熱軋來料及冷軋工藝對連軋機出口板形的影響

張衛(wèi)衛(wèi)

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276800）

以某冷連軋機組為例，其組成部分涉及五大機架，即S1-S5。每一組機架之間均設(shè)計正負液壓彎輥，且在不同的機架工作輥內(nèi)涵蓋不同的冷卻區(qū)。此外，在S1、S5機組中分別設(shè)置板形測量輥結(jié)構(gòu)以及板形閉環(huán)控制系統(tǒng)。冷連軋機組的工作機理為：在生產(chǎn)過程中，通過計算機終端控制機組S1、S5的閉環(huán)控制系統(tǒng)，將軋制過程的圖像數(shù)據(jù)傳遞至過程計算機系統(tǒng)，并針對性的設(shè)置與修改相關(guān)參數(shù)，以此將計算結(jié)果返回至計算機終端，可以完成其他S2-S4機組的開環(huán)控制方式。故此，冷連軋機組的機型選擇與控制系統(tǒng)可以確定生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的依據(jù)，但不能保證一定可以生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，還是需要結(jié)合實際生產(chǎn)案例作出針對性參數(shù)優(yōu)化與調(diào)整，科學調(diào)配熱軋來料與冷軋工藝技術(shù)。

1 概述熱軋溫度系數(shù)對帶鋼性能造成的限制

1.1 帶鋼寬度方向的溫度系數(shù)限制

在熱軋生產(chǎn)工藝階段，終軋溫度系數(shù)若與相變溫度系數(shù)相比降低，將致使帶鋼出現(xiàn)塑性變形，進一步影響帶鋼產(chǎn)品的硬度。從帶鋼寬度方向的角度上分析，造成熱軋卷邊部出現(xiàn)硬度溝現(xiàn)狀，包含兩個方面的因素。一方面，終軋溫度系與相變溫度系數(shù)對比偏低造成的硬度溝問題。另一個方面，熱軋卷邊部的冷卻較快、溫度偏低造成的硬度溝問題兩個方面。以上均對帶鋼邊部的硬度造成限制。經(jīng)實際的工程測量結(jié)果顯示，存在帶鋼沿寬度方向的溫度分布規(guī)律。

1.2 帶鋼全長溫度系數(shù)的限制

經(jīng)實際冷連軋機組的運行模式來看，帶鋼全長溫度系數(shù)同樣作為限制因素之一。若按照粗軋厚度設(shè)定為42 mm，終軋厚度系數(shù)設(shè)定為2 mm，以此為計算參數(shù)，那么得出整個精軋時間須在90 s左右的范圍，其中帶鋼其余的部分會處于等待的階段。此時，帶鋼因外部輻射條件、對流條件或者熱傳導條件的限制，勢必會減少一定的熱量，同時生成溫度梯度。鑒于此，帶鋼全長溫度系數(shù)分布狀況會影響帶鋼的出品硬度[1]。

1.3 終軋溫度對冷軋帶鋼平坦度的限制

要想從本質(zhì)上探索終軋溫度系數(shù)與冷軋板形之間的影響關(guān)系，即需要大量查閱國內(nèi)外冷軋機組廠家的溫度制度，還需要對比鋼種在不同終軋溫度系數(shù)下鋼卷的冷軋板形。經(jīng)過查閱相關(guān)文獻得出，終軋溫度系數(shù)偏高的鋼卷所生產(chǎn)出品的板形效果較好，其終軋溫度與板形的平坦度關(guān)系見表1所示。

表1 帶鋼終軋溫度與平坦度的關(guān)系匯總

故此，經(jīng)以上限制因素分析，在消除帶鋼邊部硬度溝問題上若采用邊部加熱對策是無法應對所有帶鋼的情況，勢必須針對帶鋼的含碳量系數(shù)設(shè)定對等的終軋目標溫度。需要注意一點的是，較薄的帶鋼結(jié)構(gòu)上須適當提高鋼胚的出爐溫度。

2 分析熱軋來料對連軋機出口板形的影響因素

2.1 熱軋來料的凸度控制范圍不一

在實際冷連軋機組軋制運行階段，帶鋼出現(xiàn)明顯的波動，以至于帶鋼中部位置出現(xiàn)折疊軋漏。經(jīng)過查詢熱軋來料的相關(guān)參數(shù)，得出帶鋼的凸度值波動范圍較大，且波動范圍在60~110 mm之內(nèi)，平均值維持在95 mm，具體的波動范圍見圖1所示。現(xiàn)階段，要想保證愣怔冷軋工藝的穩(wěn)定性與出口板形的控制效果，須嚴格控制熱軋來料的凸度控制范圍，一般控制系數(shù)維持在20~60 mm的范圍之內(nèi)即可。故此，造成帶鋼出現(xiàn)折疊軋漏問題，與其凸度的增加異常相關(guān)聯(lián)，致使帶鋼中部突然面臨受力過大的情形[2]。

圖1 熱軋來料凸度曲線

2.2 熱軋來料的性能均勻度不一

據(jù)查詢相關(guān)文獻以及實際生產(chǎn)經(jīng)驗得出，熱軋來料的性能均勻性作為出口板形控制的基本條件之一，其占據(jù)一定的重要地位。鑒于此，可針對于熱軋來料的力學特性作出細致的對比研究，可從取樣與測量兩個角度上入手。一是，取樣規(guī)則方面，須按照每一個試樣在帶鋼寬度的不同位置上作出取樣工作，如四分之一位置、二分之一位置等，嚴格遵循準確的取樣規(guī)則；二是，測量結(jié)果方面，經(jīng)過取樣測量分析，得出帶鋼屈服強度的寬度方向波動情況位于帶鋼方向的96 m處，其他細節(jié)見眼長度方向的圖2所示。

圖2 延長度方向的帶鋼屈服強度分布

3 以控制目標曲線為例研究連軋機出口板形的影響

經(jīng)過以上對熱軋來料的影響因素分析，可建立更為準確的控制目標曲線，研究連軋機出口板形的影響。在冷連軋機組的設(shè)定目標曲線之前，須綜合設(shè)想前文介紹的限制因素，如帶鋼位置的凸度與平坦度系數(shù)、帶鋼沿寬度與長度方向的屈服強度等。由于在開展熱軋工作階段時，要想保證帶鋼的穩(wěn)定順行，須在帶鋼橫截面位置處設(shè)定相應的凸度。經(jīng)查詢相關(guān)文獻，得出熱軋供冷軋的熱卷凸度系數(shù)范圍須維持在0~60 mm以內(nèi)[3]。同時，保證帶鋼寬度方向延申的鋼截面比例凸度相一致。圖3詳細的展示了帶鋼截面凸度的設(shè)計，以此得出凸度C的計算公式，即。同時，根據(jù)比例凸度系數(shù)不變的基本原則，得出帶鋼中部與邊部的延申差公式，經(jīng)整理后得：。

圖3 帶鋼截面凸度的設(shè)計

經(jīng)過以上的定義與公式推理，發(fā)現(xiàn)在比例凸度不變的基本原則下，各機架的控制目標曲線應該顯現(xiàn)出一條直線。故此，熱軋來料的不平直度在規(guī)定的限制范圍之內(nèi)，那么呈現(xiàn)的控制目標曲線則為一條直線，且該點經(jīng)實際證明顯示為有效。此外，還需著重考慮機架之間的張力問題。因為帶鋼的軋制材料較薄時，帶鋼的邊緣兩則會存在細微的斷裂，為避免達到應力峰值引發(fā)斷帶問題，須在機架位置如S4的帶鋼邊部延申比中部位置要大一些，保證與相鄰機組之間存在一定范圍的邊浪。此外，可針對不同目標曲線的設(shè)定，帶入計算公式，得出帶鋼橫截面比例凸度與軋制道次的關(guān)系，以此優(yōu)化不同目標曲線計算的帶鋼凸度。后續(xù)經(jīng)過實際生產(chǎn)證明，帶鋼邊部平直度系數(shù)得到顯著的變化。

4 薄規(guī)格全硬卷窄邊浪控制制作工藝的影響

冷連軋機組在生產(chǎn)制作階段時，須根據(jù)不同的產(chǎn)品制定針對性的軋制工藝，例如在生產(chǎn)軋制鍍錫板與軋制全硬卷時，應用的工藝不同。在軋制全硬卷工藝時，帶鋼的形變量系數(shù)主要體現(xiàn)在S1至S4機架內(nèi)，而S5的形變量系數(shù)不明顯，基于此，可將最后的機架作為平整機，保持出口板形的控制。此外，帶鋼冷軋工藝的操作過程涉及多個步驟，且軋制過程尤為復雜，同時會受到多種物理因素的限制。在實際軋制工藝階段，可參考相應的計算公式，計算出相應的參數(shù)關(guān)系，同樣根據(jù)參數(shù)變化特點，制定針對性的對策[4]。此處，將不對具體的計算公式作出介紹。

5 結(jié)語

對熱軋來料的力學性質(zhì)分析與目標控制曲線分析，得出熱軋帶鋼的截面形狀與性能對冷軋帶鋼的厚度與板形相關(guān)，但是冷軋工藝只能作出減緩處理，不能從源頭上解決。而熱軋來料溫度系數(shù)同樣作為解決板形的一大對策。故此，在后續(xù)的實際研究階段，須側(cè)重于優(yōu)化熱軋溫度制度。同時，進一步完善冷軋工藝的操作執(zhí)行性能，優(yōu)化與降低連軋機出口板形的影響。