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2007年第6期 宝钢技术 43 酸洗轧机联合机组活套的容量和长度计算 刘永丰 (宝钢股份公司 梅钢冷轧项目部,上海200941) 摘要:在冷轧的酸洗轧机联合机组中,为了适应正常的生产节奏变化并尽可能维持带钢在酸槽内的酸洗 速度不变,需要在焊机和拉伸矫直机之间、酸槽和圆盘剪之间及轧机入口设置活套装置,用于储存带钢。活套 储存带钢的容量计算是否正确,一方面会影响机组的长度,同时还会影响机组的生产节奏,因此需要在机组总 体设计初期进行计算。针对活套的容量和长度计算进行了阐述和探讨,力图给出相对准确的计算方法。 关键词:酸洗轧机联合机组;活套容量;活套长度 中图分类号:TG335.5 5文献标识码:B文章编号:1008—0716(2007 J06—0043—05 Looper’S Capacity and Length Calculation for Pickling Line and Tandem Cold M.1l Liu Yongfeng (Mei-Steel Cold MiH Project Management Dept.,Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd., Shanghai 200941,Chia)n Abstract:In order to accommodate the pickling line and tandem cold mill unit with diversiifcation of the produe— tion rhythm,loopers are equipped between welders and tension levelers,between acid tanks and side trimmers and at the entry of the tandem cold mill to store the stip and keep the picklring speed stable.The calculation precision of the loper’S capacity for strip will not only affect the length of the mill,but its production rhythm as wel1.Therefore,it should be calculated at the beginning of the basic data design.In this article,how to calculate the looper’S capacity and length is elboarated and discussed orf the purpose of ivigng out a better method. Keywords:pickling line and tandem cold mill unit;looper’S capacity;looper’s length 0前言 不同,轧制速度也会不同;而在轧机出口段,每卷 钢卷生产中都会经历加速、恒速轧制、减速分卷的 随着下游产品和后道工序针对冷轧钢板表面 质量和内在性能要求的不断提高,在冷轧的酸洗轧 机联合机组(以下简称酸轧机组)中,无论正常的 生产节奏如何变化,都希望能够做到带钢表面酸洗 的连续、稳定、恒速,为了达到这一目的,在焊机和 拉矫机之间、酸槽和圆盘剪之间以及轧机入口,分 过程。因此,各个活套是否具备足够的带钢储存 能力,以实现各工艺段之间生产速度的合理匹配, 维持酸洗与轧制的连续性和稳定性,是保证酸轧 机组正常运行的关键。 1酸轧机组的速度匹配 1.1酸轧机组的速度基准 酸轧机组的速度基准是带钢在酸洗工艺段的 别设置了用于储存带钢的活套装置。活套的有效 容量,即带钢的存储能力,决定了生产节奏的稳定 性,同时直接影响机组的长度。因此,在初步设计 时有必要针对活套的容量和长度计算进行探讨。 根据酸轧机组的生产工艺节奏,在酸洗人口 段,需要将钢卷通过焊接实现连续,所以每卷钢卷 的生产过程中都会经历停机、加速、恒速、减速、停 机的过程;在酸洗工艺段,由于带钢已经实现无头 酸洗速度¨J,其原因是:带钢表面的酸洗质量必 须保证,因而需要一个相对稳定的酸洗速度;带钢 的钢种、规格会经常变化,因而轧制速度会有很大 不同,而酸洗的速度则基本不变。 1.2酸洗入口段的速度匹配 酸洗人口段的速度变化主要是由于不同钢卷 带钢头尾的焊接所造成。 连续,速度基本恒定;在轧机段,随着钢种、规格的 刘永丰高工专业1975年生电话1995毕业于燕山大学现从事轧钢 当前一钢卷进人焊接准备时,带钢先降速甩 尾后进人横剪,停止后切尾,然后将带尾送到焊机 26649295 维普资讯 http://www.cqvip.com
宝钢技术 2007年第6期 出口,再次停止;在上述过程之前,后一钢卷的带 头已经被送到焊机入口准备;随后带头慢速前行、 带尾慢速逆行,在焊机处对接、剪切、焊接,确认焊 接质量无误后,带钢升速进入正常生产阶段。 由此可见,在带头带尾焊接时,酸洗入口段几 1.5特殊生产节奏下的速度匹配 除了以上正常节奏下的速度变化外,在酸轧 机组的运行中,还会出现一些特殊的生产节奏,比 如酸洗入口段的带钢重焊、圆盘剪的停机换刀、轧 机的换辊。上述情形的影响时间一般在2~ 5 min内,这时会通过酸洗工艺段的降速生产来 维持机组运行,在设计时需要考虑这一因素,使得 活套容量能满足此时的运行需要。 但如果影响时间超过5 min,由于机组总长 乎是停止运行,而酸洗工艺段仍在继续运行,此时 的带钢必须由1 活套提供;在入口段恢复运行 后,工艺段仍在以原速度生产,此时,开卷机的最 大速度必须保证能够在一个钢卷的生产周期内将 1 活套再次充满,为下卷的焊接做准备。 因此,对于酸洗入口段来说,焊接时间越短、 单位卷重越大(或带钢越长)、开卷速度越大,越 有利于其速度匹配。 1.3酸洗出口段的速度匹配 酸洗出口段的速度变化主要是由带钢宽度变 化时,圆盘剪的停机调整造成。 在通常的生产计划编制中,钢卷的生产顺序 是从宽到窄。在带钢变宽时,带钢先在冲边剪处 停机、冲边,然后点动前行到圆盘剪处停止,圆盘 剪调整到目标宽度后,带钢再升速恢复正常运行。 但是,在圆盘剪调整期间,酸洗工艺段仍在正 常运行,此时的带钢将全部进入2 活套储存。在 圆盘剪恢复开机后,圆盘剪的速度要高于工艺段 速度,这样,才能逐渐将2 活套放空,为下次变宽 时的储存做好准备。但同种宽度带钢往往是成批 生产,不会每个钢卷都发生变宽,所以圆盘剪与酸 洗工艺段的速度差无需太大。 因此,对于酸洗出口段来说,圆盘剪准备时间 越短、单位卷重越大(或带钢越长)、同批生产量 越大,越有利于其速度匹配。 1.4轧机段的速度匹配 轧机段的速度变化主要是由带钢分卷前后的 降速、剪切、升速造成。 在准备分卷时,轧机出口的带钢首先要降速 到剪切速度,完成剪切后,前一带尾进入一个卷筒 完成后续的卷取和卸卷,后一带头进入另一个卷 筒,完成助卷建立张力后,带钢升速恢复正常生 产。在此期间,酸洗工艺段始终在恒速运行,因 此,3 活套应该具备必需的储存能力。同样,在轧 机升速完成后,对于绝大多数钢种,应保证轧机入 口的速度应略高于工艺段速度。 因此,对于轧机段来说,出口分卷准备时间越 短、单位卷重越大(或带钢越长),越有利于其速 度匹配。 的,活套容量往往已经不能满足继续生产的 要求,只能全线停机;如果时间再长的话,酸洗工 艺段需要快速排酸,在酸槽和漂洗槽内的带钢表 面会产生停车斑和水锈 。因此,应尽可能避免 酸轧机组的长时间停机。 2活套的容量和长度计算 2.1 1 活套的容量和长度计算 根据前述酸洗入口段的速度匹配内容,1 活 套的容量要满足酸洗入口降速、焊接、加速时工艺 段恒速运行的需要。在开卷机速度低于酸洗工艺 段速度时,1 活套放套;在开卷机速度高于酸洗工 艺段速度时,1 活套充套。 当前行钢卷进入焊接准备阶段时,带钢会首 先降速至穿带速度在开卷机上甩尾后进入横剪, 完全停止后切尾,然后加速至穿带速度将带尾送 到焊机出口,再次停机,焊接完成后升速进入正常 生产阶段。但在工程中为了简化计算,认为在此 期间内带钢速度为零,由此生成图1。 图中:t 为带钢由酸洗速度到停机的升降速 时间,S;£ 为带钢焊接停机准备时间,S;tA2为带钢 由酸洗速度到最高开卷速度的升降速时间,S;t 为带钢恒速开卷时间,S; 为酸洗工艺段的最大 速度,m/s;Vpo 为开卷机最大开卷速度,m/s;T为 单卷生产时间,S。 设带钢在开卷机处的最大加速度为a ,活套 需要储存的带钢长度为 ,活套层数为n,活套有 效长度为 ,则有: t^】:Ve/a】 2 + + 2 (tzl+tA1) Lc“ n n (1) 开卷机在带钢加速至超过酸洗速度后,要具 维普资讯 http://www.cqvip.com
刘永丰酸洗轧机联合机组活套的容量和长度计算 45 备入口出现滞后时作缓冲之用,所以要求: ( PoR一 )(t忍+t^2)≥ (tzl+t^1) 即: PoR≥Vp(tz1+t^1+t忍+t^2)/(t忍+t^2) (2) 而对于活套的总体长度来说,除了以上必要 的储存量之外,还要考虑系统发急停和紧停信号 时活套车的制动距离,以及与两个缓冲器的安全 图1 1 活套的工作情况 距离。综合以上因素后,活套的长度组成如图2 Fig.1 Working situation ofLooper 1 所示。 备在再次降速甩尾前将人口活套充满的能力;由 图中: 。为活套车正常停车极限位置与紧停 于每卷带钢都有降速、焊接、升速的过程,所以开 信号之间的距离,In; 为带钢放套时活套车紧停 卷机的最大速度要具备在单卷生产时间之内就将 所需制动距离,m; 为带钢充套时活套车紧停所 活套充满的能力,即在图1中放套区与充套区的 需制动距离,In; 为活套车紧急停车极限位置与 面积应相等。但设计中一般还会准备些余量,以 缓冲器之间的距离,In; 为活套全长,In。 图2 1 活套长度组成 Fig.2 Length composition of Looper 1 设活套车的放套速度为 一州,充套速度为 2.2 2 活套的容量和长度计算 。,急停制动时间设置为t。,则有: 根据前述酸洗出口段的速度匹配内容,换规 E= 删tD/2 格时,圆盘剪变宽,需要降速、停机变宽、升速。此 F= emptytD/2 时工艺段仍在恒速运行,带钢经1 活套进入2 活 al=L + E+ F+2( l+ ) 套存储,此时,1 活套放套,2 活套充套,3 活套放 Vc套;在圆盘剪开机后。2 活套放套。由此生成图3。 VcifiitD=一emptytD: +一+下 4-一下+ 图中:£∞为带钢由酸洗速度到停机的升降速 2( + ) (3) 时间,s;t窈为带钢变规格时圆盘剪停机调整时间, 在实际工程应用中,加速度a。通常取1.0~ S;£M为带钢由酸洗速度到最高剪边速度的升降速 1.2 m/s ,制动时间tD取5~9 S,间距 。、 取 时间,S;£ 为带钢恒速剪边时间,S;VT为圆盘剪最 0.5—1.2 m。 大剪边速度,m/s;T为单卷生产时间,S。 从图1和公式(3)可以看出,与1 活套长度 设带钢在圆盘剪处的最大加速度为a ,则 最直接相关的因素是酸洗工艺段速度 和人口 有: tA3= /a2 停机准备时间t 。,这两个值越大,所需要的活套 长度越长,但由于酸洗工艺段速度与机组产量直 Lc 1口2£2A3+ £ + 1 a2£2A3 接相关,所以在设计和生产中多是通过控制焊接 (t窈+tA3) 时间使得人口停机准备时间尽可能短,一般在9O 即:L :L135 S之内。 Ac: (4) 维普资讯 http://www.cqvip.com 宝钢技术 2007年第6期 tA4 I ‘Z4 II‘^4 \充套区/、 』 I tz3 I 放套区 , 、 f l tA3 I r 图3 2 活套的工作情况 Fig.3 Working situation of looper 2 带钢变宽升速结束后,圆盘剪的速度应高于 工艺段速度,这样,才能将2 活套拉空,使得在下 次变宽时具备存储带钢的条件,即图3中的充套 区与放套区面积相等,但考虑到在实际运行中往 往是同规格集批生产,不会每卷带钢都发生变宽, 所以,圆盘剪的最大速度与工艺段速度的差值无 需太大。换言之,设计上一般是考虑在3~5卷的 生产时间内,将2 活套拉空。 (3— )( 一 )(tz4+tA3)≥ (tz3+tA3) ≥ 豸 (5) 如果连续的几卷带钢都要变宽,尽管2 活套 具备了储存能力,但由于在单卷生产时间内,圆盘 剪与工艺段之间的速度差不足以将2 活套内的 带钢拉空,这样,在后面几次变宽时,工艺段就需 要适当降速生产。 对于2 活套的总体长度来说,图2同样适 用,有: L【0lal=L + E+ F+2( 1+ 2) (tz3+t vctD vc删tDemptyrt十— 一+丁十 2(X1+ 2) (6) 在实际工程应用中,加速度0 通常取0.4~ 0.8 m/s ,制动时间t。取5~9 S,间距 、 2取 0.5—1.2 m。 从图3和公式(6)可以看出,与2 活套长度 最直接相关的因素是酸洗工艺段速度 和圆盘 剪停机准备时间t ,这两个值越大,所需要的活 套长度越长,设计和生产中一般控制圆盘剪停机 准备时间在30~55 S之内。 2.3 3 活套的容量和长度计算 根据前述轧机段的速度匹配内容,分卷时轧 机降速、剪切、升速,此时工艺段仍在恒速运行,带 钢进入3 活套存储,轧机人口带钢升速至超过工 艺段速度后,3 活套放套。 但是,对于3 活套的容量不能简单地这样计 算,因为在圆盘剪变宽前需要将2 活套拉空,变 宽时2 活套充套,此时轧机仍在运行,3 活套放 套,两个活套之间的带钢平衡取决于酸洗和轧机 人口的速度差。那么,对于轧机人口最大速度低 于酸洗速度的极限规格,即使此时酸洗降速至轧 机人口速度来生产,2 活套放出的带钢也会全部 进入3 活套储存。如果在圆盘剪变宽结束后正 好遇到带钢甩尾,轧机还需要降至剪切速度生产, 这时还将继续有带钢进入3 活套储存。 因此,对于上述的极限规格,3 活套的容量需 要满足两个条件: (1)在圆盘剪变宽之前2 活套需要拉空,带 钢由2 活套进入3 活套,3 活套需要考虑同样的 有效储存能力; (2)轧机剪切时有降速、剪切、升速的过程, 此时酸洗速度高于轧机人口速度;轧机人口最大 速度轧制时,仍低于酸洗速度;这两个阶段对于 3 活套来说都是充套区,因此3 活套还要具备一 定的储存能力。 所以,3 活套的容量是二者之和,由此而生成 图4。 图4 3 活套的工作情况一 Fig.4 The first part of working situation of Looper 3 图中:£ 为带钢由轧机人1:3最大速度到分卷 速度的升降速时间,S;t,.j为带钢分卷时的轧机出 口调整时间,s;t 为带钢恒速轧制时间,s;VM为 轧机人口最大速度,m/s;VM 为出口分卷时的轧机 人口速度,m/s;T为单卷生产时间,S。 维普资讯 http://www.cqvip.com
刘永丰酸洗轧机联合机组活套的容量和长度计算 47 设带钢在轧机人口处的最大加速度为a ,则 有: ( 一 )/口 Lc=Vp(t +tA3)+( 一 M1)(tz5+tA5)+ ( M一 )tz6 , 即: = [ (t +tA3)+( 一 M1)(tz5+tA5)+ ( 一 )t跖]/n (7) 如果酸洗降速至轧机人口最大速度生产,即 Vp=O,则式(7)变为: L c ± ± 二 ± (8) 同样,由于每卷带钢都会有降速分卷的过程, 所以对于除上述极限规格以外的绝大多数带钢, 轧机人口最大速度应高于酸洗速度,使得具备在 单卷生产时间之内就将前述第2部分活套量拉空 的能力。具体如图5所示,充套区与放套区的面 积应相等。 图5 3 活套的工作情况二 Fig.5 The second part of working situation of Looper 3 图中:t 为带钢由酸洗速度到分卷时轧机人 口速度的升降速时间,s;t刀为带钢分卷时的轧机 出口调整时间,s;t 。为带钢由酸洗速度到轧机人 口最大速度的升降速时间,s;t船为带钢恒速轧制 时间,s。 ( 一 )(tZ8+tA8)≥( 一 m)(tz7+tA7) ≥ + (9) 对于3 活套的总体长度来说,图2仍然适 用,同样有: L【0l 1=L + E+ F+2(X1+X2) Vp(t刀+t^3)+( —VM1)(tz7+t^7)+( 一Vp)t压 +丁Vc.f,ntD+2(x ) (1o) 如果对于极限规格采取酸洗降速至轧机人口 速度生产的策略,即V 一Vp=O,则式(10)变为: Lt。 = ± 箜!± 二 !! ± ! n Vc,’ fintD+下,’ +2(x.+X2。 1 。2), (11)、‘‘, 在实际工程应用中,加速度a 通常取1.0— 1.2 m/s ,制动时间t。取5—9 s,间距 、 取 0.5—1.2 m。 从图4和公式(11)可以看出,与3 活套长度 最直接相关的因素是酸洗速度 以及轧机人口 和酸洗的速度差。 3结束语 宝钢的冷轧建设模式正在由全盘引进向自主 集成转变,为了更好地建设,有必要结合现场实际 生产情况对现有冷轧机组工艺、设备技术的消化 吸收情况进行总结,以利不断进步。 就冷轧酸轧机组的整体工艺设计而言,活套 容量是一个重要参数,直接决定了机组的总体长 度和将来的生产节奏。本文就此课题结合宝钢冷 轧的生产实际和现场管理经验进行了探讨,供工 程技术人员参考。 参考文献 [1] ,陈新安.冷轧CDCM机组的工艺特征与攀钢冷轧改 造[J].钢铁钒钛,2001,22(4):52—56. [2]宋成革,蒋光炜.本钢冷轧厂CDCM机组的技术改进[J]. 本溪冶金高等专科学校学报,2003,(6):2—15. (收稿日期:2007—06—21) (改稿日期:2007—07—31)