...统动态检测计划管理辅助工具的研究与实践
王超峰
摘 要：通过对国内外CEC控制技术和A钢管厂张减机CEC控制技术现状的分析和研究，提出一种新型的CEC控制方法，根据张减机管端壁厚分布规律计算钢管增厚端控制因子表，利用此因子表能根据增厚端长度在轧制过程的变化而自适应的增减参与CEC作用的机架数，配合作用在钢管头尾增厚端的附加张力的调整实现缩短头尾增厚端。计算张减机CEC因子表的步骤为：决定基础调速等级；构造静态CEC调速因子表；修正原始CEC因子表构建动态CEC因子表。通过生产实际应用证明该方法能进一步缩短钢管增厚端长度，提高轧制成材率。
关键词：张减机；CEC；因子表；增厚端
中图分类号：TG335.71 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0049-02
1 前言
管端增厚现象是无缝钢管张力减径的特性现象。在张力减径过程中，由于张力一般要通过若干个机架才能达到工艺所要求的固定平均张力值，这使得钢管两端与中间部分相比受到的减径张力作用要小一些，于是出现端部壁厚比中间壁厚厚的现象。由于此效应，最终延伸后的管端增厚端将由于壁厚不合格而不得不切除报废，影响热轧成材率。减少管端增厚端的技术又叫做CEC（Crop End Control）控制技术[1-5]。
1.1 国外CEC控制技术简介
住友金属为了控制管端增厚，在连轧机上采用管端轧薄工艺较为成功，除海南厂外，和歌山厂的小口径制管车间也同样在轧管机上采用液压压下管端轧薄工艺。管端轧薄的效果最终该在张减机上体现出来。
新日铁八幡厂研究开发了一种名叫“学习增益”法的控制方法，学习增益法实际就是实际测定值与设定值进行比较，从二者的差进行学习，再进行速度控制，从而进一步提高增厚端控制的效果。
德国SMS-Meer公司开发了计算机化轧制技术系统——CARTA系统（Computer Aid Rolling Technology Application），其中的CEC管端控制系统采用了最先进的监控技术，在钢管进出料阶段控制轧辊的转速，使钢管管端壁厚数值尽可能地与理论值相符合，从而获得最小的切头损失，其效果明显。
1.2 国内CEC控制技术及A钢管厂控制技术简介
目前国内钢管厂在引进现代化张力减径机的同时，大多也引进了相应的CEC管端控制功能和方案，然而，除A钢管厂外其他钢管厂大多缺乏掌握CEC管端控制的技术实力或实施这项技术的硬件条件。
A钢管厂CEC控制的基本思路是补偿管端所缺少的那部分张力作用，其实现方法是在管端咬入机架时使相关机架的转速增大，以增大相邻机架间速度差，产生瞬态的较大张力，弥补正常状态下所缺失的张力，减少延伸后的不合格管端长度。
但钢管头尾增厚端在轧制过程中实际上是随着钢管在轧机中的前进而不断增长的，只采用固定的几个机架对增厚端进行静态CEC作用产生的后果是：一方面作用机架过多会把CEC作用到钢管正常端，另一方面作用机架过少不能达到缩短增厚端的效果。
2 新的CEC控制方法的实现
2.1 新的CEC控制方法技术关键点
新的思路是设计出全新的动态CEC因子表能根据增厚端在轧制过程中的变化而调整CEC作用机架数。这种取消了前端延迟级和尾端干涉级两个参数，能改变附加张力作用机架数的技术较原来附加张力只作用固定几个机架的技术有较大优势。
2.2 全新的动态CEC因子表的构造
2.2.1 决定基础调速等级
基础调速等级为钢管头部刚进入机架和钢管尾部将进入机架的初始参与CEC调速的机架数。最大调速等级是指同时参与CEC调速的最多机架数。基础调速等级由钢管张减轧制的平均张力决定，计算平均轴向张力系数xlm的方法如公式（1）、（2）、（3）、（4）所示。
其中，设dmK、dmR分别为荒管和成品管的平均外径，SK、SR分别为荒管和成品管的壁厚，则为φr切向变形，φt为径向变形，εm为平均壁径比。
根据计算的平均轴向张力系数，决定基础调速等级，如表1所示。
2.2.2 构造静态CEC调速因子表
首先计算轧辊工作直径，理想轧辊直径为D，第k机架的轧辊的孔型直径为dk，工作直径的比例参数为Ck，该参数的变化范围为0.5到1.0，则工作直径Dk的计算公式如公式（5）所示。
记钢管处于正常轧制位置时，第k机架的轧辊工作直径的比例参数为Ck，头、尾轧制时，第k机架的轧辊工作直径的比例参数为Ck（i），i代表轧辊工作直径的变化级数。
基礎因子的计算方式如下：假设第k机架正常轧制的转速为ωk，钢管线速度为υk，如式（6）所示；若采用CEC控制调整转速后，转速为，钢管线速度为，如式（7）所示，则
利用公式（10）可以得到基础的头端和尾端CEC调速因子表。
2.2.3 动态CEC因子表的构建
计算得到基础的头端CEC调速因子后，需要根据钢管延伸率的变化情况，决定钢管头端处于具体机架时，应该作用的管端长度。
估计管端增厚端长度LVE的公式主要有以下三种，分别如式（11）、（12）、（13）所示。
（3）A.A.舍甫琴科（Shevchenko）公式：
该式中各符号的意义同洛特尔公式。
针对需要进行CEC增厚端控制的钢管类型，考虑到控制机构的滞后以及控制过程中的过渡过程，一般应选择计算值偏大的头尾增厚端长度公式，具体如表2所示。
上述公式也可根据不同的钢管型号进行调整，根据钢管的延伸率和不采用CEC控制的头尾增厚端长度，得到基础的头尾增厚端长度公式。
若各机架的延伸率为λi，i=1，2，3，…，m，此处，延伸率可理解为钢管从第1机架到第i机架时，钢管的延伸比率。结合i机架处同时参与CEC作用的机架数，根据“速度系列同比改变轧制壁厚不变原理”对静态CEC因子按同比修正，得出动态的CEC因子表。
3 新的CEC控制方法应用结果
将上述方法在A钢管厂中应用到典型规格73.03×5.6mm油管轧制中发现，头部A端增厚端切头长度由之前的1.5m减少到1.1m，降低了26.67%；尾部C端增厚端切尾长度由之前的1.6m减少到0.9m，降低了43.75%。73.03×5.6mm油管轧制成材率得以提升。
生产应用证明了使用此方法能显著缩短张减管增厚端长度，显示出新的CEC控制技术具有很大的优越性。此项新型的CEC控制技术的成功应用和改进，能够在很大程度上提高钢管轧制成材率，产生很大的经济效益。
4 结语
（1）钢管头尾增厚端在轧制过程中是随着钢管在轧机中的前进而不断增长的，只采用固定的几个机架对增厚端进行静态CEC控制，不一定能够带来意想的控制效果。
（2）本文详细介绍了一种获得动态CEC因子表的新型CEC控制方法，具体步骤为：决定基础调速等级；构造静态CEC调速因子表；修正原始CEC因子表构建动态CEC因子表。
（3）实际生产应用证明了使用此方法能显著缩短张减管增厚端长度，提高钢管轧制成材率。
参考文献
[1]金如崧，李长穆.钢管张力减径[M].北京：中国工业出版社，1966.
[2]卢于逑，杨华峰.张力减径管增厚段壁厚分布数学模型[J].钢管，1992，（2）：32-37.
[3]丁大宇.钢管张力减径工艺的增厚端控制[J].钢管，1994，（4）：23-26.
[4]方平.钢管张力减径中管端增厚的控制[J].轧钢，1997，（1）：41-43.
[5]郭庆富，彭龙洲，刘建明，等.管端增厚控制的设定计算通用模型[J].钢管，2003，32（6）：15-19.
