6mm板軋鋼難點分析與對策

程永固 盧瑜玲 王景 董浩

(安陽鋼鐵股份有限公司)

6mm板軋鋼難點分析與對策

程永固 盧瑜玲 王景 董浩

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對安鋼2800mm中板機組6mm板生產(chǎn)組織中的軋鋼難點進行了分析，結合生產(chǎn)線工藝特點提出了相應的對策及改進措施，通過對坯料選擇、配輥、軋制、剪切等關鍵環(huán)節(jié)的細化控制，使產(chǎn)品實物質量滿足標準要求，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

6mm板 板型 剪切 控制

0 前言

6mm小規(guī)格板具有較大市場需求和較強的創(chuàng)效能力，其生產(chǎn)特點是厚度薄、溫降快、變形抗力大，不均勻變形敏感性強，在中厚板軋機軋制時易產(chǎn)生鐮刀彎、浪形、瓢曲等缺陷，在頭尾部還易于產(chǎn)生翹頭或扣頭、凸形尖角或燕尾;剪切時由于鋼板自重較輕，易于發(fā)生甩尾造成邊部切不凈等缺陷。因此，6mm小規(guī)格板多在熱軋薄板連軋機組上生產(chǎn)，國內整體產(chǎn)量不高。

對于中板機組而言，6mm板已經(jīng)接近產(chǎn)線的設計極限規(guī)格，生產(chǎn)難度大，成材率、軋成率低，一般承接訂單多為大訂單中的零星小單，少有廠家組織批量生產(chǎn)。在當前嚴峻的鋼材市場形勢下，安鋼著力于產(chǎn)品結構調整創(chuàng)效，2800mm中板生產(chǎn)線逐漸形成了“一薄一厚一高”的產(chǎn)品經(jīng)營策略，著力于小規(guī)格板的生產(chǎn)研究，加大極限規(guī)格產(chǎn)品創(chuàng)效能力，為此適時對該機組6mm板的生產(chǎn)難點進行分析，采取有效對策，成功攻克了6mm板的生產(chǎn)瓶頸，提高了批量生產(chǎn)能力。下面筆者就中厚板生產(chǎn)線提升6mm鋼板生產(chǎn)能力的過程控制措施作一介紹。

1 主要工藝設備及技術參數(shù)

安鋼2800mm中板生產(chǎn)線軋制設備為雙機架四輥可逆式軋機，允許最大軋制力50000 kN，最大軋制力矩2×1720 kN·m，軋機剛度8360 kN/mm，軋制速度0～ ±2.36～5.65 m/s，電動壓下速度0～20/30(返回)mm/s，壓下電機功率2×186 kW、轉數(shù)435/1100 r.p.m。采用的軋輥材質及尺寸參數(shù)見表1，主電機型號見表2，軋機液壓壓下液壓缸參數(shù)見表3。

表1 精粗軋機軋輥材質及尺寸

表2 精粗軋機主電機電機型號

表3 精粗軋機液壓壓下液壓缸參數(shù)

剪切鋼板雙邊的設備為圓盤剪，剪切鋼板規(guī)格為6mm～25mm×1600mm～2600mm×4000mm～21500mm、最大強度極限800 N/mm2，剪切速度0.4 m/s～0.8 m/s，切邊寬度小于75mm，對中鋼板最大重量7.36 t。

2 6mm板軋制難點及分析

2.1 軋制板型不易控制

中厚板軋件變形均勻與否，是板型能否得到保證的根本。在實際軋鋼過程中，受軋件溫度變化、軋機剛性、軋輥微竄動等影響，軋機輥縫不斷的發(fā)生變化。沿輥身長度上，輥縫值小的壓下量大，其延伸就大;輥縫值大的壓下量小，其延伸就小，變形不均勻導致鋼板鐮刀彎、中間浪、邊浪、頭尾翹扣等板型缺陷的發(fā)生。

2.2 同板差控制難度大

小規(guī)格板與常規(guī)規(guī)格相比，成品道次時溫降較快，現(xiàn)場觀察，6mm板精軋最后三道次時每道溫降達60℃ ～100℃，鋼板軋制過程中長度方向的溫差較大，變形抗力不均勻，同板差偏大。

2.3 剪切甩尾現(xiàn)象嚴重

6mm鋼板自重較輕，頭部存在斜尖時，圓盤剪剪切兩邊不對稱咬入，受力過程不穩(wěn)定，造成甩尾現(xiàn)象，導致鋼板尾部兩邊切邊量差別較大，嚴重時單邊殘留少量毛邊不能切除。

3 軋制過程的控制措施

針對6mm板生產(chǎn)板型、同板差不易控制，圓盤剪剪切易甩尾的難點采取措施，主要是優(yōu)化坯料設計、優(yōu)化輥型配置，降低控制難度;在軋制中優(yōu)化節(jié)奏和關鍵道次壓下量，實施推床夾鋼軋制，以獲得良好的板型及同板差;在圓盤剪剪切過程中，分析甩尾原因，實施改進，以避免剪切殘余毛邊。

3.1 坯料的選型與質量要求

安鋼2800mm中板生產(chǎn)線供坯規(guī)格主要有150mm×1600mm×Lmm、200mm ×1500mm ×Lmm、210mm×1600mm×Lmm、230mm×1600mm×Lmm，其中坯料長度L受加熱爐滑道間距的工藝局限，不能小于1600mm。采用150mm×1600mm×1600mm的最小坯型，軋制2200mm寬度6mm板的長度約為27.5 m，該成品長度在后道工序生產(chǎn)組織存在較大難度:一是難于實現(xiàn)一般要求的10 m倍尺生產(chǎn);二是鋼板上冷床需剪切分段，增大了精整工序的過鋼難度;三是軋制時鋼板頭尾溫差大，不利于板型和同板差的控制。在軋制跟蹤系統(tǒng)中隨機選取5塊鋼板在成品道次穿過測溫點時的檢測溫度，可表明長度方向的溫度差，如圖1所示。

圖1以時間為橫軸，終軋道次的純軋時間為9 s，測溫點在軋前5 m處，也可把該時間軸近視為鋼板長度方向上不同位置的軋制溫度，即把第1 s視為板頭溫度、第9 s視為板尾的軋制溫度。實測結果表明:長度方向的溫度差可高達40℃。對于低碳鋼，軋制溫度在700℃以上，摩擦系數(shù)隨軋件溫度的增加而下降(μ =0.55－0.00024 T)［1］，溫度差的存在導致軋件長度上存在不同的磨檫系數(shù)，則各區(qū)域也相應的存有變形抗力差異。設計合理的軋制長度，縮小薄板溫降過快產(chǎn)生的溫度差區(qū)間，可減輕變形抗力差異程度，能在一定范圍內控制成品的軋制變形均勻性。

圖1 6mm板成品道次長度方向的溫度差

因此，坯料設計采取縮短坯料分切長度的辦法，選用150mm×1600mm×1200mm規(guī)格，使鋼板毛長在20.5 m～21 m，以符合10 m長度的定尺要求，適度減小軋制鋼板長度，實踐表明，道次間溫降雖然沒有發(fā)生大的變化，但成品道次純軋時間縮短1 s左右，同板溫差縮小5℃ ～10℃，提高了產(chǎn)品質量保證過程控制能力，降低了同板差及板型的控制難度。此外，對坯料的切割質量提出了要求，對角線不得大于7mm，兩邊長度差不得大于5mm，斷面不得存在切割錯茬，有效避免成品斜尖、燕尾缺陷，降低了后續(xù)剪切工序難度、有利于成材率的提高。

3.2 選擇合適的輥型配置，提高軋制穩(wěn)定性

上下軋輥的輥型決定了輥縫的形狀，是軋鋼成型的基礎，選擇合適的配輥，提高軋制穩(wěn)定性，有利于改善板型、降低同板差。軋制輥型的影響因素包括原始凸度、輥系熱凸度、彈性壓扁、撓度，軋制工況較復雜，很難準確測定軋制過程中的各個影響因素，實際生產(chǎn)中多采用實測產(chǎn)品反饋調整的辦法［2］。經(jīng)驗表明，生產(chǎn)薄規(guī)格板時，軋輥凸度曲線在－0.10mm～+0.00mm時，軋制穩(wěn)定，可以獲得良好的板型。這是由于，當使用較大的綜合輥凸度時，壓下傾斜過大，進而造成支撐輥的不對稱磨損，容易引起軋制狀態(tài)不穩(wěn)定，使鋼板產(chǎn)生高度浪形;當輥型凸度為負時，無論軋件在咬入時是否對中或軋制時是否偏移，軋件所受的外力之和總是具有自動定位和夾持功能，軋件的軋制穩(wěn)定性較強，不考慮同板差的控制，當產(chǎn)品允許公差范圍越大時，軋制穩(wěn)定性越強。兼顧產(chǎn)品厚度控制，需考慮同板差，有文獻討論板形和厚度一體化控制［3］指出:

式中:Ch——為軋件出口凸度;

CH——入口原始凸度;

C——機械凸度即綜合輥凸度;

η——板凸度率遺傳系數(shù)，和軋件與軋輥間分布的特性有關;

h、H——分別為軋件軋制前后的厚度。

可見，應用合適的綜合輥凸度，可提高軋制穩(wěn)定性，能獲得良好的最終板型和同板差。

安鋼板材生產(chǎn)，有2800mm機組和3500mm爐卷機組兩條中板生產(chǎn)線，工藝不同，產(chǎn)品互補，因而2800mm機組的產(chǎn)品訂單品種、規(guī)格變化相對較頻繁，為了增強支承輥的普適性，精軋機的常用輥型凸度為+0.53mm，上機軋制量在10～12.5萬 t;精軋機工作輥一天一換輥，輥型有平輥、+0.08mm、+0.20mm三種凸度曲線。生產(chǎn)6mm板的配輥制度必需與生產(chǎn)計劃結合，一般的，在支承輥上機產(chǎn)量達3萬噸以后安排生產(chǎn)6mm板為宜;工作輥輥型選擇平輥，上機4 h后具備6mm板的生產(chǎn)輥型條件。另外，6mm板生產(chǎn)中，鋼板扣頭現(xiàn)象較為突出，實施“雪橇”軋制技術，調整上下軋輥輥徑，使下輥輥徑略大于上輥［4］，輥徑差值保持在5mm～15mm，有效避免了扣頭缺陷的發(fā)生。

3.3 選擇合理的軋制力

軋鋼過程中，軋制力的變化是板型影響因素變化的綜合體現(xiàn)。根據(jù)彈性力學的知識可知，板帶材發(fā)生翹曲的臨界應力為［5］:

式中:σ——臨界應力;

K——臨界應力系數(shù);

E——板材的彈性模量;

μ——材料的泊松比;

H——板材的厚度;

B——板材的寬度。

在軋制力的作用下，當板帶受到壓縮的應力超過臨界應力值時，該部分的板材就會產(chǎn)生不同形式的屈服流動，這樣當邊部延伸大時就會產(chǎn)生“邊浪”，中部延伸大時就會產(chǎn)生“中浪”。在實際軋制生產(chǎn)過程中，軋制力受多種因素的影響，所以軋制力的具體設定應在一定的范圍內才不會產(chǎn)生板型缺陷。根據(jù)現(xiàn)場對生產(chǎn)6mm板的觀察，當綜合軋制力超過27000 kN時，板型有發(fā)生瓢曲的風險，因此，實際操作，成品道次三道的最佳壓下量依次為1.4mm、1.0mm、0.6mm，必要時軋制結束輥縫上抬0.5mm～1mm，增加一道平整道次，該種軋制方法，軋制力實控在23000 kN～24000 kN，得到的軋后板型良好，同板差在0.5mm以下。

3.4 推床的夾鋼控制

軋制前，通過推床對中軋件，可有效避免坯料的角部咬入，防止了邊角部的先延伸變形產(chǎn)生的板型斜尖;軋制過程中，適度的推床夾持，與軋機配合能夠形成拉鋼現(xiàn)象，有利于板型的控制。

3.5軋制節(jié)奏的控制

批量生產(chǎn)6mm板，軋制節(jié)奏控制相當關鍵，為了避免軋制中間廢，雙機架軋制任務分配以確保精軋機的軋制質量為主。精軋程的大變形應集中在940℃ ～1030℃之間，經(jīng)過溫降較快的成品道次，終軋溫度仍可控制在780℃以上，若中間坯厚度過小，溫降速度快，精軋機軋制溫度偏低，不利于板型及同板差的控制。在不影響產(chǎn)能的情況下，一般安排粗軋機甩鋼厚度為30mm，連續(xù)軋制的每塊鋼板終軋溫度都能大于800℃。另外，通過優(yōu)化加熱爐出鋼操作，控制粗軋機機前板坯待鋼時間，保持出爐、除鱗后即進入粗軋機軋制的節(jié)奏，縮短坯料開軋前的降溫時間，是適應薄規(guī)格板批量生產(chǎn)的有益措施之一。

3.6 剪切甩尾現(xiàn)象的分析與解決

鋼板在圓盤剪剪切的咬入階段，受力分解有兩個方向，一是向下壓入鋼板進行剪切的剪切力，二是沿鋼板長度方向阻礙鋼板前進的阻礙力;剪切穩(wěn)定階段，上下剪刃與鋼板及切斷的相連板邊發(fā)生正壓作用，新產(chǎn)生的摩擦力是鋼板前進的主要動力，和咬入階段相比，阻礙力的作用明顯弱化。當鋼板前頭存在斜尖缺陷，雙邊咬入不同步，發(fā)生不對稱咬入現(xiàn)象，先咬入的一邊已處于穩(wěn)定剪切階段，后咬入的一邊受阻礙力的作用，前進發(fā)生瞬間停頓，6mm板自重較輕，受阻礙力的影響，往往會發(fā)生鋼板的整體甩動，即甩尾。

由以上圓盤剪剪切甩尾成因分析可見，解決圓盤剪甩尾，關鍵是避免原始板型斜尖，其次是在剪切工序采取補救控制措施。避免原始板型斜尖，一是加強坯料管理，避免切割質量缺陷，如減小坯料兩邊的長度差，避免切割錯茬等，二是軋制時實行推床的夾鋼操作，避免角部咬入產(chǎn)生的軋制斜尖。在圓盤剪剪切工序，對斜尖板的剪切，一是剪切對中操作考慮斜尖根據(jù)經(jīng)驗提前留出甩動余量;二是針對6mm鋼板米重較輕、易甩動的情況，圓盤剪剪前不再進行長度分段，增加剪切鋼板的自重，遏制甩動。多項措施并舉，剪切甩尾現(xiàn)象的不利影響明顯減輕，少量輕微甩尾產(chǎn)生的剪切殘余毛邊，也控制在頭尾切除范圍內。

4 效果

通過對薄規(guī)格生產(chǎn)質量關鍵工序的難點進行分析，結合機組工藝特點，采取針對性措施，安鋼2800mm中板生產(chǎn)線6mm板的批量生產(chǎn)能力得到有效提升，減少了軋制中間廢的發(fā)生，軋制廢品率由1.4%左右降低到0.5%以下;實物質量不平度控制在4mm/m以下，因瓢曲改判協(xié)議材比例由1.2%降低到0.3%以下;同板差控制在0.5mm以內，厚度命中率達99.3%;杜絕了圓盤剪剪切殘留毛邊現(xiàn)象，剪切改判率降低了0.6個百分點;斜尖、燕尾等板型頭尾缺陷的改善，降低了頭尾切除量，為成材率貢獻約0.1個百分點。在一次性生產(chǎn)520 t的實踐中，軋成率達97.28%，成材率達89.46%，性能合格率100%，主要經(jīng)濟技術指標達到了預期的改進期望值。

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ANALYSIS ON ROLLING DIFFICULTY OF6mm STEEL PLATE AND COUNTERMEASURE

Cheng Yonggu Lu Yuling Wang Jing Dong Hao
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The rolling difficulties of6mm steel plate in2800mm medium plate mill were analyzed.The Corresponding countermeasure and improvement method were provided according to process characteristics.Through controlling slab selection，roller assembling，rolling and shearing etc，the product quality met standard requirements，which realized batch production and achieved obvious economic benefit.

6mm steel plate shape shearing control

聯(lián)系人:程永固，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵集團股份有限公司第二軋鋼廠;

2012—4—2