西门子冷连轧机技术特点

LIU1018

西门子冷连轧机技术特点

陶少清

市场对冷轧机的需求持续增长，对产品质量、钢厂的生产率、利用率以及可靠性的要求也在日益提高。连续冷连轧机（CTCM）和酸洗冷轧联合机组（PLTCM）即可满足这些要求。自从上世纪70年代末采用连续冷连轧机和酸洗冷轧联合机组以来，这一概念已经被广泛应用，其产品所占市场份额在多机架轧机的产品中达40%以上。

连续冷连轧机和酸洗冷轧联合机组不仅可以生产普通合金薄带钢，而且可以生产高等级高强度钢（AHSS）。

西门子VAI公司在开发连续冷连轧机和酸洗冷轧联合机组的机械和自动化的解决方案方面起着主导作用，所安装的机组超过42套。

1 带材的送进和焊接

带材的送进和焊接段对生产线的影响很大，无论钢种和带材尺寸如何，必须确保快速、可轧制。为此，送进段必须是全自动的，使从带材尾部脱离开卷机到割切口后的重新启动的停机时间最短。

除了闪光对焊机之外，西门子VAI公司还开发了高效激光焊接设备LW21H。焊接操作采用装有固定谐振器的二氧化碳激光原。焊接效率极高，提高了生产能力，扩大了材料的范围，包括DP、TRIP钢以及锰钢。

2 酸洗和切边

酸洗和切边段包括酸洗液分析和控制、切边剪；应用SIAS系统进行在线表面检测；活套挑；辊式张紧装置；高产量、低成本运行的酸洗线和切边段。生产组织灵活，产品尺寸范围大，设备运行可靠，维护量少，符合环境安全的最高标准。

3 轧机机架设计

成功轧制高强钢特别依赖于轧机的机架，主要采用6辊和4辊冷轧机技术。

4 驱动、驱动控制和供电

主驱动和辅助驱动连同轧机机架是连续冷连轧机和酸洗冷轧联合机组取得成功的关键。

最终带材的质量很大程度上取决于多机架轧机的主驱动。根据多年积累的专业知识和经验，该公司认为，不能仅局限于换流器和电机的设计，而是要使主要的驱动性能，如：惯性、重量和整个传动系的弹性常数，适应各个客户的需要，并将驱动控制集成于整个自动化系统之中。

电机和相应的换流器的选择是为了优化线反应、损耗和动态性能。

对轧机驱动系统的要求包括：适当的功率、速度和扭矩性能，以确保带钢的质量；设备的高利用率以提高产量；维护量低、能耗低，以降低生产成本，提高竞争力。

5 先进的自动化概念

工艺控制和过程模型是实现先进的自动化的前期工作，目的是最大化地利用机械、液压和其他定位元件。控制概念会随着设备性能的不断提高而进化，从简单的模拟PI控制器到极其复杂的互相连结的控制系统。这些控制和过程模型是SirollCIS冷轧机的一个集成部分。

在轧制带材方面SirollCIS概念的价值是很明显的：改善了厚度公差、减少了不合格带材、优异的平直度以及满足日益增长的市场需求。

6 设定和轧制指令

自动化系统的核心是在过程模型和轧制指令的辅助下进行设定值的计算。物理模型和自适应算法的完美结合可加速过程模型的确立，这对高性能的连续冷连轧机和酸洗冷轧联合机组的灵活的操作来说是绝对必要的。

在线过程模型协同适应过程自动化系统的神经网络的优点包括：神经网络对实际轧制状态的自适应的设定值更加精确，并且更易于适应新的材料，便于轧制新钢种。

在过程自动化方面，轧制指令的参数化法的高度灵活性，提高了产品的质量。轧制指令是根据特有的材料性能而自动确定的。

7 速度的优化

酸洗段和连轧机不同的工艺速度使得生产更加灵活，优化速度的目的在于最大限度地提高生产率，同时确保成品带钢的高质量。此项功能包括轧机按计划停止，例如：换切边刀片或换辊；测量值和来自生产线的信号；技术指令；单项措施以及确定带钢缺陷的反应。

8 成卷

SirollCIS冷轧机能够进行参数管理并为“m-n带卷运送”提供设定值。进卷包括m焊接段以供轧制，并分送到n出卷。最后为成卷进行先期的切割控制。

选择方案包括手工切割、检验切割以及根据标准诸如带卷重量或带卷直径而进行缠绕包装。

9 厚度工艺控制

基于先进质量流控制概念的连轧机单个机架的控制轧制、带材张力解耦控制器以及达到最小的厚度公差。这一概念的重点是结构、厚度和带材张力控制的动态匹配。智能控制取代了大量的仪表。轧制偏心度和带卷偏心度校正系统在连轧机内平衡辊堆和带卷偏心度。

10 厚度自动控制和轧辊偏心度校正

厚度自动控制系统是通过带材速度测量、轧辊效率校正、进口辊式张紧装置的附加加速校正、卷取机张力的附加加速校正以及机架模量（CG）和材料刚性（CM）的校正值来执行每个机架的前馈控制、反馈控制、质量流控制的软件功能。

轧辊偏心度校正能减少因轧辊偏心度问题引起的带材厚度的变化。在进行偏心度校正时，调整辊缝即可。

11 轧机出口段的特别控制

在轧机出口段的最后一个机架，有不同的厚度控制模式可以选择：张力最佳模式A为软/厚带材；张力限制模式B为硬/薄带材；表面最佳模式C为在最后一个机架之前可达到特定的出口厚度并且最后一个机架可以作为平滑或光整冷轧机架。

12 平直度控制和卷取

平直度控制可始终确保最佳的辊缝，为达到最好的动态性能，控制系统监控定位元件的优先次序和速度。带材卷取段采用双卷筒卷取机或1台更紧凑卡罗塞尔卷曲机。

13 主要优点

（1）支持复杂工艺的连续生产过程；

（2）改善带材厚度公差，减少不合格产品，完善表面平直度；

（3）采用适应轧机实际状态的实时设定值的神经网络；

（4）确保最佳的辊缝和生产过程中优良的动态性能；

（5）为新建和改建轧机项目提供特定的方案。