机控制系统自动进行补偿。F1机架前的张力控制器通过保持板带张力恒定可自动设定正确的辊缝，从而把输入F1机架的板带厚度偏差基本消除掉。

② F1机架反馈控制（F1机架支撑辊偏心补偿控制）

在实际生产中，可能由于磨辊不精确、轧辊磨损或者因温度的影响等都会引起轧辊一定的偏心，此偏心的存在又必然会引起轧辊辊缝形状的周期性变化，从而影响板带的厚度。而这种变化通过厚度自动控制是无法补偿的。为了解决这个问题，邯钢冷轧机组在第一机架采用了西门子公司最新开发的轧辊偏心补偿技术，补偿由于支撑辊偏心造成的板带周期性厚度误差。该项技术是目前冷轧控制领域尖端技术之一，它对控制系统的动态响应性能和分析判断能力有着极高的要求。它的具体控制方法就是，通过对F1机架后测厚仪的测量信号进行傅立叶变换，不断将F1机架出口带钢厚度的实际值与辊缝的理论设定值进行比较，分析出带钢厚度的周期性偏差值，并将此偏差值送到二级计算机控制系统。

二级计算机根据轧制模型计算出F1机架辊缝设定值的补偿量。然后，基础自动化系统补偿设定值，并对F1机架的辊缝实行闭环实时控制，从而减少或消除支撑辊偏心对带钢厚度的周期性影响。

③ F2机架前馈控制

F1机架出口带钢厚度的剩余偏差值都被F1机架后的测厚仪记录下来，并被放入到一个缓冲存储器中，一方面作为一个前馈控制量直接作用于F2机架的辊缝。另一方面，自动控制系统还将此厚度偏差转化为一个速度修正值直接作用于F1机架以及它前面的张紧装置，通过改变F1 ~ F2机架间的张力自动修正F1机架后的剩余厚度误差。这就给第二机架后创造了一个稳定的厚度条件，随后机架以相应的恒定速度关系轧制带钢。在末机架，针对不同的板带输出要求，轧机控制模式可采用光整模式，压下模式或张力限制模式。

4.2.3.2.4液压AGC厚度控制

邯钢6辊CVC 冷连轧机的所有AGC油缸全部由德国西马克公司提供。轧辊的压下和抬升是靠顶部的AGC油缸来实现的。AGC油缸安装在上支撑辊轴承座与机架的上轭之间，每台轧机设置了2个AGC缸，均由伺服阀控制，主要用来提供所需的轧制力，并补偿辊径的变化。油缸外径Φ1040，活塞直径Φ799，活塞杆直径Φ740，油缸行程约200mm，油缸压下速度约3mm/s，单缸最大液压推力约1250吨。每个油缸都设置了一套位置传感器和一套压力传感器。AGC液压缸的工作原理如下图所示。

+

在液压主回路和每个AGC缸之间设置了2个并列的伺服阀PA01/1YVHS1和PA01/1YVHS2。压下时，通过伺服阀的快速响应速度和高精度的输出量来准确控制油缸的行程。在每个AGC油缸里面安装有一个高精度的位置传感器（SONY磁尺），位置精度可控制在±1μm。

第一次轧制前或每次换辊后都要重新对轧线标高进行标定，即轧辊位清零。具体操作由下支撑辊底部的斜楔调整装置根据输入的参数自动调节，以确保辊缝控制的准确性。轧制时，根据压下量分配，各机架都对应有一个辊缝初始设定值S0。。通过伺服阀向油缸的无杆腔供应28 MPa 的压力油（主压力回路上通过一个蓄能器保持系统供油压力最低不低于22MPa），油缸压下。在油缸的有杆腔中接有一低压回路，通过一个蓄能器始终保持有杆腔在压下状态下里面的油压为5 MPa ，这样既可以对有杆腔起润滑作用以减小摩擦，又能防止有杆腔出现真空。在轧制过程中，辊缝的任何细微变化都能通过位置传感器检测到。如果位置传感器的标定位置发生了改变，产生了变化量ΔS，此变化量能在极短的时间

内转变成相应的电信号经放大后输入到伺服阀中，通过控制油缸的进油量而得到相应的补偿，从而使辊缝位置始终维持在原始设定状态。

当轧辊需要抬升时，压力油通过一个比例减压阀PA02/1YVHP1减为15 MPa 。同时压力油通过先导阀PA02/1YVH1打开主回路上的液压锁，压力油便进到油缸的有杆腔中，油缸抬升，辊缝打开。

4.2.4 板带平直度控制

4.2.4.1 板形控制的目的及板形缺陷

随着现代工艺技术的发展，各行业对冷轧板的质量也提出了更高的要求。不仅希望冷轧板的厚度精度更高，而且要求其平直度更好。板形是板带平直度的简称，它的好坏主要取决于带钢沿宽度方向

上的延伸是否均匀。带钢厚度越小，越容易导致延伸率的分布不均，从而会引起板形不良，出现浪板。如果轧制时的辊缝不良，带钢两边的延伸大于中部，则会产生双边浪；反之，如果中部延伸大于边部，则会产生中间浪；中浪或边浪是冷轧生产中常见的板形缺陷。在冷轧带钢生产发展过程中，板形控制的研究虽然起步较晚，但发展较快。许多工业发达国家都已经找到了一些解决板形缺陷的有效办法。板形控制的目的就是要轧出横向厚度均匀和外形平直的带钢。在板形问题中，带钢的横向厚度差和带钢的平直度是两个不同的物理概念。带钢

的横向厚度差是指带钢在横断面上厚度分布的不均匀性，而带钢的平直度是指带钢失去平坦的外形表面特征而出现浪形和翘曲等形状缺陷。这两者之间虽然没有必然的关系，但却有着非常紧密的联系，他们都取决于工作辊辊型曲线的形状。

4.2.4.2 影响带钢板形的因素

影响冷轧带钢板形的因素不仅仅取决与热轧，还与冷轧自身也有一定的关系。 a、 原料的影响

冷轧原料的几何尺寸对冷轧的板形控制十分重要，因为热轧产品横断面上的厚度不均，经冷轧后只能减轻而不能消除。冷轧原料如果头尾尺寸公差大，不仅使轧制困难，也容易使焊接不牢而产生断带。热轧带钢浪瓢形太大和厚度不均也会严重影响冷轧的正常进行。从CSP过来的热轧卷原料，带钢的中浪和边浪比较明显，而且带钢厚度越薄浪瓢形越大。

b、辊缝的影响

冷连轧机轧辊的辊缝直接影响着带钢的板形，在轧制过程中辊缝应完全适应热轧带钢横断面的变化，使带钢沿横断面上的延伸率保持一致，才能保持带钢的板形不被破坏。即冷轧只能改变绝对断面，而不能改变相对断面，所以，热轧原料的厚度偏差直接对冷轧产品的板形产生影响。影响辊缝形状的因素有：轧辊的弹性弯曲变形、轧辊的热膨胀和轧辊的磨损、轧辊的原始辊型等等。

4.2.4.3 板形控制措施

4.2.4.3.1 弯辊与窜辊相结合

邯钢的6CVC 冷轧机组具有强大的板形控制功能。F1~F5轧机的中间辊不仅能窜辊，还能正负弯辊，工作辊也具有正负弯辊功能。在轧制前，首先根据来料的板形，先将每个批次原料卷的相关技术参数输入到过程控制计算机中，计算机再根据数学模型计算出各机架轧辊实际所需要的弯辊力、窜辊量和轧辊的倾斜量等，然后再将这些数据传送到基础自动化控制系统，设定并调节好所需的辊缝形状，最后才能进行轧制。邯钢冷轧在板形控制过程中，F1~F4轧机实行开环控制，F5轧机实行闭环控制。也就是说，在轧制同一个批次原料卷的过程中，F1~F4机架的弯辊与窜辊装置设定好后就不再变动了。而F5机架的弯辊与窜辊装置在轧制过程中，会根

+

据出口板形仪检测到的板形缺陷指令进行自动调节所需的弯辊量和窜辊量，找到最合适的辊缝形状，以达到控制板形的目的。弯辊与窜辊主要是用来调节带钢断面的抛物线板形缺陷，如中间浪和两边浪等。正弯辊主要是用于调整边部浪形，负弯辊主要是用于调整中部浪形等板形缺陷。邯钢冷轧机的弯辊与窜辊装置如右图所示。

4.2.4.3.2 轧辊倾斜控制

根据来料板形，计算机通过数学模型自动设定轧辊的倾斜量，使辊缝形状适应原料卷。轧辊倾斜轧制主要是消除来料的楔形断面和单边浪等板形缺陷。邯钢冷轧F1~F5机架都具有这种功能。

4.2.4.3.3 F5机架轧辊的多区冷却控制

邯钢酸洗冷轧机组具有超强的带钢板型识别与控制能力。板型采用两级计算机联合控制。过程控制计算机担负所有机架的设定值计算，基础自动化系统接收这些设定值并分配到各执行机构，控制中间辊窜动和弯辊、工作辊弯辊、倾斜及轧辊的分区冷却（F5机架）。板型控制系统还设置了自学习功能，通过分析测得的板形，在线设定各执行机构的参数，进一步增强了系统的板形控制能力。

为配合冷连轧机的工作，设置了专门的乳化液站，负责向F1~F5轧机提供乳化液，如下图所示。

1# 循环槽 230 m32循环槽 230 m# 32% ~5 E℃F1 ~ F4 机架冷却及润滑3# 循环槽 65 m30.5 % ~ 1.5E℃F5 机架多区冷却及润滑

##

乳化液系统配有3个循环槽，可根据不同钢种选择合适的浓度。1 和2 循环槽用于向F1 ~ F4机架供

#

应浓度约2 ~ 5%的乳化液。3 循环槽仅用于向F5机架供应乳化液，考虑到最后机架用毛辊轧制，乳化液浓度约0.5 ~ 1.5%。各机架乳化液流量分配：F1~F4每机架4500 L/min，F5轧机4350 L/min，而其中用于控制轧辊热凸度的乳化液量为2603 L/min。各机架乳化液的功能见表9。

表9 (轧机乳化液功能): 机 架 部 位 入 口 F1 ~ F4机架 出 口 带 钢 喷射梁D F5 机架

为了更好地控制F5机架出口带钢的板形，在F5机架的工作辊上采用了分区冷却装置，以控制板带的不规则板型误差。该装置把工作辊的中间一段分成了52个区，控制总长度为1768 mm，如下图所示。每个工作辊在入口侧由1排共34个冷却喷嘴对辊身不同区域的热凸度进行分段控制。辊身中间部位分成14个区，每区长度为52mm，由1个冷却喷嘴控制。辊身两侧各分19个区，每2个区由1个冷却喷嘴控制，控制长度也是52mm。对于F5机架，工作辊采用多区冷却系统，并与闭环平直度控制系统连接，用于热凸度控制。闭环控制的前提条件是在线检测。在F5机架的出口，专门设置了一台板形测量辊，它可以分别精确测量出带钢在横向52个区域内带钢内部张力的变化。板形控制计算机通过对某个区域带钢内部张力的变化进行分析，就可以进一步判断在该区域内的板形缺陷。在轧制过程

喷射梁E 喷射梁F 喷射梁 喷嘴数 喷射压力 乳化液浓度 (根) (个) (bar) 2×4 3×4 1×4 1 2 2 32×4 41×4 9×4 9 34×2 34×2 7 7 7 7 7 4 2 ~ 5% 2 ~ 5% 2 ~ 5% 0.5 ~ 1.5% 0.5 ~ 1.5% 0.5 ~ 1.5% 备 注 辊缝润滑与冷却 辊缝润滑与冷却 带钢冷却 辊缝润滑与冷却 工作辊热凸度控制 辊缝润滑与冷却 中，板形测量辊把测量到的带钢不规则应力变化转换成相应的光电信号，经信号放大器放大后传送到板形自动控制系统，系统经过一系列转换就可以知道该区域内板带的变形是否均匀。然后，控制系统根据相应的数学模型计算设定各区所需要的冷却喷嘴流量，利用工作辊热胀冷缩原理控制工作辊辊身的凸度，最终达到控制板形的目的。分区冷却技术是轧机板型控制的关键技术之一。

26mm×1952 mm × 1426mm×191768 mm1780 mm

F5轧机工作辊分区冷却示意图

4.2.5 液压润滑等辅助控制系统

轧机地下油库设置了一套高压液压系统和一套低压液压系统，以及两套稀油集中润滑系统。高压

系统主要用于轧机辊缝控制、支撑辊平衡、中间辊弯辊与窜辊等以及减压后的一些辅助控制。压下系统、平衡系统、弯辊与窜辊系统等均由伺服阀控制。低压系统主要用于支撑辊换辊、轧线位置调整等辅助动作的控制。高压液压系统共设置了91个控制回路，272个液压缸。低压液压系统共设置了51个控制回路，62个液压缸。齿轮润滑系统主要是向轧机及卷取机的齿轮箱供油。轴承润滑系统主要是向轧机的支撑辊、中间辊和工作辊轴承座供油。轧机高压液压系统如表10所示（仅以F1轧机为例）。

表10（F1轧机液压控制系统技术参数）：

控 制 设 备 名 称12345678910111213141516171819

压下缸工作辊弯辊中间辊弯辊工作辊锁定支撑辊平衡中间辊CVC锁定上中间辊CVC移动下中间辊CVC移动上工作辊防缠导板下工作辊防缠导板上支撑辊移动下支撑辊移动上支撑辊锁定下支撑辊锁定带钢压辊工作辊换辊小车锁定带钢夹紧装置工作辊接轴头部支撑测厚仪导板合 计回路数油缸数缸 速缸行程 ( 个 ) ( 个 )（mm/s）（mm）123(压下）200141501813014407014220144070123026012302601280235121001605（伸出）145（伸出）141240751240751210032512508012803851250130112003251955备 注系统压力290bar系统压力290bar系统压力290bar系统压力140bar系统压力290bar系统压力140bar系统压力290bar系统压力290bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar系统压力140bar 4.3 压下规程的制定

在冷轧过程中，能否找到最佳化的压下分配，对发挥连轧机的最大潜能意义非常重大。如果各机架的压下量分配不够合理，不仅会影响到轧机能力的充分发挥，严重时还会造成断带而影响生产，或损坏轧辊。从邯钢冷轧试生产一段时间以来出现的问题就能很好地说明这一点。在编制压下规程时，要充分考虑到冷轧板在轧制过程中金属的塑性变形与加工硬化现象，只有这样才能为压下规程的最优化制定找到理论依据。热轧薄板在冷轧过程中，金属内部的组织结构将会发生一系列复杂的变化。随着金属塑性变形的增大，原有的晶体组织结构被压碎，亚晶结构也会发生显著变形，不断产生堆积和位错，使结构的进一步滑移产生困难，塑性变形抗力将迅速增大，即硬度和强度显著升高，而塑性和韧性下降，产生加工硬化现象。变形程度越大，加工硬化现象就越严重。所以钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致轧不动。根据这一原理，为了保证良好的板形，满足均匀变形的条件，在设备强度一定的情况下，在冷轧板的生产过程中，在编制压下规程时，就应该遵循使各机架压下量逐道次减少的原则，这也是冷轧薄板生产过程中准确制定压下规程和生产操作的理论基础。

从邯钢冷轧投产2个月来的生产情况看，对各种规格的热轧板卷，前面2台轧机的压下量和压下率都是比较高的，尤其是F1机架，它的压下量将近占到了总压下量的50%（见下表），后面的各机架压下量逐道次减少。这种压下量分配规则也是冷连轧机的一个突出特点。以2.0mm厚的原料轧制成0.50mm厚的产品为例，从下表可以看出，F1 ~ F5轧机各机架的压下量占总压下量的比例依次为49.21%、24.63%、14.39%、7.46%和4.31%，接近于16：8：4：2：1。也就是说，后一机架的压下量基本上只有前一机架压下量的一半左右。而到了F5机架，根据工艺上的要求，带钢在这里既可以有压下量，也可以没有压下量。即使有压下，压下量也非常小。多数情况下，F5轧机的工作辊采用毛化辊，主要对出口带钢起光整作用。

表11（轧制规程：原料厚度 1.80~3.50 mm，产品厚度0.50~0.90 mm）：

原料厚度 （ mm ） 1.80 轧制后厚度 ( mm ) 压 下 量（mm） 压 下 率 ( % ) 轧制后厚度 ( m ) F1 1.1787 0.6213 34.52 1.2618 0.7382 36.91 1.3574 0.6426 32.13 1.6689 0.8311 33.24 2.2601 1.2399 35.43 F2 0.8561 0.3226 27.37 0.8924 0.3694 29.27 1.0752 0.2822 20.79 1.2579 0.4110 24.63 1.5929 0.6672 29.52 F3 0.6625 0.1936 22.61 0.6766 0.2158 24.18 0.8719 0.2033 18.9 0.9791 0.2788 22.16 1.2402 0.3527 22.14 F4 0.5600 0.1025 15.47 0.5647 0.1119 16.55 0.7731 0.0988 11.34 0.7983 0.1808 18.47 1.0205 0.2197 17.71 F5 0.5000 0.0600 10.72 0.5000 0.0647 11.46 0.7000 0.0731 9.45 0.7000 0.0983 12.31 0.9000 0.1205 11.81 2.00 压 下 量（mm） 压 下 率 ( % ) 轧制后厚度 ( m ) 2.00 压 下 量（mm） 压 下 率 ( % ) 轧制后厚度 ( m ) 2.50 压 下 量（mm） 压 下 率 ( % ) 轧制后厚度 ( m ) 3.50

压 下 量（mm） 压 下 率 ( % ) 4.4 目前存在的主要问题及建议改进措施 4.4.1断带

自冷轧投产以来，生产过程中的断带事故经常发生，造成堆钢从而损坏轧辊。首先，从原料方面讲，鉴于邯钢目前的炼钢水平，钢水冶炼时各种化学成分的控制并没有得到严格的保证，原料的质量和机械性能受到一定的限制，以致在冷轧过程中时有断带现象发生。更为严重的是，在轧制时断带，部分带钢在大轧制力作用下被压入到轧辊里面而产生粘连。还有的地方因局部温度瞬间升高而烧辊。解决的办法只有提高炼钢质量，改善带钢性能，同时控制好CSP热轧板卷的终轧温度和卷取温度。另外，要尽量控制好热轧卷的板形，因为热轧卷的板形好坏直接影响到带钢宽度方向的张力分布。如果带钢的宽度方向张力分布不均匀，往往会造成冷轧过程中的断带事故，影响正常的生产活动。其次，由于各机架在功能优化阶段压下分配不够合理，造成带钢局部张力过大而发生断带。这种情况目前正在改善之中。

4.4.2 带钢边浪控制

由于从CSP来的原料卷浪形较多，也比较厉害。单边浪、中间浪、两边浪都有，而以两边浪居多。尤其是板厚在2.0mm以下的带卷浪形特别严重，而厚度在2.3mm以上的带卷浪形不太明显。虽然经过了各种板形处理，在部分产品中仍然存在比较明显的两边浪。这说明轧辊的正弯辊功能还没有得到很好的发挥。

4.4.3 液压系统管道的模块化设计缺陷

由于轧机牌坊两侧空间的限制，也是为了充分利用有限的空间，轧机高压液压系统大量的管道采用了模块化设计，也就是在泵站与阀站之间增加了一个模块（每个轧机4块），相当于一个集成化的过渡接头。所有管道都在这里集中，又都在这里分散，管道一层叠一层。安装完后的管道看起来既整齐又美观，还可以相应地缩短安装时间。但在实际生产过程中却发现，这里出现的问题最多，因没有作业平台，问题处理起来也就特别麻烦。如果里层的管道出现泄漏，还得先将外层本来不漏的管道拆除，处理起来既费力又费时。为了尽量减少事故的发生，缩短处理时间，建议将F1 ~ F5机架侧墙上所有的集成块全部取消，而将侧墙上的管道全部延伸到轧机平台上来，直接用管接头连接。这样即使出现泄漏也好处理，便于操作人员维护检修。

五、酸轧线应用的主要新技术介绍

5.1 超浅槽紊流酸洗技术

邯钢冷轧采用超浅槽盐酸紊流酸洗工艺，酸液深度仅有150mm。超浅的液位，一方面有利于产生高效的紊流效果，另一方面由于槽内酸液量较少，不仅酸液温度调节速度快，而且在出现故障紧急停车时，整个酸槽中的酸液可在很短时间之内完全排空，以减少长时间浸没造成板带酸洗缺陷。酸洗槽两端的高压喷嘴及酸槽两侧3个侧喷嘴的作用，使酸液产生良好的紊流效果，极大地提高了酸洗板的质量和生产效率。浸没式内盖与酸槽形成的矩形断面，有很好的密封效果，不仅可以减少酸液的蒸发和热量的消耗，而且也是使酸液形成高紊流的因素之一。

5.2 CVC+ 技术

通过提高S形轧辊曲线函数的高次方项，使轧辊的受力更加均匀，辊系更加稳定。同时，轧辊除了中间辊能窜辊，正负弯辊外，工作辊也能正负弯辊，扩大了板形设定和控制的范围。

5.3 轧辊偏心补偿技术

运用西门子公司的最新专利技术，通过对F1机架出口厚度的前馈与反馈控制，可以最大限度地消除原料板的厚度偏差，为后面机架的稳定轧制创造了良好条件。

5.4 支撑辊的滚动轴承技术

传统的连轧机，无论是冷轧机还是热轧机，支撑辊的轴承一般都是采用的油膜轴承，这既有它的优势，也存在一定的缺陷性。缺陷性主要表现在轧制过程中，随着轧制速度的变化，油膜的厚度会产

+

生波动，从而影响辊缝形状的变化，使轧件厚度不稳定而产生较大的厚度偏差。而邯钢冷轧的6辊CVC 5机架轧机的支撑辊全部采用滚动轴承。与传统的油膜轴承相比，滚动轴承在低速和加减速时具有更高的稳定性，厚度控制精度高，废品率低。同时，滚动轴承还具有维护简单，润滑和密封的故障率低等优点。

5.5 轧辊多区冷却控制技术

通过对F5轧机工作辊热凸度的多区冷却控制，并与出口板形仪和板形控制计算机形成闭环控制系统，结合F5轧机中间辊的窜辊和中间辊与工作辊的弯辊，可以非常快捷有效地控制并改善出口带钢的板形。在多区冷却控制系统中，板形控制具有预设定、板形辩识和板形优化等功能。

5.6 激光焊接技术

邯钢冷轧采用德国米巴赫（Miebach）公司提供的激光焊机（HSL17型）。该设备具有输出功率(12KW)大、焊接时焊缝不需添加填料、焊接速度快（25~43秒）、焊接质量高、可焊接钢种多、焊缝可轧性好、焊缝断带率低（≤0.2%）等优点，具有很强的可扩展性。

5.7 扩展秒流量与激光测速技术

与传统的秒流量控制技术相比，扩展秒流量技术在对辊缝误差起源的补偿控制方面效果更加显著。通过在冷连轧机的前后设置多台激光测速仪,直接对轧机进出口板带的速度进行精确测量，进一步提高了板带厚度尺寸的控制精度。激光测速技术也是高精度秒流量控制的基础。

5.8动态变规格技术

所谓动态变规格技术就是在不同规格带钢的焊缝通过串列式冷轧机各个机架时，自动控制系统能够自动按顺序调节各机架的辊缝和速度参数，实现对不同规格带钢轧制的平滑过渡，减少过渡超差长度，防止断带。动态变规格技术是实现全连续轧制的关键，是冷轧机关键控制技术之一，对控制系统的动态响应性能有着很高的要求。邯钢的冷轧机就具有这种功能。

5.9 神经网络技术

邯钢的冷连轧机在过程控制中尽管采用了大量、复杂、精确的数学模型，但仍不能完全消除计算设定值与实际值之间的偏差。为此,邯钢冷轧控制系统应用了西门子公司开发的神经网络技术。所谓神经网络，就是通过对重复发生的事件进行系统地观察而得出经验，并且能够将这种经验应用到未知的关系中去。邯钢冷轧的控制系统就是利用了神经元网络的继承性和记忆功能，通过对轧制过程参数反

复和系统地观察，使神经元网络得到训练，积累经验，识别公共模式，不断修正数学模型偏差，从而提高系统的控制精度。

六、结束语

邯钢冷连轧最大的特点就是实行无头轧制，生产线的非作业时间明显减少，生产效率得到了极大提高。近年来，随着现代工业技术和生产自动化的迅速发展，冷轧板生产技术也日趋成熟和完善。现代冷轧技术已经在向高速、优质、高产、全自动化控制方向发展。也就是要增加钢卷重量，加快机组速度，提高产品厚度精度，改善板形，提高自动化程度以及改进轧机结构和生产工艺等。邯钢冷轧酸洗连轧生产线就采用了一系列当今世界的许多新技术和新工艺。在引进先进技术的同时，要尽快地加以消化和吸收并改进，以一流的技术设备生产出一流的产品。

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