摘  要：较系统地介绍了我国第1条国产化的中宽带钢冷连轧生产线，即唐山建龙钢铁控股有限公司900mm冷连轧生产线的工艺流程、主要设备组成及技术特点。重点介绍了900mm 4机架六辊轧机的技术参数、性能特点及自动控制系统。该生产线投产以来，取得了较好效果。

关键词：冷连轧生产线；设备组成；工艺特点；控制系统

l  概况

    唐山建龙简州钢铁有限公司冷轧厂于2005年底投产，工程投资约5亿元。该厂生产线是国内第1条国产化冷连轧中宽带

钢生产线，其吸收了国内外大量先进技术。该生产线的主要设备包括：1条连续酸洗机组，1套900mm六辊4机架冷连轧机组，12套罩式退火炉，1套900ram单机架平整机组及2套重卷机组。主要生产钢种包括碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金结构钢等。主要产品规格为：厚0．35～2．00mm，宽450～730mm带钢，设计年产量40万t。产品广泛应用于车辆制造、建筑、搪瓷、五金、家电、轻工行业，可用于镀锌、彩涂等深加工领域。

    建龙冷轧生产线的工艺流程见图1。生产线的主要设备和工艺特点分述如下。

2  连续酸洗机组

2．1酸洗入口段

    酸洗机组的入口段由钢卷小车、开卷机、分切剪、废料处理系统、闪光焊机、纠偏辊、张力辊及人口双层活套等设备组成。

    酸洗时首先将热轧原料卷吊至酸洗机组人口钢卷鞍座上，拆捆后，由钢卷小车将钢卷送至开卷机上。生产线设置1^#、2^#2台开卷机交替工作。上卷后带头通过1^#或2^#处理器进行矫直、除鳞，然后经对中装置进入1^#或2^#分切剪将不合格部分剪掉。当前一个钢卷生产时，带头自动停留在2^#转向夹送辊前的等待位置。

    上一卷钢带的带尾离开2^#转向夹送辊时，已在2^#转向夹送辊前等待的另一个通道的带钢头部送人焊机，焊接完成后发出信号，入口段加速到设定的充套速度快速充套，入口活套(基本参数见表2)充满后入口段降至工艺段正常生产速度。其中，焊接采用闪光焊，初始顶锻速度大于60mm／s，最大顶锻力、夹紧力分别为1500、2250kN，高度对中行程为±1．25mm，侧移夹紧行程为±97．5mm。人、出口活套的最大速度分别为350、150m/min，活套4股，最大贮量440．4m，活套车的最大移动距离为110．1m，最大移动速度为。70rn／min。

2．2  酸洗工艺段

    酸洗工艺段由拉伸弯曲矫直装置、酸洗槽、漂洗槽、酸液循环系统、漂洗水循环系统、污水排放系统、供排酸系统、挤干辊、带焊缝检测仪的出口活套等设备组成。

    带钢经拉矫机进行改善板形及除鳞后，进入酸洗工艺段。酸洗段设3个酸洗槽，长22m、宽1．5m，酸槽之间通过一对挤干辊隔开。酸洗介质为盐酸，浓度50～200g／L，槽内酸液深度0．15m，酸液温度70～85℃，酸洗时间约22s。冲洗槽为5级串联喷洗，冲洗槽两侧上边部设有水封。热风干燥器布置在冲洗槽后面，分为高压段、低压段。带钢经酸洗、冲洗、烘干后经双辊纠偏装置进入酸洗出口活套，出口活套为单层活套。

2．3酸洗出口段

    酸洗出口段由双辊纠偏辊、月牙剪、回转式圆盘剪、碎边剪、转向夹送辊、张力卷取机、卸卷小车、出口步进梁及半自动打捆机等设备组成。圆盘剪的基本参数见表l。

    带钢离开活套经月牙剪、圆盘剪进行冲边剪切及切边后，通过转向夹送辊进入卷取机卷取，卸卷后，经出口步进梁输送到打捆机进行包装。卷取机的卷筒规格为Φ508mm×ll00mm，涨缩范围为Φ495～Φ508 rnm，钢卷直径为Φ900～Φ1900mm，压辊直径为Φ1 00mm，卷取张力为4～40kN。

2．4主要工艺特点

    (1)酸洗机组入口段采用F．BW64法国克莱西姆全自动闪光焊机，使焊缝能过轧机轧制，提高了轧机作业率。另外，采用了法国克莱西姆拉矫机，不仅缩短了酸洗时间，提高了酸洗效率，而且改善了带钢板形。

    (2)工艺段每个酸槽采用单独的小循环供排酸系统和热循环系统，使每个槽的酸液浓度和温度能得到准确地控制。

    (3)采用5级逆流串级漂洗系统，只需少量的漂洗水。通过对最后漂洗段中导电率和pH值的准确控制保证了带钢的表面清洗质量。漂洗槽具有防“停车斑”的特殊清洗系统。

3  冷连轧机组

3．1  轧机入口段

    主要包括钢卷小车、开卷机、转向夹送辊、矫直机、测厚仪支架、测张辊、挡辊、带钢侧导辊及压板装置和底座等。

    将钢卷经高度对中后，上到开卷机卷筒上。压紧台中的立导辊开口度根据带钢的宽度自动设置。带钢引导台摆至水平位置。压紧台上压板、带钢侧导辊及压板装置中的压板均升至上极限位置。上卷小车将钢卷上到开卷机卷筒上。通过液压缸带动开卷刀上摆、伸出，夹送辊上辊、三辊直头机上辊抬起，开卷机压辊压在钢卷上，各机架设备被调至穿带位置。

3．2   4机架900mm六辊轧机

主要包括底板及锚固件、轧机机架、轧机乳化液收集盘、液压压下装置、工作辊、工作辊弯辊系统、中间辊、中间辊弯辊及轴向横移系统、支撑辊、支撑辊平衡系统、斜楔调整装置、轧辊轴向锁紧装置、轧辊调整装置、工作辊及中间辊换辊装置、支撑辊换辊装置及换辊托架、乳化液喷射装置等。

经夹送辊和三辊直头机对带钢进行夹送矫直，然后送至1^#轧机轧制。当带钢进入2^#轧机后，1^#、2^#轧机问设备调整为正常轧制状态。依此类推，带钢经过2^#、3^#轧机。带钢进入4#轧机前，助卷器向卷筒移动并抱紧卷筒，此时活动支承处于闭合状态，带钢导板台摆至穿带位置。当带钢出4^#轧机经过张力辊、剪切机、转向辊、带钢导板台进入卷筒后，带钢在卷筒上缠绕2～3圈，助卷器退回原位，带钢导板台摆下。穿带结束，整个机组开始升速轧制，达到规定的速度后进行稳速正常轧制。

3．3机架间设备

主要包括机架间乳化液冷却系统、机架间导板台、上工作辊防缠导板、下工作辊防缠导板、测张辊及支撑、挡辊、测厚仪、带吹扫装置的摆动导板、防溅导板、带侧导板的带钢压紧装置及激光测速仪等。

3．4  出口设备

主要包括防溅设备、带钢吹扫装置、出口水平辊、出口测厚仪、剪切机、带钢导向辊、带钢导板台、张力卷取机、皮带助卷器、卸卷小车、保护罩及活动盖板等。

当带钢在开卷机上还剩2～3圈时，压紧台上压板向下移至下极限。当带钢离开1^#轧机前，2^#轧机的板式压紧器向下移动进入甩尾轧制。依次类推，带钢经过2^#、3^#轧机。当带钢离开4^#轧机前，卷取机压辊压住带钢。当带钢全部卷至卷取机上时，卷取机停车。

卸卷小车带动托头升起托住带卷。压辊抬起，卷取机缩径，活动支承打开，推板与卸卷小车同步工作，将带钢移出卷取机卷筒，进而进行称重、打捆。

3．5主要工艺特点

3．5．1   机组的技术性能参数及特点

该机组选用了4机架HC轧机，机组技术性能参数见表2。

 该轧机具有如下优点：

 (1)板形控制能力强，在同样的弯辊力下HC轧机比常规四辊轧机的控制效．果好，HC轧机不需太大的弯辊力即可较好地调节带钢板形；

(2)可消除工作辊与支撑辊边部的有害接触部分，使边部减薄现象减轻，并可减少裂边；

(3)由于工作辊辊径减小(比常规四辊小30％左右)，因此可加大压下量，实现大压下量轧制，并可减少能耗。

3．5．2工艺控制系统

冷连轧机工艺控制系统采用了先进的轧机主令控制、液压辊缝控制、厚度自动控制、张力自动控制等功能。

3．5．2．1轧机主令控制

给定信号由L，级自动化系统给出，这种设定控制称为轧机主令控制，包括速度主令和张力主令，控制功能由VME计算机的CPU完成。

3．5．2．2  液压辊缝控制(HGC)

900mm六辊冷连轧机的4个机架全部采用液压辊缝控制，在轧制过程中完成辊缝控制和轧制力控制，并包括相应的辅助控制功能。

每个机架的HGC系统均有2个液压缸。辊缝控制系统功能包括：液压缸位置控制、轧制力控制、轧辊同步及倾斜控制、预压靠控制、轧机刚度补偿(压力AGC)等。

3．5．2．3厚度自动控制

厚度自动控制系统通过测厚仪测量的厚度偏差信号，生成各机架HGC和速度调节器的给定值修正量，以轧出所要求的厚度和公差范围的带钢。本系统厚度自动控制(AGC)由3部分组成：人、出口段AGC控制及厚度监控AGC控制。

(1)入口段AGC控制

粗调AGC的主要目的是基本消除来料厚度的波动，减少偏心造成的厚度周期波动。

 ①1^#机架前馈AGC控制。由于来料厚度差是冷轧带钢产生厚差的重要原因之一，因此在1 ^#机架前设有测厚仪，直接测量入口带钢厚度的偏差值，用于前馈控制。在1^#机架前装有激光测速仪，其产生与带钢速度成正比的脉冲信号。跟踪系统记忆由测厚仪测得一段带钢的厚度偏差，当这段带钢到达1#机架并咬人时，对该机架的辊缝给定进行适当修正，使1^#机架的带钢出口厚度保持在要求范围内。

 ②1^#机架反馈AGC控制。当带钢经过1^#机架至出口侧测厚仪处时，可实测1^#机架出口厚度偏差，根据此偏差信号对HGC系统给出辊缝的修正值，然后进行反馈闭环控制，使厚度偏差越来越小，以保证1^#机架出口厚度恒定。

③2^#机架前馈AGC控制。为进一步消除第1机架出口尚未消除的厚差，使进入2^#机架的秒流量相等，以发挥后面各机架速度比的控制效果，系统设置了2^#机架的前馈控制，其执行机构为2^#机架的压下及1^#机架的主速度。用2^#机架前的测厚仪检测2^#机架入口带钢的厚度偏差值，跟踪系统记忆该段带钢的厚度偏差，当该段带钢到达2^#机架并咬人时，对1^#机架的速度给定进行适当修正。补偿这个偏差值，使2^#机架的出口厚度保持在要求范围内。

 1^#机架速度变化将引起1^#机架与2^#机架之间的张力变化，为减小其影响，需适当修正2#机架辊缝给定值。

  ④1^#机架流量AGC。根据秒流量相等原理，计算出在轧带钢的厚度偏差，对辊缝进行修正。使轧出的带钢保持较好的一致性。

测量带钢的入、出口速度V₀、V₁及入口厚度H₀。则出口厚度偏差即被确定。为此，系统配置了对机架两侧的速度和厚度进行动态和精确测量的激光测速仪和测厚仪。由于速度和入口厚度可实时测量，且滞后时间很短，故可有效地消除各种扰动引起的厚度变化。

 流量AGC提供了较其他AGC方式更为有效的厚度补偿方法，与反馈AGC和前馈AGC控制方式相配合将是最有效的厚度控制方案。

 (2)出口段AGC控制

 精调AGC由3^#、4^#机架来完成，根据所轧产品的厚薄、硬度不同可采用不同的控制方式。

 ①4^#机架反馈AGC控制(厚带)，其类似于1^#机架反馈AGC控制，调节器根据测出的厚度偏差，得到4^#机架速度修正值。

 ②3^#机架和4^#机架反馈AGC控制(薄带)。当带钢很薄时，同时改变3^#、4^#机架的速度，避免两个机架间的张力变化。此间，滞后时间是带钢从3^#机架到达4^#机架后测厚仪所需时间。

(3)厚度监控AGC控制

虽然4^#机架后测厚仪存在大滞后，但其可高精度地测出成品厚度，因此一般用来作为监控，即通过对测厚仪信号的积分，以实测带钢厚度与设定值比较求得厚差的总趋势(偏厚还是偏薄)。有正有负的偶然性厚差通过积分将相互抵消而得不到反映。如总趋势偏厚，应对机架液压压下给出一个监控值，对其系统厚差进行纠正，使带钢出口厚度平均值更接近设定值。

为防止4^#机架出口AGC调节器饱和，监控AGC可调整入口AGC调节器的给定值。例如：出口AGC调节器要增加4^#机架的速度来得到所要求的厚度，这意味着进入4^#机架带钢的厚度比预测厚度要厚，为减少4^#机架的速度修正量，需减少1^#机架厚度给定值。

 这个调节器的稳定性问题与反馈AGC控制一样，滞后时间是带钢从1^#机架到4^#机架所需时间。

 (4)张力自动控制(ATC)

 张力自动控制系统(ATC)可使机架间张力保持恒定，并将张力值控制在L₂级自动化系统允许公差范围内。

1^#机架的张力由开卷机控制，因此可调节轧机其他参数，用1^#机架的轧制力来控制1^#机架的出口厚度。对于其他机架，轧制力只用来改变上游张力而不影响出口厚度，机架间张力控制通过下游机架来完成。

 调整机架速度也能改变张力，对于中间机架，其中一个机架速度增加将引起上游机架张力增加及下游机架张力减小。一般在低速时使用此方法。张力控制分为高速ATC和低速ATC两种情况。

4  结语

 2006年5月10～14日，唐山建龙简州钢铁公司冷轧厂进行了达产测试工作，共生产冷硬卷6575t，平均日产1315t，初步达到了设计能力。目前已轧制带钢18万t以上，冷硬卷一级品率92％，成材率98％，取得了很好的经济效益。下一步将继续建设冷轧二期项目，主要包括增加全氢罩式退火炉、实现酸一轧联机、增加平整机、重卷机等设备，最终实现年产55万t的配套生产能力。