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摘要：活套在棒、线材连轧中对消除机架间张力起到至关重要的作用。本文简要说明了活套的基本原理，简要分析了在轧制过程中活套的常见故障以及正常工作维护应注意的问题。对减少事故、提高产品质量很有帮助。
关键词：活套基本原理活套测量事故分析
1 前言
连轧在线材、棒材轧制中得到普遍应用，为消除机架间张力、稳定轧制、保证成品尺寸，活套所起的作用越来越高。
在线棒材轧制过程中，其生产流程是根据各机架金属秒流量相等的全连轧理论进行的，即轧件同时在N架轧机中连续轧制且需满足以下原则：
A1V1=A2V2=……=AN-1VN-1=ANVN=C（常数）
由上式可得：RN=VN/VN-1=AN-1/AN
式中：AN为第N架轧机出口物料的截面积；
VN为第N架轧机出口物料的线速度；
C为金属秒流量，常数；
RN为第N道次延伸系数。
由于轧件断面面积受孔型磨损、轧件温度、摩擦系数等因素影响，在生产中轧件断面面积在不断变化，如果各机架速度一经确定便保持不变，往往会因连轧关系发生变化而引起堆拉钢。因而在高线生产中引入微张力控制和活套控制功能，以确保连轧关系保持动态平衡，这两种功能都是通过调速来实现的。
图11-18轧机 19立活套一 20水平活套21 立活套二 22活套扫描器
图1为某钢厂轧制工艺布置图。由于第1架—13架轧机间无活套形成条件，在第1架至13架之间采用微张力轧制，第13架至精轧机组采用采用活套控制，实现无张力无扭转轧制。
2 活套基本原理
通过自动控制系统调节相邻机架的速度使机架间产生“多余”轧件，该“多余”轧件在起套装置辅助下形成且能动态保持弧形的套状物，这个套状物就称为活套。活套控制功能适用于轧件断面小轧制速度较快的场合，能消除连轧机架的动态速度变化的干扰、保证轧件精度，活套可以实现无张力轧制。所谓无张力轧制即是在轧制过程中，机架间轧件不存在拉钢关系，是通过改变活套存储量来实现的。当相邻两机架间轧件受拉时，套量减小，可起缓冲作用，防止机架间产生张力，免使轧件断面拉缩，影响轧件尺寸精度，另一方面吸收过量的轧件，防止堆钢而造成机架间的堆钢事故。但是活套的套量调节范围及套量的存储量是有限的，当相邻机架速度匹配不合理或其它原因而使起套量偏差太大时，自动控制系统不及或无法调节，就会引起堆钢。
活套主要由活套台，4个支撑辊，导槽，起套辊及活套扫描器组成。图2为活套设备图。
图2 1 活套台2 支撑辊（4个） 3 起套辊4 导槽
支撑辊，起套辊起着对轧件的导向和支撑作用。起套辊由气缸驱动。简易原理图见图3
图3两侧N、N-1为支撑辊中间为起套辊
活套控制的基本原理为：
(1) 轧件进入下游机架前, 下游机架的速度要稍稍降低, 以便快速、准确、安全的起套;
(2) 起套时,仅调节下游机架的速度,以防止对活套前方机架产生干扰;
(3) 活套的高度由光电扫描器检测, 其结果变换成数字信号送控制系统中;
(4) 正常的活套控制按设定的级联方向 (逆流) 进行速度调节;
(5) 为了准确地进行控制, 由专用的控制程序进行精确的轧件位置跟踪;
(6) 收套时要先降低活套高度, 以防止由于突然落套可能引起的“甩尾”。
3 活套测量
套高是由一个光电式活套扫描器来检测的，扫描器额检测角一经确定，其扫描范围只能靠调节其与活套台的距离来改变。如图4所示：L为扫描器距离活套台的距离，B为活套扫描器的扫描范围，α为检测角。
设对应于B 的转换后最大数字量值为Dmax，对应于某一高度由脉冲数字转换值d，则实际活套高度（高于起套前的原始高度H0）H为：
H=［2×L×tg(α/2)×d］/Dmax－H0
在得到活套高度值以后就可以算出活套长度S。由于考虑到高温下金属轧件仍具有很大的刚性，其活套形状类似为正弦曲线，故活套长为：
S’=(1+π2H2/4M2) ×M=(π2×H2)/4M+M
式中S’为活套总长，H为活套高度，M为活套跨度（2个支撑辊间的距离），则套量S”=S’ －M=π2H2/4M
4 活套的事故分析
在实际生产中发现有多种原因引起活套不稳定或堆钢。常出现事故有以下几种。
活套起套辊不起套，原因可能有以下几种可能引起活套不稳定的几个因素：
活套扫描器有故障，不能检测
活套扫描器受震动，没对准检测口；
活套扫描器镜头脏，检测不稳；
冷却水太大或天冷雾气大，影响扫描器的检测灵敏度；
电气线路接触不良及其它原因引起断路，起套信号送不到电磁阀；
电磁阀线包烧坏，阀不能动作；
电磁阀阀芯堵塞，阀不能动作；
气源未打开或气管破损；
气缸或起套辊机械卡死。
活套起套辊不落套原因可能为：
上游机架信号错误；
电磁阀线包烧坏，阀不能动作；
气缸或起套辊机械突然卡死。
活套套量不稳
一 般情况下，调试好的活套都是较稳定的。如果有不稳定现象发生，不要轻易通过修改活套高度或升降相邻上游机架转速的方法来使活套稳定下来。活套的稳定性与有关机架速度控制系统动态特性及粗、中轧堆拉关系、活套区工艺调整有关。正常情况下，对于同一轧件由头部到尾部活套色许有±15mm的高度变化。
可能引起活套不稳的几个因素：
电气原因。活套扫描器检测信号不稳，镜头脏，冷却水及雾气太大，检测口铁皮较多，均易导致信号时有时无，影响活套控制。
机械原因。活套在设计上不合理，如：活套台跨度太大；支撑辊、起套辊位置安排不合理。若活套向一侧倾斜，则可通过降低活套高度和调整支撑辊来解决。如果支撑辊、起套辊轴承烧毁，转动不灵活造成磨损不均及卡死，会引起活套不稳；导卫安装不正确也会引起的活套不稳。
头部起套太高。一种可能是椭圆孔压下太多，轧件与下道圆孔型进口导轮不匹配，轧件阻力太大；另一可能性是轧件头，尾部与中部尺寸偏差太大。
5 活套正常工作维护注意的问题
1）全线机架的熱金属检测器和扫描器的灵敏度应按要求调整, 并做好仿真测试, 以保证轧件通过机架时热金属检测器和扫描器正常运行, 使活套顺序控制信号能正确形成。
2）活套扫描器的几何位置不能随意更改, 保证轧件进入轧辊辊缝的信号的正确形成。
3）起套辊的动作时间要准确, 所需的气压变化小,电磁阀要在电信号的控制下正常动作,起套辊要调至工艺要求的位置, 且起套辊要升降灵活, 磨损不能太大, 以避免起套辊动作后轧件没有到位。
4）轧制节奏要控制在最佳的时间间隔, 过快会引起轧线堆钢。
5）扫描器本身的故障也是引起活套台堆钢或机架间拉钢的一个成因。
参考文献
乔万德等. 高速线材轧制. 北京：冶金工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：活套基本原理活套测量事故分析
1 前言
连轧在线材、棒材轧制中得到普遍应用，为消除机架间张力、稳定轧制、保证成品尺寸，活套所起的作用越来越高。
在线棒材轧制过程中，其生产流程是根据各机架金属秒流量相等的全连轧理论进行的，即轧件同时在N架轧机中连续轧制且需满足以下原则：
A1V1=A2V2=……=AN-1VN-1=ANVN=C（常数）
由上式可得：RN=VN/VN-1=AN-1/AN
式中：AN为第N架轧机出口物料的截面积；
VN为第N架轧机出口物料的线速度；
C为金属秒流量，常数；
RN为第N道次延伸系数。
由于轧件断面面积受孔型磨损、轧件温度、摩擦系数等因素影响，在生产中轧件断面面积在不断变化，如果各机架速度一经确定便保持不变，往往会因连轧关系发生变化而引起堆拉钢。因而在高线生产中引入微张力控制和活套控制功能，以确保连轧关系保持动态平衡，这两种功能都是通过调速来实现的。
图11-18轧机 19立活套一 20水平活套21 立活套二 22活套扫描器
图1为某钢厂轧制工艺布置图。由于第1架—13架轧机间无活套形成条件，在第1架至13架之间采用微张力轧制，第13架至精轧机组采用采用活套控制，实现无张力无扭转轧制。
2 活套基本原理
通过自动控制系统调节相邻机架的速度使机架间产生“多余”轧件，该“多余”轧件在起套装置辅助下形成且能动态保持弧形的套状物，这个套状物就称为活套。活套控制功能适用于轧件断面小轧制速度较快的场合，能消除连轧机架的动态速度变化的干扰、保证轧件精度，活套可以实现无张力轧制。所谓无张力轧制即是在轧制过程中，机架间轧件不存在拉钢关系，是通过改变活套存储量来实现的。当相邻两机架间轧件受拉时，套量减小，可起缓冲作用，防止机架间产生张力，免使轧件断面拉缩，影响轧件尺寸精度，另一方面吸收过量的轧件，防止堆钢而造成机架间的堆钢事故。但是活套的套量调节范围及套量的存储量是有限的，当相邻机架速度匹配不合理或其它原因而使起套量偏差太大时，自动控制系统不及或无法调节，就会引起堆钢。
活套主要由活套台，4个支撑辊，导槽，起套辊及活套扫描器组成。图2为活套设备图。
图2 1 活套台2 支撑辊（4个） 3 起套辊4 导槽
支撑辊，起套辊起着对轧件的导向和支撑作用。起套辊由气缸驱动。简易原理图见图3
图3两侧N、N-1为支撑辊中间为起套辊
活套控制的基本原理为：
(1) 轧件进入下游机架前, 下游机架的速度要稍稍降低, 以便快速、准确、安全的起套;
(2) 起套时,仅调节下游机架的速度,以防止对活套前方机架产生干扰;
(3) 活套的高度由光电扫描器检测, 其结果变换成数字信号送控制系统中;
(4) 正常的活套控制按设定的级联方向 (逆流) 进行速度调节;
(5) 为了准确地进行控制, 由专用的控制程序进行精确的轧件位置跟踪;
(6) 收套时要先降低活套高度, 以防止由于突然落套可能引起的“甩尾”。
3 活套测量
套高是由一个光电式活套扫描器来检测的，扫描器额检测角一经确定，其扫描范围只能靠调节其与活套台的距离来改变。如图4所示：L为扫描器距离活套台的距离，B为活套扫描器的扫描范围，α为检测角。
设对应于B 的转换后最大数字量值为Dmax，对应于某一高度由脉冲数字转换值d，则实际活套高度（高于起套前的原始高度H0）H为：
H=［2×L×tg(α/2)×d］/Dmax－H0
在得到活套高度值以后就可以算出活套长度S。由于考虑到高温下金属轧件仍具有很大的刚性，其活套形状类似为正弦曲线，故活套长为：
S’=(1+π2H2/4M2) ×M=(π2×H2)/4M+M
式中S’为活套总长，H为活套高度，M为活套跨度（2个支撑辊间的距离），则套量S”=S’ －M=π2H2/4M
4 活套的事故分析
在实际生产中发现有多种原因引起活套不稳定或堆钢。常出现事故有以下几种。
活套起套辊不起套，原因可能有以下几种可能引起活套不稳定的几个因素：
活套扫描器有故障，不能检测
活套扫描器受震动，没对准检测口；
活套扫描器镜头脏，检测不稳；
冷却水太大或天冷雾气大，影响扫描器的检测灵敏度；
电气线路接触不良及其它原因引起断路，起套信号送不到电磁阀；
电磁阀线包烧坏，阀不能动作；
电磁阀阀芯堵塞，阀不能动作；
气源未打开或气管破损；
气缸或起套辊机械卡死。
活套起套辊不落套原因可能为：
上游机架信号错误；
电磁阀线包烧坏，阀不能动作；
气缸或起套辊机械突然卡死。
活套套量不稳
一 般情况下，调试好的活套都是较稳定的。如果有不稳定现象发生，不要轻易通过修改活套高度或升降相邻上游机架转速的方法来使活套稳定下来。活套的稳定性与有关机架速度控制系统动态特性及粗、中轧堆拉关系、活套区工艺调整有关。正常情况下，对于同一轧件由头部到尾部活套色许有±15mm的高度变化。
可能引起活套不稳的几个因素：
电气原因。活套扫描器检测信号不稳，镜头脏，冷却水及雾气太大，检测口铁皮较多，均易导致信号时有时无，影响活套控制。
机械原因。活套在设计上不合理，如：活套台跨度太大；支撑辊、起套辊位置安排不合理。若活套向一侧倾斜，则可通过降低活套高度和调整支撑辊来解决。如果支撑辊、起套辊轴承烧毁，转动不灵活造成磨损不均及卡死，会引起活套不稳；导卫安装不正确也会引起的活套不稳。
头部起套太高。一种可能是椭圆孔压下太多，轧件与下道圆孔型进口导轮不匹配，轧件阻力太大；另一可能性是轧件头，尾部与中部尺寸偏差太大。
5 活套正常工作维护注意的问题
1）全线机架的熱金属检测器和扫描器的灵敏度应按要求调整, 并做好仿真测试, 以保证轧件通过机架时热金属检测器和扫描器正常运行, 使活套顺序控制信号能正确形成。
2）活套扫描器的几何位置不能随意更改, 保证轧件进入轧辊辊缝的信号的正确形成。
3）起套辊的动作时间要准确, 所需的气压变化小,电磁阀要在电信号的控制下正常动作,起套辊要调至工艺要求的位置, 且起套辊要升降灵活, 磨损不能太大, 以避免起套辊动作后轧件没有到位。
4）轧制节奏要控制在最佳的时间间隔, 过快会引起轧线堆钢。
5）扫描器本身的故障也是引起活套台堆钢或机架间拉钢的一个成因。
参考文献
乔万德等. 高速线材轧制. 北京：冶金工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。