風電鋼厚板低溫軋制板形翹曲原因分析及改進

孔鵬，陳曉山，李進寶，王偉，呂斌，陳揚

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

根據市場需要八鋼中厚板產線拓展產品規(guī)格，風電鋼板軋制厚度由最大50mm拓展至80mm，為了保證鋼板力學性能，此鋼種在軋制過程中需要低溫軋制，因鋼板變形抗力、軋制力、軋制扭矩、軋機沖擊負荷等急劇增加，在實際生產初期精軋階段出現了翹頭造成軋廢，軋廢率達到44.4%。翹扣頭問題極大限制了八鋼中厚板風電板產品規(guī)格的拓展。

在中厚板軋制過程中鋼板頭尾部彎曲變形的產生機理復雜，其影響因素很多，如軋件在厚度方向上、下表面溫度分布不均、壓下率不同、軋件的摩擦條件不一致和上、下輥徑不同導致的輥面線速度不同，軋制線高度和軋件人口中心高度不一致，都將引起軋件頭部翹曲，而且涉及到多個關聯因素的影響，如工藝參數、設備參數和電氣參數等【1】【3】。

經過參閱相關文獻及參考同類型鋼廠的軋制經驗【2】，從以下方面查找問題：（1）軋件上下表溫差；（2）軋制中間坯長度；（3）軋件咬入時上下輥速度；（4）軋制線高度；（5）軋制速度。

2 問題查找

精軋機階段翹頭鋼板見圖1，翹頭形成的表現為鋼板的下表延伸大于上表延伸，圖2所示。

圖1 精軋機階段鋼板翹頭

圖2 鋼板翹頭演示

2.1關于軋件上下表溫差

采用對比法進行排查，對比加熱爐溫度控制工藝及實際溫度；使用高溫槍對于軋制中間坯上下表溫度實際情況進行測量，見表1、表2。

表1 加熱爐溫度控制工藝要求

表2 中間坯上下表溫度

通過表1和表2中數據可以看出，加熱爐出鋼時鋼板上表溫度高出下表溫度20℃，但經過粗軋機軋制后上下表溫度減至10℃，隨著待溫時間的逐步增加，鋼板的上下表溫度發(fā)生反轉，在待溫末期階段，鋼板的下表溫度高出上表溫度近30℃。根據軋鋼原理，此種現象會造成下輥壓入軋件的深度大于上輥壓入軋件的深度，相同時間內軋件下表面的金屬延伸量大，使軋出的中間坯向上彎曲造成翹頭，此塊鋼板在軋制過程中發(fā)生了翹頭現象如圖2所示。

由此得出軋件上下表溫度差為造成鋼板翹頭的重要原因之一，其中精軋機除鱗可以實現上下單獨除鱗，進而可以依靠下表面單向除鱗的方式來調整鋼板的上下表溫差，因此，軋制控制上下表溫度差成為控制的手段之一。

2.2 軋制中間坯長度

根據寶鋼的經驗：軋制中間待溫坯長度應大于軋輥周長，由于中間坯冷卻不均勻，下表溫度大于上表溫度，外冷內熱，坯子越短，越容易翹頭，而且是通長，還要考慮到ski（翹扣頭系數）死區(qū)長度，所以取值4.2m。對Q345EZ25軋制3個軋制周期內的數據（包括中間坯長度）進行統(tǒng)計分析，如表3所示。

表3 中間坯上下表溫度

統(tǒng)計數據共計37塊鋼板，周期為3個軋制周期。通過表3中數據可以看出，軋廢的鋼板主要集中在第一周期與第二周期，平均中間坯長度為3996mm。軋制成功的在第三周期，平均中間坯長度為4696mm。統(tǒng)計第一周期與第二周期數據得出中間坯長度小于4200mm的軋廢率達到44.4%。

由此得出軋件中間坯長度較短是造成鋼板翹頭的重要原因之一。

2.3 軋件咬入時上下輥速度

調取翹頭軋廢鋼的PDA過程數據，如圖3所示。在軋廢鋼咬入的瞬間，也就是翹扣頭系數（ski%）起作用的時候，上下輥輥速基本一致，上輥輥速略微高于下輥輥速（高出0.023m/s），但現場表現為軋件上翹，不具備對應性。

圖3 軋廢PDA截圖

由此得出軋件咬入時上下輥速度差不是造成鋼板翹頭的主要因素，但可以作為一項軋制控制手段。

2.4 軋制線高度

統(tǒng)計3個軋制周期內軋制Q345EZ25各鋼板對應的軋制線高度如表4所示，3個軋制周期內共經歷4副軋輥，軋制線高度與軋成率無直接對應關系，軋制線為負時有軋廢也有軋成，軋制線為正時有軋廢也有軋成。

表4 軋制線高度統(tǒng)計表

2.5 軋制速度控制

中厚板L2軋制模型的軋制速度模型設定分為咬鋼、帶載荷加速、減速低速拋鋼的過程。由于軋制的前幾道次鋼板較短，若咬鋼速度、加速度設定過大，則造成軋制速度達不到最大速度就拋鋼，因此在減速的時候變形速率會發(fā)生變化，使鋼板縱向應力分布不均勻，造成鋼板的翹曲。

采用降低速度（降低咬鋼速度至1.7m/s和加速度0.1m/s2）進行測試，測試結果非常理想，未出現翹頭軋廢現象，改進前后精軋規(guī)程參數對比如表5與表6所示。

表5 軋廢鋼板規(guī)程

表6 降速測試鋼板規(guī)程

3 改進措施

通過查找問題，借鑒寶鋼股份軋制5000mm厚板生產線的經驗，結合八鋼中厚板廠裝備能力，為解決精軋階段翹頭問題，對軋制工藝進行了改進。

（1）上下表溫度控制：根據3#加熱爐平焰燒嘴和熱電偶位置對爐溫檢測和鋼溫的影響，嚴格按表1的加熱工藝控制各段上下部溫度，在厚板前后安排10～16塊Q235B低質量要求鋼板過渡，保證板坯溫度均勻；完善冷卻水系統(tǒng)，更換精軋機除鱗噴射閥，調小預充水；恢復精軋機側噴水，減少鋼板表面殘水；輥道冷卻水在軋制前開至最大，軋機冷卻水上輥系按40%～60%開度設定，下輥系按100%～120%開度設定。

（2）軋制中間坯長度設定：中間坯長度應大于4.2m，可在軋制工藝許可范圍內修改待溫厚度，不能滿足的應回爐處理。

（3）軋制速度控制：粗軋階段各道次壓下率＞5%，采用恒速軋制（1.7m/s）。精軋階段在厚度大于100mm前采用恒速軋制（1.7m/s），道次壓下率大于5%。另100mm以下按最大咬鋼速度1.7m/s、最大軋制速度2.5m/s、加速度0.5m/s2軋制。

4 效果

現場生產嚴格按照改進措施執(zhí)行，軋制厚規(guī)格風電鋼再未發(fā)生因為翹頭導致的軋廢現象，軋制過程穩(wěn)定，板形平直，軋成率100%。截止2017年8月，共生產50～80mm厚規(guī)格風電鋼94塊1081t，未出現翹頭軋廢現象。板形實拍如圖4所示。

圖4 成品鋼板板型

5 結束語

鋼板的軋制過程是一個復雜的過程，因此鋼板初始應力狀態(tài)、溫度分布、軋制速度設定、壓下制度設置等設計不當都是引起鋼板翹頭的因素，并且這些因素交叉影響、交互作用，單獨控制及調整某一項因素都無法完全保證頭部平直。八鋼中厚板通過對現場過程基礎數據統(tǒng)計分析，并且從五個方向查找風電鋼厚板板形翹曲問題，并制定了控制措施，應用到批量軋制過程中，效果明顯，翹頭軋廢現象大大降低。成功拓展了八鋼中厚板風電板產品規(guī)格，提高了風電鋼的市場占有率。

[1] 王玉姝，徐海，等.中厚板卷軋制過程中翹頭原因分析和解決辦法【J】．寬厚板，2006,(5).

[2] 賈春秀，曲正剛.中厚板軋制過程中軋件頭部翹曲的影響因素和控制辦法【J】.鞍山科技大學學報,2006．

[3] 廖波，肖福仁.中厚板軋制過程中頭部彎曲的成因分析及控制【J】．東北大學學報，2007,(11).