對(duì)熱軋板凸度控制影響因素的研究

郝軍勝 張強(qiáng)

摘 要：眾所周知，板形是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，板形包括板凸度、平直度和邊部形狀等。文章通過(guò)對(duì)熱軋板生產(chǎn)流程介紹，重點(diǎn)分析了熱軋板凸度控制措施，以期為生產(chǎn)高精度板帶材提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：熱軋板；凸度；控制；影響

1、引言

隨著AGC系統(tǒng)在板帶軋機(jī)上的普遍應(yīng)用，板帶材的縱向厚度精度得到了顯著提高，相比之下，板形和凸度問(wèn)題變得日益突出。板形通常是指板帶材的平直度，凸度則是指板帶材的橫向厚差。板形理論和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)均表明，板帶材的凸度實(shí)質(zhì)上取決于熱軋，并直接影響著冷軋階段的板形質(zhì)量。事實(shí)上，由于凸度的遺傳性，對(duì)于冷軋而言，在獲得良好板形的同時(shí)又要求對(duì)帶材凸度做大的改變是非?？针y或幾乎是不可能的。多年來(lái)的探索與實(shí)踐表明，在熱軋機(jī)上配備凸度自動(dòng)測(cè)量與控制系統(tǒng)是提高板帶材凸度精度的有效途徑。隨著用戶對(duì)板帶材質(zhì)量的要求越來(lái)越高，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和成材率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，越來(lái)越多的企業(yè)在其熱軋機(jī)上配備了凸度測(cè)量與控制系統(tǒng)，極大地提高了帶材的板形質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文重點(diǎn)對(duì)熱軋板凸度的控制方面展開研究。

2、控制熱軋板凸度的重要意義

板形是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，板形包括板凸度、平直度和邊部形狀等。目前熱軋產(chǎn)品主要分為供冷軋?jiān)虾蜕唐钒寰?，這兩類產(chǎn)品對(duì)板凸度要求存在一定差別，為了便于帶鋼咬入，保證μm的板冷軋穿帶過(guò)程穩(wěn)定，一般冷軋料需要80～90凸度，而商品板卷的用戶出于節(jié)約材料、降低成本的考慮，一般要求板凸度越小越好。熱軋精軋機(jī)組板形控制有兩個(gè)目標(biāo)：一是保證成品機(jī)架的出口帶鋼具有理想的凸度；二是保證帶鋼的平直度。結(jié)合八鋼熱軋1750mm的工裝情況闡述凸度與平直度的關(guān)系，介紹板凸度的控制方法，對(duì)軋輥熱膨脹、軋輥磨損、軋制力、彎輥力等對(duì)板凸度的影響進(jìn)行分析。

3、保持軋件平直度的條件概述

凸度是單道次的控制行為，即通過(guò)單機(jī)架的控制可實(shí)現(xiàn)需要的板凸度，但這樣會(huì)導(dǎo)致平直度指標(biāo)的超差，產(chǎn)生邊浪或中浪等，而平直度的控制是在多機(jī)架的控制行為，只有控制多機(jī)架的相對(duì)凸度變化量在一定的范圍內(nèi)才能既保證所需要的凸度，又能保證板的平直度良好。板帶精軋的前幾道次，由于軋件的寬厚比未達(dá)到一定值時(shí)，軋件存在一定的寬展，此時(shí)道次間的相對(duì)凸度波動(dòng)的允許范圍較大，當(dāng)寬厚比達(dá)到一定值時(shí)，軋件不存在橫向流動(dòng)，即無(wú)寬展，此時(shí)道次間的相對(duì)凸度變化值必須在一個(gè)小范圍內(nèi)波動(dòng)，否則將產(chǎn)生浪形。

4、工作輥熱凸度對(duì)板凸度的影響分析

4.1帶鋼軋制過(guò)程中，支撐輥和工作輥對(duì)凸度的影響

在帶鋼軋制過(guò)程中，支撐輥和工作輥均會(huì)產(chǎn)生熱膨脹，主要的熱膨脹來(lái)自工作輥，工作輥受到軋制變形功轉(zhuǎn)換的熱量、摩擦熱、高溫軋件熱傳導(dǎo)的作用，使表面溫度升高；同時(shí)，受軋輥冷卻水、空氣冷卻的影響，軋輥表面溫度下降。

由于軋輥中部受邊部的熱影響而使中部的熱傳導(dǎo)較邊部慢，同時(shí)軋件中部較邊部的溫度高而導(dǎo)致的軋件向軋輥不同部位熱傳導(dǎo)的差異造成工作輥的中部溫度高于邊部溫度，必然導(dǎo)致工作輥中部熱膨脹大于邊部，產(chǎn)生熱凸度，其直接影響到有載輥縫的形狀，造成軋件凸度的變化。

機(jī)架越接近成品，軋制力的分配越小，同時(shí)軋件的溫度越來(lái)越低，熱傳導(dǎo)能力下降，造成工作輥的熱凸度在精軋的各機(jī)架間是不完全相同的，通常呈現(xiàn)熱凸度逐漸減少的趨勢(shì)。因此如何合理控制運(yùn)用熱凸度是生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題。熱凸度的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中能被合理運(yùn)用，對(duì)控制板凸度是有益的，當(dāng)支撐輥或工作輥的使用中后期，熱凸度能彌補(bǔ)因軋輥磨損而造成的凹型，這在完全使用正彎輥能力仍無(wú)法控制凸度的情況下不失為一個(gè)補(bǔ)救，對(duì)于新?lián)Q輥的情況就相反，熱凸度可能會(huì)在彎輥力完全卸載（保留必要的平衡力）的情況下產(chǎn)生中浪，此時(shí)應(yīng)在工作輥的冷卻裝置上考慮一組調(diào)節(jié)集管，專門控制工作輥的中部溫度，減少軋輥的熱凸度。

4.2精軋輥輥形配置對(duì)帶鋼板凸度的影響

隨著軋鋼的進(jìn)行，在軋件和工作輥、工作輥和支撐輥之間均存在不同程度的磨損，精軋支撐輥的磨損一般呈現(xiàn)凹型狀，各機(jī)架支撐輥的磨損程度也不盡相同，對(duì)凸度的影響程度也不相同，并隨著軋制噸位的增加各機(jī)架磨損趨于嚴(yán)重，即使增加正彎輥力也不能消除磨損量對(duì)有載輥縫造成的影響，其結(jié)果是在F1～F6各機(jī)架的相對(duì)凸度難以保持一致，尤其在換精軋支撐輥的后期，即使正彎輥力使用到額定極限仍不能控制凸度，同時(shí)出現(xiàn)鋼帶的邊浪。

通行的解決辦法是在新支撐輥上機(jī)前考慮一定的輥型凸度以彌補(bǔ)其后續(xù)的磨損，或在支撐輥的換輥周期內(nèi)隨著軋制量的增加考慮工作輥的輥型凸度來(lái)彌補(bǔ)支撐輥的部分磨損量，在使用前者方案時(shí)應(yīng)考慮輥型凸度不能取太大，否則在換輥初期將使有載輥縫呈凹型，不僅易產(chǎn)生中浪并且使軋制不穩(wěn)定，引起軋件橫竄容易造成斷帶事故，在采用后方案的時(shí)候，應(yīng)在充分了解F1～F6在不同軋制量時(shí)的支撐輥的磨損狀況后適，當(dāng)在工作輥上彌補(bǔ)，寧小勿大，并應(yīng)考慮工作輥的儲(chǔ)備量，減少原始輥型的種類。

4.3軋制力和彎輥力對(duì)帶鋼板凸度的影響

從有載輥縫方程可以看出軋制力的變化對(duì)凸度是有著重要影響，隨著軋制力的增大和減小，輥系變形的程度也隨之改變，造成凸度的變化，即使精軋機(jī)架的能耗負(fù)荷分配不變，由于鋼溫、軋輥直徑、軋制線速度、機(jī)架間的張力、前機(jī)架的來(lái)料凸度、彎輥力設(shè)置等因素的變化造成軋制力的波動(dòng)能使有載輥縫形狀發(fā)生改變，同時(shí)AGC的投入對(duì)軋制力也造成一定的影響變化，若對(duì)各機(jī)架的能耗重新進(jìn)行分配，則精軋各機(jī)架的軋制力將有一個(gè)比較明顯的變化，而導(dǎo)致凸度的變化，正是利用這一點(diǎn)，在生產(chǎn)中操作人員經(jīng)常為保證板型良好而對(duì)精軋機(jī)架的負(fù)荷分配進(jìn)行小幅度調(diào)整。

5、控制號(hào)熱軋鋼產(chǎn)品精度的注意事項(xiàng)

厚板軋機(jī)是我國(guó)厚板領(lǐng)域首套特寬自動(dòng)現(xiàn)代化厚板軋機(jī)，測(cè)厚儀和凸度儀對(duì)板厚及板凸度控制起著非常重要的作用。由于軋制現(xiàn)場(chǎng)特殊的環(huán)境和客戶要求的越來(lái)越高，測(cè)厚儀和凸度儀的精度與仍需要進(jìn)行改善和提高。比如軋機(jī)的震動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響從而產(chǎn)生隨機(jī)誤差；其次厚板的厚度范圍在8～600mm之間，對(duì)鋼板在厚度方向上存在溫度分布考慮。盡管在軋制生產(chǎn)線配置了高溫輻射計(jì)，但測(cè)量的是鋼板的表面溫度，不能真實(shí)反映實(shí)際的溫度分布，從而影響了厚度測(cè)量的精度，另外如水蒸汽、粉塵、高溫輻射對(duì)測(cè)量通道的影響等也會(huì)影響測(cè)量精度，這些將通過(guò)適當(dāng)?shù)木S護(hù)來(lái)減少其影響。

6、結(jié)語(yǔ)

質(zhì)量就是企業(yè)的生命，軋鋼企業(yè)為了提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須注意技術(shù)進(jìn)步，以先進(jìn)技術(shù)改造或淘汰老工藝?yán)显O(shè)備，不斷完善生產(chǎn)操作。熱軋帶材斷面形狀如果控制不好，產(chǎn)生過(guò)大的凸度或楔形等，將嚴(yán)重影響冷軋階段產(chǎn)品的平直度和成品率，而冷軋帶材平直度不良還會(huì)對(duì)后面的重卷、剪切、拉彎矯直等工序的操作帶來(lái)困難，進(jìn)一步影響成品率和經(jīng)濟(jì)效益。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)眾多板帶熱軋廠在技術(shù)改造時(shí)都引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的凸度檢測(cè)控制系統(tǒng)，以提升熱軋機(jī)的板形控制能力，生產(chǎn)高精度板帶材，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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（作者單位：敬業(yè)集團(tuán)）