1880 mm機組新型高密花紋板軋制

供稿|程宏遠，張新楓，王偉光 / CHENG Hong-yuan, ZHANG Xin-feng, WANG Wei-guang

作者單位：本鋼集團公司熱軋廠，遼寧 本溪 117000

本鋼1880 mm機組主要承擔薄規(guī)格產(chǎn)品和花紋板生產(chǎn)軋制任務。隨著市場競爭形式越來越嚴峻，機組的生產(chǎn)品種規(guī)格也在逐年增加。挖掘產(chǎn)線潛能，開發(fā)適合的拳頭產(chǎn)品是提高本鋼品牌形象的有利條件。本鋼依靠自身雄厚的技術(shù)隊伍，在工藝裝備不變的情況下，自主研發(fā)新產(chǎn)品，在短流程生產(chǎn)線上軋制新型花紋板獲得成功。雖然本鋼軋制薄規(guī)格以及普通花紋板技術(shù)比較成熟，存在一定技術(shù)優(yōu)勢，但是高密花紋板生產(chǎn)軋制在國內(nèi)仍屬技術(shù)空白，因此利用現(xiàn)有設備，對花紋板軋制工藝、軋制模型進行改進優(yōu)化，探討解決高密集型花紋板研制開發(fā)存在的問題，最終實現(xiàn)高密集花紋板的調(diào)試生產(chǎn)是本課題組研究的主要目標。

技術(shù)難點

軋制模型的建立

1880 mm機組(圖1)生產(chǎn)過程為全自動化控制，現(xiàn)有數(shù)學模型中沒有高密花紋板的控制模型，因此建立適合高密花紋板的控制模型是亟待解決的問題。

專用軋輥的開發(fā)

高密花紋板與普通花紋板相比不僅在單位面積內(nèi)花紋密度要求更大，其紋高標準也是普通花紋板的兩倍之多，對花紋軋輥的刻輥工藝以及軋輥使用要求極為嚴格?，F(xiàn)有的花紋輥無法滿足要求，需要開發(fā)專用的花紋軋輥。

圖1 1880 mm機組軋制線

軋制工藝的建立

高密花紋板紋高要求非?？量?，而在追求厚度規(guī)格減薄的同時還要兼顧板形的平直，因此需要建立一系列新的適合批量化生產(chǎn)的工藝制度。

新型軋輥及軋制模型

新型軋輥

本鋼1880 mm機組短流程軋制線專用軋輥是本鋼熱軋廠自主研發(fā)的一種新型高密花紋輥，并申請了技術(shù)專利。

新型高密花紋輥設置有與軋輥軸線呈45°或135°相互交替排列的扁長花紋槽，花紋槽的上邊沿至花紋槽的根部急劇變深收斂，并且在花紋槽的底部加工出圓弧形平坦面，使花紋板軋制過程可順利脫槽，同時增加了填充的作用，避免因花紋凹槽角度影響造成軋制過程中受力過大而導致的凹槽前緣邊角部應力集中問題，解決了常規(guī)花紋槽的應力集中及崩邊現(xiàn)象。軋制花紋產(chǎn)品紋高填充飽滿，較普通花紋產(chǎn)品紋高增加71.4%，軋制后的花紋板面因填充會形成明顯折角，增加了防滑性能。

新型軋輥花紋槽槽深提高至3.2 mm，增加了單位面積花紋數(shù)量，保證在20 cm×30 cm面積上的花紋數(shù)量為145個，花紋橫間距為30 mm，周向間距30 mm，花紋槽長度26.02 mm，花紋槽寬度6 mm，如圖2所示。

軋輥工藝制度

圖2 花紋豆形設計布置(單位：mm)

根據(jù)改造前花紋板的軋制情況，正常軋制時花紋輥輥壓為2.5~6.0 mm，但是考慮高密出口花紋紋高較大，因此生產(chǎn)標準更為嚴格。為了使花紋板軋制過程順利脫槽，保證軋制的穩(wěn)定性，軋輥輥壓取上限配輥。刻花紋輥時，軋輥輥身必須經(jīng)過嚴格超聲波探傷檢查，確認輥面正常?；y輥要求放在F5上輥，與其配對的下工作輥輥型為–60 μm凹輥，軋輥直徑盡量選用595~600 mm，保證與其配對的F5下工作輥直徑不小于590 mm，符合F5工藝配輥范圍。

軋輥花紋豆形

根據(jù)軋輥配備及輥壓情況對軋輥花紋豆形進行改良，使花紋豆形及填充達到最佳，同時便于板卷剝離。通過增大豆形槽橫截面積，同時減少豆形的邊部與軋輥輥身表面之間的角度，在軋制板卷過程中，使得帶鋼在長度方向延伸阻力降低，從而降低軋制力。增大豆形槽兩側(cè)與軋輥輥身表面之間的角度，增加豆形槽邊部強度，減少花紋板在軋制過程中由于軋件沿寬度方向竄動所產(chǎn)生的邊部交變沖擊載荷造成邊部豆形槽崩邊現(xiàn)象。在花紋槽底部加工成圓弧平坦面，使花紋板能夠順利脫槽，同時增加填充作用，避免因花紋凹槽角度影響造成軋制過程中受力過大而加速凹槽磨損導致凹槽前緣邊部應力集中問題。

高密花紋板模型

1880 mm生產(chǎn)線二級數(shù)學模型中沒有高密集型花紋板的模型，如果使用普通花紋板模型的話，首先，負荷分配無法保證成品紋高，板形控制參數(shù)也無法適用；其次，前滑、穿帶速度等重要軋制參數(shù)也都不能保證順利軋制。這些問題都將對產(chǎn)品指標和軋機安全運行帶來隱患。因此本課題組進行了充分的研究和準備工作：

如圖3所示，在二級模型表中選用花紋板家族1中的“13”、普通花紋板家族2中的“2”。在花紋板家族1下添加家族2中的“10”，將其設為高密集型花紋板模型層別，將BGHW的鋼種文件鏈接到該層別下。

圖3 二級模型家族表

在新的家族層別下，所有模型參數(shù)都為初始值，為了便于模擬調(diào)試，將普通花紋板的相關模型參數(shù)復制到該家族里，并將該家族下的所有在線參數(shù)由在線SCC數(shù)據(jù)庫寫入離線ORADB數(shù)據(jù)庫，在二級開發(fā)機環(huán)境中模擬軋制參數(shù)，對前滑、軋機速度、卷取張力、卷筒前滑以及負荷分配等軋制參數(shù)進行修改。

產(chǎn)品板形及優(yōu)化

在調(diào)試軋制初期，成品帶鋼的凸度偏大，均值在65 μm左右，指標基本在40%左右。帶鋼平直度曲線顯示帶鋼頭部有短距離雙邊浪。為此，二級開發(fā)機增大了F1~F3的PC角上下限，同時鎖定PC角來保證帶鋼凸度，并減小F4、F5的彎輥力上下限來解決帶鋼頭部雙邊浪的現(xiàn)象。

調(diào)整PC角和彎輥力后，凸度和平直度情況良好，凸度均值可以控制在45 μm左右(由于花紋板有紋高的影響，因此凸度曲線存在鋸齒形波動)，平直度曲線已經(jīng)沒有明顯雙邊浪情況出現(xiàn)。

生產(chǎn)工藝條件的優(yōu)化

軋制高密花紋板主要要求產(chǎn)品要具有整體平直性能，具有優(yōu)良的排水性能和防滑性。因此花紋紋高成為花紋系統(tǒng)產(chǎn)品中最為關鍵的參數(shù)之一，紋高標準要求≥1.2 mm，隨著厚度逐漸減薄，軋制難度不斷加大。為保證高密花紋板能夠順利軋制生產(chǎn)，同時保證花紋板足夠紋高，1880 mm產(chǎn)線技術(shù)人員對影響紋高的各方面因素進行梳理分析，并根據(jù)以往軋制花紋板積累的現(xiàn)場經(jīng)驗，通過采取以下措施滿足紋高、板形、卷形等技術(shù)要求，保證高密花紋板順利軋制。

溫度參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

高密花紋板軋制時，精軋負荷偏重，不利于板形控制及軋制穩(wěn)定性，終軋溫度低，不利于高密花紋紋高控制。在卷取操作時，夾送輥壓力容易使花紋豆壓扁、變形，同時容易產(chǎn)生扁卷及饅頭卷，造成卷形不良。經(jīng)過技術(shù)人員摸索，制定高密花紋板溫度控制規(guī)范，要求出爐溫度≥1100℃，F(xiàn)ET溫度≥980℃，卷取溫度630±15℃，在爐時間要求控制在30~33 min。通過執(zhí)行規(guī)定的溫度參數(shù)有效保證了高密花紋板在穿帶過程中的穩(wěn)定性。

F5沖擊補償值調(diào)整

通過執(zhí)行合理溫度控制規(guī)定相應配合調(diào)整軋制環(huán)節(jié)過程參數(shù)，少量提升F5軋機的穿帶速度，以適當增大終軋溫度，調(diào)整軋制過程中F5的沖擊補償輥值，由模型設定的“5”改為“4”，降低帶鋼穿帶過程中頭部對軋輥的沖擊瞬間導致的電流突然增大而出現(xiàn)軋機停車的隱患，降低F5軋制時的電流及負荷。

軋制計劃編排修訂

為了保證高密花紋板順利軋制，同時紋高、板形滿足要求，1880 mm生產(chǎn)線高密花紋軋制打破常規(guī)平板軋制負荷非配原則，成品機架的負荷較普通花紋軋制重的多，在計劃編排方面必須考慮軋輥疲勞與軋輥花紋豆形的磨損情況，現(xiàn)場必須同時配備2~3根高密花紋輥維持生產(chǎn)周轉(zhuǎn)使用。每次安排高密花紋板軋制時，周期盡可能安排在檢修中前期的設備運轉(zhuǎn)良好階段，而且編排周期內(nèi)最多安排1000 t花紋板軋制。同時現(xiàn)場必須嚴格控制高密花紋輥軋制公里數(shù)，每軋制500 t后下機檢查輥面、花紋槽狀態(tài)，保持花紋輥軋制時狀態(tài)良好。根據(jù)軋輥熱凸度的穩(wěn)定建立及規(guī)格過渡，實現(xiàn)模型穩(wěn)定、軋制穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定。

調(diào)整優(yōu)化層冷噴水模型

由于高密花紋板上表面花紋豆形對層冷水阻擋的影響，容易形成積水，造成帶鋼表面冷卻不均，內(nèi)部應力狀態(tài)不穩(wěn)定，開卷后極易產(chǎn)生浪形。通過調(diào)整二級模型，確定采用層冷系統(tǒng)底部冷卻優(yōu)先使用，同時適度調(diào)整側(cè)噴水角度，增加層冷側(cè)噴水水量，并于1#卷取機前最后一組側(cè)噴水前加了3組側(cè)噴風。這樣可以有效避免花紋板上表面集水過多，避免因冷卻不均造成殘余應力惡化，導致鋼板飄曲及其他嚴重的后果。調(diào)整二級CTC模型中層冷噴水的先后順序，在每組BANK之間優(yōu)先選擇噴下排水，這樣可以達到減少花紋板上表面積水的效果。由于原CTC模型中沒有關于反饋水控制的相關程序，為減少反饋水過多導致的帶鋼表面積水，二級CTC模型新添加控制程序，將第6組“BANK上噴”加入開關程序，可通過調(diào)整新增的參數(shù)來調(diào)節(jié)噴水組數(shù)，對于減少帶鋼表面積水效果很明顯。原來花紋板上表面積水嚴重，高溫儀檢測的卷取溫度曲線呈波浪狀，調(diào)整層冷部分模型控制程序和參數(shù)之后，帶鋼表面積水情況有明顯改善，整體溫度控制比較均勻。

卷形及卷徑控制

高密花紋板卷形控制是困擾花紋板生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，尤其是帶鋼規(guī)格在3.0 mm以下的卷形控制尤為困難。其主要原因是花紋板紋高控制現(xiàn)場干擾因素較多，常導致張力設定偏大或偏小，疊加后容易產(chǎn)生卷形不良，出現(xiàn)饅頭卷、塔形層錯等。根據(jù)1880 mm產(chǎn)線現(xiàn)場實際情況，技術(shù)人員通過跟蹤測算，進一步優(yōu)化模型中的紋高占積率參數(shù)，對不同規(guī)格采用不同設定系數(shù)，同時對卷取機各導尺的動作時序及設定寬度都做了一定調(diào)整，從而保證高密花紋板卷形良好，由于薄規(guī)格2.8~3.2 mm的高密度花紋板軋制長度較大，導致實際卷徑接近2100 mm，卷取機無法完成自動卸卷，通過調(diào)整薄規(guī)格的來料坯重到18 t，保證了卷徑在2000 mm內(nèi)，使自動卸卷正常工作。

產(chǎn)品質(zhì)量控制

本課題組與質(zhì)檢人員一起根據(jù)客戶的特殊要求，對高密花紋板的在線判定進行細化，重點對花紋密度、紋高以及實物板形進行檢查和監(jiān)控。要求每生產(chǎn)三卷都要開卷檢查產(chǎn)品實物，測量紋高相關數(shù)據(jù)。規(guī)定取樣位置為尾部10 m，取樣點按照沿板面寬度在距邊部30 mm以內(nèi)采集5個點的方式進行測量，檢測結(jié)果均達到要求才能合格放行。

結(jié)束語

通過對本鋼1880 mm產(chǎn)線生產(chǎn)高密花紋板的可行性分析和研究，通過對新型花紋輥的開發(fā)、軋制數(shù)學模型的建立等，使1880 mm產(chǎn)線具備生產(chǎn)高密花紋板的能力。通過對軋輥使用的優(yōu)化、溫度制度的優(yōu)化、工藝冷卻水的優(yōu)化、軋制工藝參數(shù)的優(yōu)化和計劃排布的優(yōu)化等，保證了技術(shù)指標能夠有效滿足客戶要求。通過形成工藝制度和規(guī)范，使1880 mm產(chǎn)線具備了批量化生產(chǎn)高密花紋板新產(chǎn)品的能力，為1880 mm產(chǎn)線增添了又一個高附加值的拳頭產(chǎn)品。