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[摘 要]介绍并分析浙江鑫和1250MM单机架可逆冷轧机组在正常轧制过程中，频繁出现前滑值为负值、上下辊同时打滑并造成上下辊负荷严重不平衡以及带材热划伤的情况及原因。
[关键词]单机架可逆冷轧机 负荷平衡 乳化液 轧制规程
中图分类号：TM564.2 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0379―01
我厂为浙江鑫和板材科技有限公司生产的浙江鑫和1250MM六辊可逆冷轧机组，轧制速度1200m/min，卷取机张力14t，轧制压力1500t，成品厚度0.2-1.2mm。该机组于2012年5月完成调试，经过一段时间的试生产、精调后进入正式生产。在该机组的正常生产过程中，频繁出现第1、2、3、4道次轧制前滑值为负值，主轧机上下辊负荷严重不平衡，甚至在2道次上下辊电流相差1000A的情况。
1产生上述情况的原因分析
我们认为解決负荷不平衡问题的关键是先解决前滑值为负值的问题。对此种情况，我们首先采取了将所有可能影响因素全部列出，并逐个分析排除。
1）操作员水平
浙江鑫和是一家民营企业，这套轧机是该公司第一套冷轧机。调试结束后是一边轧制一边摸索轧制方法。随着操作人员的水平越来越熟练，但是上述问题没有任何的改善，所以判断该问题和操作员的操作经验无关。
2）轧制规程
我们怀疑是轧制规程不合理造成上述问题的出现。通过减小每个道次的压下量、增加出口张力、减小入口张力后，电流偏差有了一些改善，还是无法从根本上解决此问题。所以轧制规程不合理的因数也排除在外。
3）设备安装问题
重新测量轧机牌坊的平行度、垂直度和卷取机卷筒和主机机架的水平度，没有发现与设计图纸不符的地方。因此也排除了设备安装偏差对电流偏差的影响。
4）换辊
为了增加上辊的负荷人为的把直径大的工作辊换到上辊。经过上述的调整，保证每次换完辊后轧制线恒定不变后上述问题还是没有解决。因此换辊的因数也被排除。
5）来料的问题
来料有问题有可能影响到第1道次，但通过第1道次的轧制后板型有了较大的改善，应该不会影响到后面的道次，因此来料的问题也排除了。
除去上述的几个因数外，还有两个重要的因数：一是负荷平衡的电控系统，一是乳化液系统。
2负荷平衡的电控系统
本机组中，上、下辊各有两台1250kW直流电机通过串联进行传动。轧制过程中，上、下辊之间通过带材连接，因此上、下辊传动各自的速度、转矩都可以分别进行调增。为了使在轧制过程中，上、下工作辊电机的出力情况大致一样，在保证上、下辊的线速度偏差在一定的范围内，通过调整上、下工作辊电机的电流并使其大致一致，以达到上、下辊负荷平衡的目的。
1）负荷平衡的控制方法
负荷平衡的控制方法有两种：
方法一：上、下辊电机分别速度控制方式，见图1.其中，n上、n下为上、下辊的速度给定，nact为实际速度反馈，I上、I下为上、下辊转矩电流给定，K为调整参数。以下辊为基准辊采用速度控制方式。上辊采用速度控制和附加转矩给定控制方式。转矩附加给定包括两部分：一是下辊的速调速出的I分量，二是下辊电流和上辊电流的差值乘以K参数。用附加的转矩给定和上辊速调速出的P分量的和值作为上辊电机的转矩电流给定。在轧制过程中如果出现上、下辊速差较大时可以通过K参数来调整。
方法二：通过比较上、下工作辊电机的电流，当上、下工作辊的电流差超过一定的范围后，通过负荷平衡PI调节器调节上辊控制系统中速调的速度给定，及在上辊电机的速调前面加上一个附加速度给定（如图2），使得上、下工作辊电机的电流趋于平衡，并且通过控制附加速度给定限幅值大小可以防止上、下工作辊线速度速差过大。
总体来说，这两种方法的原理是相同的，都是牺牲一定的速度，通过缩小上、下工作辊电机的电流差来达到保证负荷平衡的目的。不论采取哪种方法，上、下工作辊的线速度差都不允许相差过大，否则都会造成上下工作辊辊面和带材之间的相对运动，从而导致工作辊表面产生擦伤，影响带材的表面质量。
2）浙江鑫和1250MM可逆冷轧机负荷平衡的控制
本机组采用第二种方法，对于负荷平衡的投入时机定义如下：主机处于运行状态，轧制力达到设定值，机组启动后主机速度大于额定值的0.5%，上、下工作辊电流大于电机额定值的0.5%，上、下工作辊电流差大于额定值的0.5%。附加速度给定的限幅值：线速度低于600m/min时限幅值为额定速度的3%，线速度高于600m/min时限幅值为额定速度的1.5%.但是不论怎么优化负荷平衡PI控制器只能使上、下工作辊的电流差有所减小，都没办法根本上改变前滑值为负值和负荷不平衡的现状。
3乳化液系统
在冷轧机组中，乳化液的作用是润滑和冷却。在轧制过程中发生的一个现象引起大家的注意。喷射在上工作辊乳化液随着工作辊的旋转及自然运动规律，在工作辊和带材的表面之间有一定的残留，而下工作辊和带材的下表面之间的乳化液，由于受到自然规律的作用，将明显少于上工作辊，因此造成下工作辊和带材下表面之间的润滑和冷却效果差，就容易造成上、下辊的负荷不平衡。每次更换完新的乳化液后轧制过程中前滑值会变成正常的正值，上、下辊负荷平衡也会趋于平衡，但是连续轧制几天后发现轧制的前滑值会慢慢的变坏，上、下辊负荷平衡也慢慢的变得不平衡差距会越变越大。因此我们认为是由于乳化液变质造成乳化液不稳定，从而导致前滑值为负值和负荷不平衡的。通过加强乳化液管理，杜绝设备漏油，引导油气润滑排出的费油，尽量减少乳化液中杂油的含量，更换乳化液净化设备的措施后发现还是无法根本上解决问题。
通过对乳化液进行全分析，发现用户使用的乳化液稳定性很差（E.S.I只有0.3）。乳化液的稳定性很差对轧制过程中乳化液的油水分离影响很大，不但影响乳化液润滑效果还影响乳化液冷却效果。乳化液刚配制时乳化液的稳定性比较正常（E.S.I=0.65），因此轧制时前滑值和上、下辊负荷平衡比较正常，当生产一段时间后乳化液开始变质，稳定性随之变差导致轧制时前滑值为负值和上、下辊负荷不平衡。因此用户更换其他厂家乳化液，并适当调整乳化液的浓度，终于使前滑值恢复到正常范围内，上、下辊负荷也趋于平衡。
4结论
电控系统对于负荷平衡的控制只是一种调节手段，负荷不平衡是可以进行一定量的调整，但是调增程度有限，要想从根本上解决，还是需要找到引起负荷不平衡的真正原因，才能彻底的解决。
[关键词]单机架可逆冷轧机 负荷平衡 乳化液 轧制规程
中图分类号：TM564.2 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）34―0379―01
我厂为浙江鑫和板材科技有限公司生产的浙江鑫和1250MM六辊可逆冷轧机组，轧制速度1200m/min，卷取机张力14t，轧制压力1500t，成品厚度0.2-1.2mm。该机组于2012年5月完成调试，经过一段时间的试生产、精调后进入正式生产。在该机组的正常生产过程中，频繁出现第1、2、3、4道次轧制前滑值为负值，主轧机上下辊负荷严重不平衡，甚至在2道次上下辊电流相差1000A的情况。
1产生上述情况的原因分析
我们认为解決负荷不平衡问题的关键是先解决前滑值为负值的问题。对此种情况，我们首先采取了将所有可能影响因素全部列出，并逐个分析排除。
1）操作员水平
浙江鑫和是一家民营企业，这套轧机是该公司第一套冷轧机。调试结束后是一边轧制一边摸索轧制方法。随着操作人员的水平越来越熟练，但是上述问题没有任何的改善，所以判断该问题和操作员的操作经验无关。
2）轧制规程
我们怀疑是轧制规程不合理造成上述问题的出现。通过减小每个道次的压下量、增加出口张力、减小入口张力后，电流偏差有了一些改善，还是无法从根本上解决此问题。所以轧制规程不合理的因数也排除在外。
3）设备安装问题
重新测量轧机牌坊的平行度、垂直度和卷取机卷筒和主机机架的水平度，没有发现与设计图纸不符的地方。因此也排除了设备安装偏差对电流偏差的影响。
4）换辊
为了增加上辊的负荷人为的把直径大的工作辊换到上辊。经过上述的调整，保证每次换完辊后轧制线恒定不变后上述问题还是没有解决。因此换辊的因数也被排除。
5）来料的问题
来料有问题有可能影响到第1道次，但通过第1道次的轧制后板型有了较大的改善，应该不会影响到后面的道次，因此来料的问题也排除了。
除去上述的几个因数外，还有两个重要的因数：一是负荷平衡的电控系统，一是乳化液系统。
2负荷平衡的电控系统
本机组中，上、下辊各有两台1250kW直流电机通过串联进行传动。轧制过程中，上、下辊之间通过带材连接，因此上、下辊传动各自的速度、转矩都可以分别进行调增。为了使在轧制过程中，上、下工作辊电机的出力情况大致一样，在保证上、下辊的线速度偏差在一定的范围内，通过调整上、下工作辊电机的电流并使其大致一致，以达到上、下辊负荷平衡的目的。
1）负荷平衡的控制方法
负荷平衡的控制方法有两种：
方法一：上、下辊电机分别速度控制方式，见图1.其中，n上、n下为上、下辊的速度给定，nact为实际速度反馈，I上、I下为上、下辊转矩电流给定，K为调整参数。以下辊为基准辊采用速度控制方式。上辊采用速度控制和附加转矩给定控制方式。转矩附加给定包括两部分：一是下辊的速调速出的I分量，二是下辊电流和上辊电流的差值乘以K参数。用附加的转矩给定和上辊速调速出的P分量的和值作为上辊电机的转矩电流给定。在轧制过程中如果出现上、下辊速差较大时可以通过K参数来调整。
方法二：通过比较上、下工作辊电机的电流，当上、下工作辊的电流差超过一定的范围后，通过负荷平衡PI调节器调节上辊控制系统中速调的速度给定，及在上辊电机的速调前面加上一个附加速度给定（如图2），使得上、下工作辊电机的电流趋于平衡，并且通过控制附加速度给定限幅值大小可以防止上、下工作辊线速度速差过大。
总体来说，这两种方法的原理是相同的，都是牺牲一定的速度，通过缩小上、下工作辊电机的电流差来达到保证负荷平衡的目的。不论采取哪种方法，上、下工作辊的线速度差都不允许相差过大，否则都会造成上下工作辊辊面和带材之间的相对运动，从而导致工作辊表面产生擦伤，影响带材的表面质量。
2）浙江鑫和1250MM可逆冷轧机负荷平衡的控制
本机组采用第二种方法，对于负荷平衡的投入时机定义如下：主机处于运行状态，轧制力达到设定值，机组启动后主机速度大于额定值的0.5%，上、下工作辊电流大于电机额定值的0.5%，上、下工作辊电流差大于额定值的0.5%。附加速度给定的限幅值：线速度低于600m/min时限幅值为额定速度的3%，线速度高于600m/min时限幅值为额定速度的1.5%.但是不论怎么优化负荷平衡PI控制器只能使上、下工作辊的电流差有所减小，都没办法根本上改变前滑值为负值和负荷不平衡的现状。
3乳化液系统
在冷轧机组中，乳化液的作用是润滑和冷却。在轧制过程中发生的一个现象引起大家的注意。喷射在上工作辊乳化液随着工作辊的旋转及自然运动规律，在工作辊和带材的表面之间有一定的残留，而下工作辊和带材的下表面之间的乳化液，由于受到自然规律的作用，将明显少于上工作辊，因此造成下工作辊和带材下表面之间的润滑和冷却效果差，就容易造成上、下辊的负荷不平衡。每次更换完新的乳化液后轧制过程中前滑值会变成正常的正值，上、下辊负荷平衡也会趋于平衡，但是连续轧制几天后发现轧制的前滑值会慢慢的变坏，上、下辊负荷平衡也慢慢的变得不平衡差距会越变越大。因此我们认为是由于乳化液变质造成乳化液不稳定，从而导致前滑值为负值和负荷不平衡的。通过加强乳化液管理，杜绝设备漏油，引导油气润滑排出的费油，尽量减少乳化液中杂油的含量，更换乳化液净化设备的措施后发现还是无法根本上解决问题。
通过对乳化液进行全分析，发现用户使用的乳化液稳定性很差（E.S.I只有0.3）。乳化液的稳定性很差对轧制过程中乳化液的油水分离影响很大，不但影响乳化液润滑效果还影响乳化液冷却效果。乳化液刚配制时乳化液的稳定性比较正常（E.S.I=0.65），因此轧制时前滑值和上、下辊负荷平衡比较正常，当生产一段时间后乳化液开始变质，稳定性随之变差导致轧制时前滑值为负值和上、下辊负荷不平衡。因此用户更换其他厂家乳化液，并适当调整乳化液的浓度，终于使前滑值恢复到正常范围内，上、下辊负荷也趋于平衡。
4结论
电控系统对于负荷平衡的控制只是一种调节手段，负荷不平衡是可以进行一定量的调整，但是调增程度有限，要想从根本上解决，还是需要找到引起负荷不平衡的真正原因，才能彻底的解决。