关于高速线材尺寸精度控制系统分析

[摘 要]在钢铁生产领域中，线材是一种主要的生产品种，被广泛运用与各种金属制品与建筑行业中。然而高速线材尺寸精度不仅受到工艺参数与工艺设备的影响，还受到其他因素的影响。本文主要在探讨影响高速线材尺寸精度的基础上，探讨高速线材尺寸精度控制系统的设计。

[关键词]高速线材；尺寸精度；控制系统

中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0393-01

近些年来，随着我国市场经济的发展以及生产技术水平的进步，很多用户对高速线材尺寸精度的要求也变得越来越严格。而在实际的高速线材生产过程中，线材尺寸往往存在这样或那样的问题，因此必须建立一套科学完善的高速线材尺寸精度控制系统，从而实现对高速线材尺寸的精确控制。

1 高速线材尺寸精度影响因素分析

钢种：在高速线材实际生产过程中，由于不同工艺条件下的钢种在宽展与延伸方面存在差异，因而钢种变化会对尺寸精度产生直接的影响。并且在轧制过程中，不同钢种的变形抗力也存在差异，从而导致轧机弹跳值存在差异，这也会影响到线材尺寸。

工艺制度：在规格及钢种不变的情况下，要想得到性能应用较为灵活的线材，需要实施相应的工艺制度。对轧件开轧与终轧时的温度进行控制，由于不同温度下的轧件宽展与抗变形力不尽相同，从而会导致轧件尺寸存在差异。

轧辊与磨损：由于轧辊在轧制过程中对尺寸精度的影响很大，其表面粗糙与平整程度都会影响到轧件的变形，并且轧辊表面粗糙程度会随着轧制过程的推行而变化，其在孔型中的宽展与延伸也出现变化。[1]此外，在使用轧辊的过程中，需要对其进行反复的修整，一般新轧辊表面具有较高的硬度，会随着轧辊不断使用与磨损逐渐降低硬度，这时轧辊的磨损也就越来越严重，这对线材尺寸精度的影响也越来越大。

张力因素：在轧制进行时的张力也会影响到线材的尺寸精度。在配置高速线材轧机的时候，仅有个别具有活套装置的机架采用的是无张力轧制，其余都是通过微张力轧制进行工作。[2]但由于没有很好的方法对检测其张力，因而难以控制张力大小，造成其影响高速线材的尺寸。

轧机调整：由于轧制时工艺参数是会存在波动情况的，因而尺寸也会受到影响，这时就需要对轧机进行调整从而使其达到要求的尺寸标准。但当前轧机的使用与调整一般都依靠工作人员的经验进行，从而对线材尺寸精度产生严重的影响。

2 高速线材尺寸精度控制系统的构建思路

2.1 相对宽展计算公式

在现阶段的生产工艺中，孔型设计直接对尺寸精度与产品质量产生影响，而且孔型设计的重点又在于宽展的计算。目前宽展变形受到的影响因素较多，用简单的函数可以表示为：

ΔB=（v ，m ，T ，f，1，ε，ψ，D，L，Δh，h1，b，h0）

其中，v-轧制速度（m/s），m-软件化学成分，T-轧制温度（℃），f-轧件和轧辊的摩擦系数，1-轧制变形速度（1/s），ε-轧制变形程度，ψ-变形区域内轧件断面形状，D-轧辊工作直径（mm），L-变形区长度（mm），Δh-轧件压下量（mm），h1-轧件压后高度（mm），b-轧件轧前高度（mm）。

在上述影响线材轧制宽展变形的诸多因素中，D，L，Δh，h1，b，h0和是ψ表示的变形区域特点的主要集合因素，而m ，T ，f，1，ε和则是v表示的轧件性质的物理因素。当现有的宽展模型中，多数都考虑到集合影响因素，而较少考虑到物理因素考虑不多。传统宽展计算公式都是绝对的计算，其同样存在这方面问题，而相对的宽展计算公式则能够体现出轧件面积与形状对宽展的影响，所以相对宽展计算公式应用较为广泛。在实际的轧制过程中，应当依据轧件面积、形状等条件逐一计算出对应系数，只有这样才能保证最终的计算结果正确。相对宽展计算可用如下公式表示：

B=β*b，式中β表示相对宽展系数，b表示轧件轧前宽度，B则表示轧后宽度。

2.2 轧机速度控制

在高速线材的生产过程中，为了充分保证产品尺寸精度，主要的调整措施包括：对轧机速度与辊缝进行调整，主要原则是要求速度调试配合辊缝调整；通过秒流量相等原则可以实现轧机速度挂席的准确计算，在设计连轧工艺时，由于前滑计算公式难以满足系统对计算要求，因而一般都采取连轧常数的方式。

2.3 高速线材尺寸精度控制系统数据量的创建

设计高速线材尺寸精度控制系统可以简化计算过程，然而却增加了和工艺生产相关的经验参数储存量，因此需要建立数据库将数据存储起来。需要存储的参数只有前滑修正系数与相对宽展修正系数，在结构上应当使数据库满足工艺需求，其数据结构如下所示：

设计轧机工艺参数时，依据规格、钢种以及工艺制度等分别取出各机架的滑修正系数与相对宽展修正系数，然后依据选用的孔型系统计算出速度与辊缝设定值。

结语：

综上所述，线材尺寸精度控制系统对高速线材的尺寸控制十分重要，其具有的功能主要有速度与辊缝的科学设定、模拟钢轧过程、系统自适应与自学习等功能。由此可见，这一系统的设计与实现，是从根本上提高高速线材尺寸精度的关键措施。

参考文献

[1]谭钢军，石晓龙.基于智能控制的高速线材轧机水冷控制系统优化[J].数学的实践与认识，2013，06：149-156.

[2]周民，陈莹卷，马靳江，牛强，谭成楠.宽展模型在高速线材轧制过程中的应用及进步[J].钢铁技术，2013，02：34-37.