1580 mm熱軋機(jī)組中間坯鐮刀彎分析及控制實(shí)踐

婁亞彬，朱 彪

(馬鋼股份公司第四鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

馬鋼熱軋1580 mm機(jī)組是一條定位于硅鋼及薄規(guī)格酸洗板等高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)線，要求熱軋機(jī)組具備更高的控制精度、更好的產(chǎn)品質(zhì)量。中間坯鐮刀彎對(duì)精軋機(jī)軋制穩(wěn)定性以及產(chǎn)品尺寸精度都起到重要的作用[1]、[2]。本文通過(guò)對(duì)中間坯機(jī)理的分析、主要影響因素的探討，從加熱溫度均勻性、粗軋導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中策略、粗軋末道次壓下量、粗軋工作輥磨損規(guī)律、粗軋軋機(jī)剛度改善等方面進(jìn)行改進(jìn)，取得了明顯的改善效果。

2 中間坯鐮刀彎定義及形成機(jī)理

中間坯鐮刀彎主要是在粗軋軋制過(guò)程中產(chǎn)生，因軋件在軋制過(guò)程中產(chǎn)生寬度方向的延伸率差，產(chǎn)生側(cè)彎的現(xiàn)象。依據(jù)美國(guó)ASTM材料協(xié)會(huì)，可以通過(guò)板坯側(cè)面邊部長(zhǎng)度方向脫離中心直線的程度定義[3]，如圖1所示。根據(jù)文獻(xiàn)及現(xiàn)場(chǎng)跟蹤總結(jié)發(fā)現(xiàn)，粗軋產(chǎn)生鐮刀彎的原因可以主要?dú)w結(jié)為來(lái)料方面、設(shè)備對(duì)中方面和軋機(jī)剛度三個(gè)方面。其中來(lái)料方面主要由板坯溫度均勻性差、來(lái)料楔形、板坯扣頭三個(gè)方面，最終造成兩側(cè)延伸長(zhǎng)度不均產(chǎn)生側(cè)彎；對(duì)中方面由減寬設(shè)備不對(duì)中及側(cè)導(dǎo)板不對(duì)中兩方面構(gòu)成，造成軋件未能對(duì)中進(jìn)入軋機(jī)軋制；軋機(jī)剛度主要由軋輥交叉以及軋機(jī)兩側(cè)軋制力不均導(dǎo)致板坯產(chǎn)生側(cè)彎。

3 中間坯鐮刀彎的影響因素分析

3.1 溫度不均影響

板坯溫度不均主要分為板坯加熱溫度不均以及在線溫降不均兩個(gè)方面，當(dāng)板坯兩側(cè)出現(xiàn)溫度偏差時(shí)，板坯在立軋/平軋的過(guò)程中兩側(cè)延伸不均，從而產(chǎn)生鐮刀彎。其中軋線因異常原因停機(jī)造成板坯在爐頭停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，板坯容易形成陰陽(yáng)面(即兩側(cè)溫度偏差較大)。軋線方面，軋線漏水、水嘴堵塞、封水效果不良等都會(huì)造成板坯溫度不均導(dǎo)致軋后的不均勻延伸。

圖1 中間坯鐮刀彎程度定義圖

3.2 軋線設(shè)備中心線偏移

軋線設(shè)備中心線偏移，主要是對(duì)中設(shè)備的中心線標(biāo)定錯(cuò)誤，該情況主要會(huì)影響中間坯頭部板形。在帶鋼軋制前，若側(cè)導(dǎo)衛(wèi)與立輥的中心線出現(xiàn)偏差，那么帶鋼進(jìn)入立輥時(shí)頭部會(huì)被立輥“強(qiáng)制糾偏”軋制，從而出現(xiàn)較大的頭部鐮刀彎。

3.3 粗軋導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中策略

粗軋導(dǎo)衛(wèi)的軋制預(yù)擺功能可以有效的減少板坯軋制過(guò)程中的跑偏情況，錯(cuò)誤的使用導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中或?qū)l(wèi)預(yù)擺值不當(dāng)都可能會(huì)加劇粗軋鐮刀彎的產(chǎn)生[4]。完善的粗軋導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中功能主要分為以下幾個(gè)階段：

板坯軋制前導(dǎo)衛(wèi)會(huì)打開(kāi)到一定位置用來(lái)接鋼，該位置稱(chēng)“接鋼預(yù)擺值”，即下圖的a值，該預(yù)擺值用來(lái)預(yù)防板坯來(lái)料過(guò)于歪斜；

板坯停到相應(yīng)熱檢點(diǎn)后，側(cè)導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行對(duì)中，下圖的“對(duì)中”過(guò)程，即下圖的c值；

導(dǎo)衛(wèi)在對(duì)中完成后，會(huì)打開(kāi)一段距離保證帶鋼順利進(jìn)入軋制，該段打開(kāi)的距離稱(chēng)之為“軋制預(yù)擺值”，即下圖中的b值。該過(guò)程對(duì)板坯的跑偏糾正最為重要。

圖2 粗軋導(dǎo)衛(wèi)預(yù)擺過(guò)程圖

3.4 板坯扣頭

在板坯進(jìn)入軋機(jī)的過(guò)程中，若板坯頭部下扣，則會(huì)在運(yùn)輸過(guò)程中顛簸最終偏離中心線歪斜進(jìn)入軋機(jī)，造成板坯偏離軋線中心線。隨著軋輥服役時(shí)間的增長(zhǎng)，下輥的磨損程度通常比上輥嚴(yán)重，導(dǎo)致頭尾容易出現(xiàn)嚴(yán)重的翹扣頭。除此之外板坯上下表溫差大、上下輥輥徑差距大及粗軋操作人員速比設(shè)置不合適都可能會(huì)造成板坯頭部下扣。

3.5 粗軋壓下量分配

馬鋼1580產(chǎn)線大多使用3+3道次軋制，在道次固定的情況下，壓下量分配對(duì)中間坯板形的影響至關(guān)重要，若不合理還會(huì)增加打滑風(fēng)險(xiǎn)。首道次需要考慮咬入，壓下量不能分配過(guò)大，后面各道次壓下量盡可能放大，但最后一道次需要考慮中間坯板形，壓下量需要控制盡可能較小。

3.6 粗軋工作輥磨損

工作輥磨損會(huì)導(dǎo)致軋機(jī)輥縫形狀?lèi)夯罱K影響中間坯的鐮刀彎控制[5]。隨著磨損量的增加，工作輥與支撐輥的接觸從全長(zhǎng)接觸變成局部接觸，軋制力也從軋輥全長(zhǎng)方向均勻受力變成局部受力集中，對(duì)鐮刀彎控制不利。因此研究粗軋工作輥的磨損規(guī)律并制定合適的軋輥更換周期對(duì)改善粗軋板形起到重要的作用。

3.7 軋機(jī)剛度變化

隨著產(chǎn)線時(shí)間的變化，設(shè)備磨損腐蝕、軋輥軸承座/耐磨板磨損、牌坊變形等因素導(dǎo)致軋機(jī)剛度越來(lái)越差，負(fù)載時(shí)可能發(fā)生兩側(cè)軋制力不均或軋輥交叉，帶鋼稍加跑偏，左右兩側(cè)壓下率、軋制力、軋制速度將會(huì)產(chǎn)生偏差，加劇帶鋼跑偏。尤其影響中間坯頭尾鐮刀彎。

4 改進(jìn)手段

2018年熱軋1580產(chǎn)線通過(guò)工藝優(yōu)化、提高設(shè)備精度、優(yōu)化熱軋工藝/二級(jí)模型等措施，基本控制了粗軋鐮刀彎在±30 mm以?xún)?nèi)，粗軋鐮刀彎控制較2017年有顯著提升。下文中提到的中間坯板形命中率是由中間坯全長(zhǎng)方向鐮刀彎±30 mm以?xún)?nèi)長(zhǎng)度/中間坯總長(zhǎng)度計(jì)算得出。

4.1 加熱溫度均勻性提升

1580產(chǎn)線關(guān)注R2DT板坯均勻性，通過(guò)R2DT曲線的均值、極值、公差等幾個(gè)方面綜合評(píng)判R2DT均勻性。針對(duì)R2DT命中較差的鋼種，通過(guò)加熱工藝鋼種差異化管理，抓住板坯溫度、爐膛溫度、爐內(nèi)氣氛、加熱時(shí)間四大控制要點(diǎn)，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行量化管理，做到加熱工藝標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)板坯翹扣頭嚴(yán)重時(shí)，加熱爐同樣需要調(diào)整上下表溫差來(lái)保證板坯軋制平直。下圖是2018年12月1580產(chǎn)線RDT全長(zhǎng)命中率對(duì)應(yīng)鐮刀彎情況，當(dāng)RDT溫度均勻性≥80%時(shí)，中間坯板形命中率可以達(dá)到90%以上。

4.2 粗軋導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中控制

為減少板坯進(jìn)入軋機(jī)時(shí)發(fā)生跑偏，馬鋼1580產(chǎn)線投用粗軋側(cè)導(dǎo)衛(wèi)短行程控制，收緊各粗軋機(jī)架側(cè)導(dǎo)衛(wèi)開(kāi)口度，起到“扶正”板坯跑偏，保證板坯垂直進(jìn)入軋機(jī)，表1為1580產(chǎn)線常規(guī)產(chǎn)品SPHC-P在不同側(cè)導(dǎo)衛(wèi)預(yù)擺的情況下中間坯板型命中的統(tǒng)計(jì)。可以看出當(dāng)粗軋導(dǎo)衛(wèi)預(yù)擺值設(shè)置帶50 mm-100 mm時(shí)，中間坯板型命中率控制較好。優(yōu)化后不僅有利于板坯對(duì)中，而且能糾正軋制過(guò)程中的跑偏現(xiàn)象，尤其對(duì)中間坯的頭、尾鐮刀彎有一定改善作用。

表1 粗軋導(dǎo)衛(wèi)預(yù)擺值對(duì)應(yīng)中間坯板形命中

4.3 粗軋末道次小壓下量控制

通過(guò)相同鋼種不同末道次的實(shí)驗(yàn)跟蹤，發(fā)現(xiàn)粗軋末道次壓下量與中間坯鐮刀彎有一定關(guān)系，如圖3，當(dāng)粗軋末道次壓下量15 mm-18 mm的時(shí)候，中間坯鐮刀彎控制在±30mm的命中率最高，板形命中率達(dá)到94.76%。因此，在軋制過(guò)程中，減小粗軋末道次的壓下量是減少中間坯鐮刀彎的重要措施。

圖3R2末道次不同壓下量對(duì)應(yīng)中間坯板型合格率

4.4 軋輥磨損與服役噸位控制

通過(guò)選取2018年連續(xù)4個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際實(shí)績(jī)，分析粗軋工作輥不同服役噸位下磨損量及中間坯板形命中情況，見(jiàn)圖4?？梢钥闯?，隨著服役噸位的增加，軋輥的磨損越嚴(yán)重，磨損量的增大速率加快，中間坯板形命中率差。當(dāng)粗軋工作輥服役噸位在20000 t-50000 t時(shí)，中間坯板形命中率可以達(dá)到96.32%，整體板形控制較好。而當(dāng)軋制噸位大于50000 t時(shí)，中間坯板型命中率下降至91.36%，鐮刀彎惡化。

圖4R2工作輥服役噸位對(duì)應(yīng)軋輥磨損及板形命中率

4.5 軋輥剛度保持

軋制壓力通過(guò)支撐輥傳遞到工作輥?zhàn)罱K作用到帶鋼上，再傳遞到下輥?zhàn)饔玫脚品幌露?，最終構(gòu)成力的平衡。當(dāng)軋輥的四個(gè)平面因牌坊或軋輥耐磨板的不對(duì)稱(chēng)磨損導(dǎo)致不平行時(shí)，輥間接觸產(chǎn)生了交叉的點(diǎn)接觸形式，軋機(jī)剛度降低，形成輥縫偏差。馬鋼通過(guò)軋機(jī)間隙及軋輥襯板管理，提高了軋機(jī)剛度保持率。在2018年7月產(chǎn)線大修結(jié)束后，粗軋工作輥平均剛度可以達(dá)到2256 kN/mm，粗軋板形命中率保持在96.50%以上。

4.6 中間坯鐮刀彎控制效果

自2018年開(kāi)展工作以來(lái)，粗軋中間坯鐮刀彎控制水平每月呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，粗軋中間坯板形合格率由2017年的平均91.77%提升至95.22%，控制穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

1580產(chǎn)線通過(guò)工藝、軋輥磨損、軋機(jī)剛度等方面控制，將中間坯跑偏合格率控制在95%以上的合格率，保證了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

工藝方面，提高加熱溫度均勻性、減小粗軋末道次小壓下量有利于提高鐮刀彎合格率；

軋輥方面，當(dāng)粗軋工作輥服役噸位超過(guò)50000噸，中間坯鐮刀彎合格率下降明顯；

軋機(jī)剛度方面，對(duì)鐮刀彎穩(wěn)定控制起到重要作用，需要嚴(yán)格軋輥間隙管理。