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[摘 要]：莱钢无芯轴的钢卷移送热卷技术先进，但控制复杂。文章围绕该复杂控制介绍了热卷箱的运行方式及其主要功能。可以为热卷技术控制提供很大的参考和借鉴价值。
1 概述
莱钢1500mm热轧带钢生产线是莱铜“十五”技改工程新上的一条生产线，该条生产线全部由国内设计生产制造，其工艺布置方案为：2座步进梁式加热炉一单机架带立辊轧机（配置全液压AWC）的四辊可逆粗轧机（配置电动压下APC＋液压AGC）—热卷箱—6机架四辊精轧机组（F1-F6配置全液压压下HAPC＋HAGC、串辊、弯辊，F1-F6采用CVC机型，机架间低惯量活套）—层流冷却—2台地下卷取机（配置助卷辊液压踏步控制）。可生产厚度1.2mm～20mm，宽度700mm～1350mm的热轧带钢，年设计生产能力200万吨。
热卷箱已经成功的用在不同的轧机设备中，从传统式轧机到小型轧机到无头轧机。通过不断的研究开发，在HATCH STELTECH的指导下，热卷箱技术已经迅速成熟，可以满足并超过用户的期望值。在最近的几个项目中，HATCH STELTECH应用此项技术并取得了很大的成功。新式的热卷箱可以在很广的范围内高速卷取不同宽度、厚度和质量的材料，并且使带卷紧密、结实并且保证圆形。热卷箱设计利用其他领域如：液压和自动化的先进技术，这样有助于提高设备的可靠性和卷取性能，并且所供的设备简单便于维护。
热卷箱是一道中间工艺，此工艺是将从粗轧机过来的中间坯高速卷咸带卷，然后再开卷将中间坯以低速送入精轧机组。所有的钢材产品，从薄软的超低碳钢和硅钢到高强度低合金钢以及奥氏体不锈钢，都可以使用热卷箱成功的生产出来。因为热卷箱的两大主要原理：一是保持温度，二是缓冲长的中间坯，使得热卷箱工艺为带钢热轧机产业带来重大变革。卷取工艺减少中间坯的散热表面，其结果是打开的中间坯几乎保持与卷取时相同的温度，这样就减少了轧制所需的能量。此外，与平的中间坯相比，卷取的中间坯可以减少成本费用以及对轧机的空间要求。
2 热卷箱控制系统结构
如图1所示
3 设备组成
热卷箱分三部分组成：入口导位、热卷箱、矫直夹送辊。入口导位由一侧的二个液压缸通过齿轮、齿条推动平行导板对中带钢。热卷箱由入口偏转辊、弯曲辊、成形辊、1号卷托辊、2号卷托辊、3号卷托辊、稳定器、推卷器、开卷器、开卷侧导位、开尾销、保温墙、主机、传动装置等组成。带钢在热卷箱内卷成卷，再开卷。矫直夹送辊由开尾辊、上下夹送辊和辊道组成。矫直夹送辊将开卷的带钢矫直后送入飞剪切头切尾。
热卷箱（如图2所示）可以分成两个部分，卷取区和开卷区。热卷箱接受由R1送来的中间坯，经过导向辊将钢坯导入弯曲辊，通过上下弯曲辊辊缝的合理设置，使钢坯头部弯曲进而进入卷取区，由成形辊和1号托卷辊共同支撑卷取中的钢卷。当钢坯尾部到达之前，弯曲辊打开，使尾部保持平直进入卷取区，同时成形辊和1号托卷辊减速并停止转动，使尾部停在水平位置，同时稳定器将钢卷稳住。此时开卷区应没有正在开卷的钢卷。于是开卷臂下降，开卷刀插在钢卷尾部，1号托卷辊转动使将钢卷尾部送入开卷区的夹送辊。夹送辊一旦咬入，开卷臂抬起，1号托卷辊和2托卷辊共同配合将钢卷移送到2号托卷辊。此时保温墙将靠近钢卷以减少热量的辐射损失。这时卷取区就可以开始进行下一块钢坯的卷取了。当开卷中的带卷减小到一定程度（随中间坯厚度不同而不同）时会被被动拉到3号托卷辊上，并接触开尾辊，达到设定卷径时，开尾销伸出准备将钢卷尾部拨开，防止尾部叠在一起进入夹送辊。开尾辊的作用是阻止钢卷向后滑动并帮助开卷，同时当卷尾通过时防止尾部翘得过高。
从上述过程可以看出，卷取区和开卷区可以同时工作，加快生产节奏。使得热卷箱不再是瓶颈环节。另外，如果精轧机组出现故障时，可以将钢卷保留在热卷箱内，等故障处理完毕后继续轧制，从而大大地减少损失，因此热卷箱又是一个缓冲环节。
4 运行方式
4．1 直通模式轧制（无热卷箱）
热卷箱区域的辊道可以做为粗轧机与飞剪之间的延迟辊道的扩展部分。辊子的驱动装置将从粗轧机处得到一个速度信号，热卷箱和飞剪使用HMD的追踪信息来进行控制。热卷箱和飞剪入口侧导卫使用接近的中间坯的产品信息进行定位。当为直通模式轧制时，所有上述轧制线辊子都是从动速度转动。热卷箱的外部冷却是根据HMD区域的追踪信号来顺序进行的。
4．2 自动运行
自动运行是处理中间坯移送的正常模式。热卷箱控制程序协调所有的自动成卷及开卷顺序。热卷箱控制器通过速度、位置、方向和时间测量值来追踪中间坯的移送，用HMD和轧机信号来检测中间坯的头部及尾部。连续计算带卷直径以便为热卷箱定序。控制器使用的是操作者在人机界面（HMI）屏上设定的输入值和2级下载到控制器的设定值。
人工干预是自动模式的扩展。它允许操作者在自动模式下激活、调节或中断程序，并且使用操作台装置来调整热卷箱机构的位置。当粗轧机和精轧机空的时候，速度控制器允许操作者传送带卷和中间坯，然后，在特定的点上，恢复自动速度控制。在不影响自动顺序的情况下。热卷箱的每个部分的位置控制运算法必须接受通过操作台装置直接进行的手动的调节。调节的范围是有限度的，只适用于当前的带卷或者在要求下一次自动位置调节之前一直适用。如有必要，在人机界面屏上，可以对正在运行的带卷的位置调节器偏移量作永久性修正。
4．3 模拟轧钢
热卷箱模拟轧钢是一种辅助运行模式，用于软件开发、培训操作者和检查准备就绪情况，模拟成卷及开卷运行时热卷箱所需的外部信号。这样，热卷箱就可以在没有中间坯的情况下进行运行。与正常动作所不同的唯一的调节是，模拟开卷器的开卷位置，这是因为在1号托辊上没有带卷时。有可能产生机械干涉。所有热卷箱操作控制装置在模拟期间具有完全的功能，并且操作者完全能够进行干预。
热卷箱模拟功能可以作为设备的单机模拟、从热卷箱的输入辊道到第一个精轧机架，或者作为整个轧机模拟的一部分。要模拟的中间坯的参数在整个轧机模拟过程中，由2级提供或者由操作者通过人机界面为单机模拟输入这些参数。热卷箱模拟程序生成相轧机速度信号、在粗轧机里的金属和不同的热金属检测器的信号，好像一个中间坯正在从粗轧机，通过热卷箱，到精轧机。
5 主要控制功能
5．1 材料追踪
热卷箱采用热金属检测器检测中间坯的头部和尾部以及带卷是否在热卷箱望里。使用速度补偿和延时来增加额外的材料追踪点。图3显示了每个热金属检测器的位置。
（HND＝热金属检测器）
（1）COilbox（热卷箱）15m HND（HND1）、On表示中间坯到达热卷箱、Off表示接近尾部。
（2）Coilbox Entry（热卷箱入口）HND（HND2）为带卷直径计算和尾部停止发出精确的头部及尾部跟踪点。位置要尽可能的靠近入口偏转辊。
（3）Cradle Roll No．1（1号托辊）HND（HND3）表示有一个带卷在成卷区。也生成了一个追踪信号用它及邻近的HND信号和带卷直径计算值来确定带卷在1号托辊上。
（4）Cradle Roll No．2／3（2／3号托辊）HMD（HMD4表示中间坯或带卷在开卷区，并且与邻近的HMD信号相结合来确定带卷的位置。
（5）Holdback Roll（开尾辊） HMD （HMD5）表示一个被动移送的带卷在开尾辊处。该HMD必须不检测在开卷的中间坯。
（6）Pinch Roll（夹送辊）HMD（HMD6）表示中间坯在矫直夹送辊里。
其中，HMD2和HMD3采用三选二的方式提高可靠性。
5.2 计算带卷直径和特定的带卷重量
（1）下列公式用于计算带卷直径
5.3 尾部停止长度计算
在中间坯尾部通过HMD2时，计算还要成卷的钢坯的长度。整个尾部停止的长度和稳定速度使得产生成卷装置的减速模式。热卷箱的操作者可以通过HMI设置屏用尾部偏移值调节尾部停止位置。偏移值直接加上总尾部长度（默认值＝500mm）。
6 结论
由于采用了最新的工艺，控制系统配之先进合理，控制方法及算法准确，控制功能强大，使得热卷箱工作可靠、稳定、效率高，提高了轧线利用率。自投运以来很少发生故障，创造了可观的经济效益和社会效益。 |
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