《冷热轧工序联动的同板差综合控制系统开发与应用》

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硅钢被誉为钢铁中的工艺品,是制造业的重要基础材料,主要用于生产电机铁芯、汽车发动机铁芯等。由于加工过程均为叠片使用,故对产品的横向厚度均匀性要求极高。在当前技术水平下,由于冷热轧轧制过程轧辊的弯曲变形,板材产品呈现中部区域厚,两侧偏薄的情况,即边部减薄现象。该问题是轧钢领域的世界性难题,虽然不同厂家采取了各种应对措施,但实际效果均不理想,轧制后对边部厚度偏薄区域进行剪切后使用成为无奈之举。经统计,冷热轧轧钢工序因边部减薄而导致的切损量约占硅钢产品总产量的3-5%,影响成本约120-200元/吨。

对此,项目团队针对热轧边部减薄控制过程自动化程度低、冷轧边部减薄控制过程实际效果不佳两大核心问题开展自主研发。开创性的提出并实现了热轧楔形自动控制系统、热轧水印点轧制力补偿控制系统、冷轧同板差弯辊自动控制系统、来料异常段专家控制系统的研发与生产应用。在冷热轧横向断面厚度控制整体技术上,实现了全球范围内的技术创新及技术引领。随着终端用户对横向厚度均匀性要求的持续提高,该技术的使用范围已从硅钢拓展至汽车用钢、造币钢、镀锡板等领域。

该项目的关键技术创新内容包含以下两点:

1、针对热轧同板差控制过程自动化程度低的问题,开发专用的凸度楔形控制系统,实现了热轧横向断面的自动控制。针对加热炉水印点位置轧制力波动引起的凸度异常问题,开发了相应的轧制力动态补偿系统,实现了水印点位置断面形状的稳定控制。

2、针对热轧来料横向断面异常,在冷轧工序开发针对性的异常断面应对系统。以金属流动计算为理论基础,建立UCMW型轧机轧辊弹性变形及金属横向流动计算分析模型,并开发专用的工作辊锥度曲线。冷轧工序通用的边部减薄反馈及前馈控制系统均按照边部100mm与边部15mm位置的厚度差异作为控制基准,但现实已证明该控制逻辑不能满足市场需求,该项目结合用户实际开发了覆盖全宽范围的同板差反馈及前馈控制系统。同时,该项目在全球范围内首创开发了同板差工作辊自动弯辊系统,实现了工作辊弯辊的自动控制。

项目成果首先应用于宝钢股份硅钢部1550酸连轧机组、热轧厂1580热连轧机组,后期在1880热连轧机组、湛江基地1550酸连轧机组推广,部分技术应用于1730酸连轧机组。相应技术使用后,边部减薄从原约8μm降低至4μm以内,显著减少了带头尾及边部剪切量,2015-2017年3年累计新增产值47403万元,新增利润19737万元,创收外汇17989万美元。

该项目开发过程共申报发明专利15项(已授权7项),授权实用新型专利1项,认定企业技术秘密10项。中科院科技项目咨询报告结论:项目综合技术具有新颖性,达到国际先进水平。中科院查新报告结论:未见与该项目关键技术相对应的文献和专利,项目具有新颖性。该项目使中国硅钢生产轧制工艺技术得到显著提升,可降低吨钢成本约50-100元/吨,推动了中国钢铁冶金技术的重大进步。

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