粗軋中間坯鐮刀彎的分析與改進(jìn)

汪明新 李美華

摘要：為提升粗軋板形控制水平，產(chǎn)線結(jié)合自身實(shí)際，對(duì)影響中間坯板形的R2軋機(jī)進(jìn)行了多項(xiàng)精度改進(jìn)，提出了剛度偏差、正反轉(zhuǎn)偏差概念，穩(wěn)定控制立輥對(duì)中，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制R2出口±10mm中心線命中率在90%以上，為整條軋線的穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：粗軋;鐮刀彎;板形

Abstract： In order to improve the strip shape control level of rough rolling， the production line is combined with its own reality， the accuracy of R2 rolling mill， which affects the shape of intermediate billet， has been improved. The concept of stiffness deviation and positive negative deviation are put forward， stable control of vertical roller alignment，. Finally stable control is achieved， and the hit rate of R2 outlet ±10mm? center line is above 90%. It lays a foundation for the stable production of the whole production line.

Key words： Rough rolling; Slab camber; Strip shape

1 前言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，鋼鐵企業(yè)的利潤(rùn)被不斷壓縮，全產(chǎn)業(yè)鏈都面臨較大的降成本壓力，下游用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)效率及成材率都非常關(guān)注，熱軋帶鋼的鐮刀彎會(huì)造成下游切邊用戶(hù)的堵邊、跑偏及頭尾剪切量增加等，對(duì)用戶(hù)的生產(chǎn)效率及成材率影響較大。隨著對(duì)精軋板形技術(shù)攻關(guān)的推進(jìn)，發(fā)現(xiàn)精軋出口的鐮刀彎很大程度上來(lái)源于粗軋鐮刀彎的遺傳，因此粗軋板形控制技術(shù)也逐步走向板形攻關(guān)的前沿，同時(shí)薄規(guī)格熱軋帶鋼由于其性?xún)r(jià)比高、生產(chǎn)周期短的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受下游工序青睞，但是對(duì)于常規(guī)熱連軋來(lái)講，薄規(guī)格帶鋼的生產(chǎn)一直都是產(chǎn)線的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要是薄規(guī)格軋制時(shí)，精軋機(jī)組的速度快、溫降大、軋制力大，容易導(dǎo)致廢鋼、甩尾、軋破等生產(chǎn)事故，而這些生產(chǎn)事故當(dāng)中90%以上都是因?yàn)殓牭稄澮?，因此?duì)粗軋鐮刀彎進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的呼聲逐漸增大。某鋼廠1422產(chǎn)線經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)努力，使得該產(chǎn)線在粗軋鐮刀彎方面改善顯著，粗軋出口中心線±10mm命中率達(dá)到90%以上。

2 相關(guān)性分析

該產(chǎn)線的軋線主要配置為：3座加熱爐+R1兩輥不可逆+E2立輥+R2四輥可逆軋機(jī)+熱卷箱+精軋7機(jī)架（電動(dòng)+液壓）+2臺(tái)地下卷取機(jī)，如圖1所示;

由于該產(chǎn)線的R1軋機(jī)設(shè)備老舊，牌坊銹蝕嚴(yán)重，壓下為電動(dòng)壓下、無(wú)軋制力檢測(cè)裝置且不具備可逆軋制功能，所以R1機(jī)架只保留簡(jiǎn)單的壓下功能，將230mm或210mm板坯壓下至185mm，無(wú)板形檢測(cè)裝備，由于整改投資較大，所以產(chǎn)線對(duì)于R1機(jī)架的定位為維持現(xiàn)有狀態(tài)不惡化，因此粗軋板形的好壞直接取決于R2區(qū)域的軋制狀態(tài)。

R2出口的寬度計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)板形游動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，粗軋板形的好壞直接可以通過(guò)R2出口中心線命中率進(jìn)行評(píng)價(jià)，由于該產(chǎn)線的2.1mm軋制比例達(dá)到30%以上，且粗軋區(qū)域和精軋區(qū)域之間熱卷箱的卷取和開(kāi)卷過(guò)程會(huì)對(duì)中間坯板形有明顯影響，為了減少粗軋對(duì)中間坯的影響，對(duì)粗軋板形及鐮刀彎的控制提出較高的要求，因此將R2出口中心線±10mm命中率作為評(píng)價(jià)R2板形的關(guān)鍵指標(biāo)。

我們將粗軋出口中心線命中率與精軋的軋破甩尾數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，如圖2所示，樣本分別是2018年1月至5月每天粗軋±10mm中心線命中率和2.1mm以下軋破率（當(dāng)天軋制2.1mm以下塊數(shù)大于50塊且同時(shí)2.1mm以下的當(dāng)天軋制比例大于20%）。

由于數(shù)據(jù)不能繼續(xù)的分層分析，雖然R-Sq值只有56.7%，但是其線性關(guān)系已比較明顯，所以粗軋出口±10mm中心線命中率與精軋軋破甩尾關(guān)系對(duì)應(yīng)較為顯著，進(jìn)一步說(shuō)明可以將粗軋出口±10mm中心線命中率作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3 分析及對(duì)策

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)跟蹤試驗(yàn)，總結(jié)出粗軋出口鐮刀彎的改善貢獻(xiàn)主要有三個(gè)方面：R2兩側(cè)剛度偏差、控制軋機(jī)橫向間隙、保證粗軋區(qū)域設(shè)備對(duì)中且穩(wěn)定。

3.1 軋機(jī)剛度

通過(guò)對(duì)軋制過(guò)程的分析，鐮刀彎的產(chǎn)生最可能的原因就是軋機(jī)牌坊兩側(cè)剛度存在差異，從客觀上講，粗軋機(jī)牌坊兩側(cè)剛度并不可能是完全一致的，但牌坊本身原有的性能并不是導(dǎo)致鐮刀彎失控的關(guān)鍵因素，導(dǎo)致鐮刀彎失控的主要原因在于機(jī)架的管控精度沒(méi)有得到有效的識(shí)別及控制[1]，結(jié)合實(shí)際工作中對(duì)粗軋板形的控制技術(shù)分析，制定軋機(jī)牌坊兩側(cè)剛度偏差標(biāo)準(zhǔn)，目前產(chǎn)線評(píng)價(jià)剛度偏差的標(biāo)準(zhǔn)是：在800噸以上任一軋制力下，剛度偏差≤5%：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤發(fā)現(xiàn)，影響R2剛度偏差主要因素有：牌坊底襯板表面狀態(tài)、階梯墊表面狀態(tài)及工作環(huán)境、下支弧形板表面及硬度、上支撐輥軸承箱上表平面度、上支撐輥軸承箱墊板平面度、AGC下表面平面度、支撐輥及工作輥的裝配精度。因此建立對(duì)應(yīng)的軋制剛度測(cè)試檔案，對(duì)黑名單軋輥進(jìn)行跟蹤拆檢與針對(duì)性?xún)?yōu)化調(diào)整[2]。

3.2 間隙管理

從鐮刀彎的產(chǎn)生過(guò)程分析，鐮刀彎一般都出現(xiàn)在軋件頭部咬鋼過(guò)程，這主要是由于在咬鋼環(huán)節(jié)當(dāng)中，如果軋機(jī)橫向間隙過(guò)大則必然會(huì)導(dǎo)致軋輥出現(xiàn)徑向與橫向運(yùn)動(dòng)的情況，最終導(dǎo)致軋件的頭部進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鐮刀彎，然后在粗軋的往復(fù)軋制過(guò)程當(dāng)中，進(jìn)一步加重鐮刀彎的程度。為了保證軋機(jī)橫向間隙穩(wěn)定受控，我們引入軋機(jī)正反轉(zhuǎn)概念，因?yàn)榇周堅(jiān)谲堉七^(guò)程本身就是往復(fù)軋制，而隨著軋制的進(jìn)行，軋機(jī)間隙會(huì)全部偏向一側(cè)，這樣就能真實(shí)反映這個(gè)軋機(jī)的真實(shí)的總間隙，而軋輥在不同間隙下體現(xiàn)的交叉或偏移方向不一樣必然帶來(lái)軋制力偏差的不同，因此定義正反轉(zhuǎn)偏差的公式如下：

所有的軋制力偏差和實(shí)際軋制力均采樣轉(zhuǎn)動(dòng)后10秒到40秒內(nèi)的均值，制定標(biāo)準(zhǔn)為：正反轉(zhuǎn)偏差≤5%。通過(guò)長(zhǎng)期跟蹤及整改發(fā)現(xiàn)影響正反裝偏差的主要因素有：支撐輥兩側(cè)間隙、工作輥鎖門(mén)板間隙、鎖門(mén)板間隙、支撐輥及工作輥的裝配精度。

3.3 立輥對(duì)中穩(wěn)定

鐮刀彎產(chǎn)生的根本原因就是軋件的非對(duì)稱(chēng)軋制，而在粗軋區(qū)域非對(duì)稱(chēng)擠壓時(shí)中心線偏向哪一側(cè)，哪側(cè)的“狗骨”就比較高，并隨偏移量的增加而增加。通過(guò)分析認(rèn)為粗軋強(qiáng)有力的對(duì)中裝置主要是立輥和出入口側(cè)導(dǎo)板，如側(cè)導(dǎo)板中心線與立輥的中心線出現(xiàn)偏差，那么帶鋼進(jìn)入立輥時(shí)頭部被立輥“強(qiáng)制糾偏”軋制，出現(xiàn)“狗骨”不對(duì)稱(chēng)，進(jìn)而出現(xiàn)較大的頭部鐮刀彎[3]。

在改進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)線的側(cè)導(dǎo)板中心線和立輥中心線與側(cè)粗軋機(jī)中心線、儀表檢測(cè)中心線有不重合現(xiàn)象，因此需要以軋機(jī)牌坊中心線作為基準(zhǔn)，保證粗軋區(qū)域中心線一致性，機(jī)“四線合一”軋制策略。

在改進(jìn)過(guò)程中，較難保證的是立輥中心線的穩(wěn)定。眾所周知，立輥的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是靠上下四個(gè)油缸的協(xié)調(diào)動(dòng)作來(lái)保證運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在動(dòng)作過(guò)程中需要保證兩側(cè)油缸的平行度，否則在立輥軋制過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)受力不均，所以要測(cè)量立輥對(duì)中，首先要保證的是立輥兩側(cè)的垂直度，但是在此過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)需要不停的泄壓標(biāo)定，因此常會(huì)出現(xiàn)標(biāo)定時(shí)間長(zhǎng)，不同測(cè)量人的誤差范圍大的問(wèn)題，從而造成立輥對(duì)中精度、穩(wěn)定性差。

為了解決立輥對(duì)中的標(biāo)定時(shí)間長(zhǎng)且精度波動(dòng)大的問(wèn)題，我們自主開(kāi)發(fā)了一套立輥?zhàn)詣?dòng)標(biāo)定程序，只要現(xiàn)場(chǎng)不更換磁尺或液AWC油缸，即使是現(xiàn)場(chǎng)更換立輥也能保證立輥的開(kāi)度和對(duì)中的自動(dòng)校核，不僅提高了立輥對(duì)中精度，還能保證在一次常規(guī)標(biāo)定完成后，立輥對(duì)中的穩(wěn)定性。

4 改善效果

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)整改及分析，以上問(wèn)題在2020年3月得到有效的解決，粗軋±10mm中心線命中率大幅度提升，有力的保證了現(xiàn)場(chǎng)軋制穩(wěn)定性，中心線命中率穩(wěn)定控制在90%以上，波動(dòng)也大幅減小，如圖3所示。2.1mm以下軋破率由之前的9%左右下降到目前的3%左右，為公司降本做出了貢獻(xiàn)，大大減少了熱軋產(chǎn)品對(duì)下游用戶(hù)的生產(chǎn)效率及成材率的影響。

在得到良好效果的同時(shí)，我們同時(shí)制定了與中心線控制相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示，以此來(lái)保證成果的鞏固和持續(xù)。

5 總結(jié)

熱軋板形鐮刀彎的產(chǎn)生原因有很多，而粗軋是鐮刀彎產(chǎn)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，文中首先通過(guò)論證粗軋板形偏移量與軋線的軋制穩(wěn)定性的相關(guān)性，得出鐮刀彎與軋制穩(wěn)定性的較高相關(guān)性和攻關(guān)必要性的結(jié)論，然后通過(guò)一系列創(chuàng)新手段建立軋機(jī)的相對(duì)科學(xué)的數(shù)字化管理方式，如剛度偏差、正反轉(zhuǎn)偏差、立輥?zhàn)詣?dòng)標(biāo)定，提升現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備功能精度管控能力，最終粗軋出口±10mm中心線命中率穩(wěn)定控制在95%以上的水平，達(dá)到了國(guó)內(nèi)較高控制水平，助推了產(chǎn)線的制造能力提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]高秀郁.熱軋粗軋鐮刀彎控制技術(shù)研究[J].設(shè)備管理與維修2017，12：80.

[2]夏小明，李冠華，廖松林，張萃.帶鋼熱連軋機(jī)兩側(cè)剛度差的成因分析與對(duì)策[J].中國(guó)冶金 2017，7：45-49.

[3]霍光帆，崔二寶，王蕾，尹玉京，劉豐，王倫.熱軋粗軋鐮刀彎控制技術(shù)研究和應(yīng)用[J].軋鋼 2019，2：70.

（作者單位：海梅山鋼鐵股份有限公司）