冷連軋帶鋼開腔分析與改進(jìn)

許允超

(馬鋼股份公司 安徽馬鞍山 243000)

某鋼廠冷連軋生產(chǎn)線于2007年9月份正式投產(chǎn),軋機(jī)采用日立5機(jī)架六輥UCM 軋機(jī),設(shè)計(jì)能力211.10 萬噸/年,產(chǎn)品定位高檔家電板與汽車板。冷連軋開腔是指軋制過程帶鋼出現(xiàn)褶皺,嚴(yán)重帶鋼中部破裂斷帶。軋制開腔易損傷軋輥,使后續(xù)生產(chǎn)帶鋼產(chǎn)生斜條狀輥印,如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并停機(jī)換輥,會導(dǎo)致批量輥印缺陷卷,對生產(chǎn)效率及成材率帶來不小的損失[1-3]。本文重點(diǎn)介紹本產(chǎn)線常見開腔產(chǎn)生原因及相應(yīng)措施。

1 開腔情況介紹及產(chǎn)生原因

開腔本質(zhì)是帶鋼跑偏導(dǎo)致褶皺或軋裂,其中張力丟失、板形難控制、帶鋼鐮刀彎跑偏是主要原因。軋制開腔主要集中在啟動(dòng)過程及過焊縫過程中。冷連軋生產(chǎn)中常導(dǎo)致開腔的情況主要有以下幾種。

1.1 啟動(dòng)過程開腔

啟動(dòng)過程開腔主要集中在大壓下量、薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼、磷化鋼,主要是啟動(dòng)過程板形較難控制。啟動(dòng)過程板形控制困難是冷連軋啟動(dòng)過程不能自動(dòng)啟動(dòng)的關(guān)鍵,啟動(dòng)過程需要人工參與板形控制。尤其是磷化鋼或高強(qiáng)鋼在1-4機(jī)架鍍鉻輥啟動(dòng)過程中,升速時(shí)前滑值波動(dòng)大,張力控制失穩(wěn)導(dǎo)致帶鋼跑偏或板形失控。

以某一次生產(chǎn)磷化鋼1-5機(jī)架使用鍍鉻輥啟動(dòng)過程的開腔分析為例,趨勢圖如圖1。在啟動(dòng)過程中,隨著速度提升,前滑值波動(dòng)較大使張力波動(dòng)大,ATR 調(diào)整張力輥縫輸出量較大,使軋制力上升400噸左右,軋制力上升使板形惡化無法有效控制,進(jìn)而導(dǎo)致軋裂開腔。

圖1 開腔過程軋軋制參數(shù)趨勢

啟動(dòng)過程中常參照張力偏差調(diào)整調(diào)平值,張力偏差是啟動(dòng)過程中重點(diǎn)參照的參數(shù)之一,啟動(dòng)過程板形變化大帶鋼易跑偏,導(dǎo)致張力偏差較大,需要操作調(diào)整調(diào)平值將張力偏差值調(diào)整到合理分范圍內(nèi),準(zhǔn)確的張力偏差是啟動(dòng)過程重要參考數(shù)據(jù),張力偏差異常需要根據(jù)現(xiàn)場跟蹤板形,根據(jù)板形情況調(diào)整調(diào)平值。

1.2 過焊縫開腔

過焊縫開腔主要在焊縫前后3米內(nèi)帶鋼褶皺或軋裂。過焊縫開腔主要集中在規(guī)格跳變較大的情況。過焊縫開腔帶鋼形貌如圖2所示。常導(dǎo)致開腔的主要有以下幾種:

圖2 過焊縫軋制開腔帶鋼形貌

1.2.1 動(dòng)態(tài)變規(guī)格過程(FGC)參數(shù)跳變大

式中ΔSi:FGC 輥縫變化量;PCi:下一卷軋制力計(jì)算值;hCi:下一卷出口厚度;PAi:上一卷軋制力計(jì)算值;hAi:上一卷出口厚度;Ki:軋機(jī)剛度;

FGC過程參數(shù)跳變大主要是鋼種規(guī)格跳變大導(dǎo)致輥縫跳變大、竄輥跳變大、張力跳變大、彎輥力跳變大[4]。輥縫跳變大是來料強(qiáng)度及規(guī)格跳變大導(dǎo)致前后兩卷軋制力跳變大造成,FGC 輥縫跳變量計(jì)算見式1,前后兩卷軋制力跳變大,軋制過程張力波動(dòng)大,導(dǎo)致過焊縫過程失穩(wěn),使帶鋼跑偏、板形難以控制,一般過焊縫變規(guī)格輥縫變化超過500微米軋機(jī)就影響穩(wěn)定過渡。竄輥跳變大主要是前后兩卷寬度跳變大,竄輥余量不能及時(shí)調(diào)整到位,竄輥余量偏大容易產(chǎn)生邊浪,偏小容易產(chǎn)生中浪,竄輥量太大,各機(jī)架竄輥不一致問題會更加突出,使板形變差。張力跳變大不利于過焊縫變規(guī)格張力的快速命中,容易出現(xiàn)張力波動(dòng),輥縫ATR 易導(dǎo)致軋制力上升影響板形控制。本機(jī)組彎輥力范圍工作輥-30-60 t,中間輥0-80 t,彎輥力跳變主要是目前機(jī)組彎輥力控制采用自學(xué)習(xí),隨著四班調(diào)整彎輥控制板形,使有些跳變彎輥力跳變較大,導(dǎo)致設(shè)定彎輥力不利于實(shí)際板形控制。

1.2.2 軋機(jī)設(shè)備精度異常

軋機(jī)設(shè)備精度是支撐軋制穩(wěn)定的關(guān)鍵因素,影響開腔的主要有以下幾點(diǎn)。

1.2.2.1 張力計(jì)與調(diào)平值異常

張力計(jì)異常導(dǎo)致張力顯示異?；驈埩ζ町惓！?shí)際張力與顯示張力不符導(dǎo)致張力控制異常,高強(qiáng)鋼生產(chǎn)過程中跑偏,實(shí)際張力未到達(dá)設(shè)定值。張力偏差異常,根據(jù)張力偏差調(diào)整調(diào)平值會使實(shí)際帶鋼跑偏,同一軋輥周期,軋制過程調(diào)平值調(diào)整不易過大,如果調(diào)整調(diào)平值不能有效控制張力偏差,應(yīng)降速確認(rèn)機(jī)架間實(shí)際板形,根據(jù)實(shí)際板形進(jìn)行調(diào)整。

1.2.2.2 剪前夾送輥兩側(cè)壓力不一致

剪前夾送輥是過焊縫飛剪剪切前加持帶鋼,保證帶鋼順利剪切分卷,一般是焊縫進(jìn)入三機(jī)架后夾送輥開始投入使用,生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)有些開腔卷卷取后外圈7圈左右?guī)т撻_始跑偏。利用停機(jī)時(shí)間檢查兩側(cè)夾送輥壓力,通過試紙顏色的深淺及長短可見兩側(cè)壓力相差較大,如圖3,剪前夾送輥使用中兩側(cè)壓力不一致將帶鋼帶偏導(dǎo)致開腔。

圖3 剪前夾送輥兩側(cè)壓力試紙靜態(tài)測試

1.2.2.3 竄輥速度不一致

各機(jī)架竄輥速度不一致常見為1-2架竄輥速度偏慢,帶鋼焊縫已到5架,且4-5機(jī)架竄輥已完成,1-2機(jī)架還在竄輥中,不利于焊縫前后板形控制。另外上下中間輥竄輥速度明顯不一致,會影響到工作輥身的軋制力分布,間接影響到輥縫形狀,導(dǎo)致帶鋼跑偏。

1.2.2.4 焊接對中較差

焊接對中較差相當(dāng)于焊縫位置人造鐮刀彎,易導(dǎo)致帶鋼在焊縫位置跑偏。

1.2.3 來料影響

來料影響主要集中在熱軋來料板形異常、鐮刀彎、來料性能波動(dòng)等,如DP800高強(qiáng)雙相鋼頭尾軋制力與中間帶鋼相差10%以上,軋制力波動(dòng)易導(dǎo)致板形變化,不利于生產(chǎn)穩(wěn)定,來料頭尾板形及鐮刀彎會加劇在冷軋過程中板形惡化與帶鋼跑偏,進(jìn)而導(dǎo)致開腔。

2 采取措施

2.1 啟動(dòng)過程控制優(yōu)化

針對啟動(dòng)過程容易開腔的鋼種、規(guī)格,啟動(dòng)過程需要在易開腔機(jī)架現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際板形調(diào)整調(diào)平值,防止因張力偏差異?？刂普{(diào)平造成帶鋼跑偏。

難啟動(dòng)鋼種規(guī)格可采用二次啟動(dòng),即啟動(dòng)分兩次進(jìn)行,先根據(jù)目標(biāo)壓下的60%左右來設(shè)定出口厚度,啟動(dòng)軋制等出口板形穩(wěn)定厚度停機(jī),再將出口厚度設(shè)定為計(jì)劃厚度設(shè)啟動(dòng)軋制,可有效提高啟動(dòng)軋制穩(wěn)定性。

針對1-4機(jī)架鍍鉻輥啟動(dòng)前滑值導(dǎo)致軋制力上升應(yīng)優(yōu)化計(jì)劃排程,應(yīng)增加其他鋼種過渡,避免磷化鋼、高強(qiáng)鋼作為鍍鉻輥生產(chǎn)啟動(dòng)卷。

2.2 提高軋機(jī)設(shè)備精度

剪前加送輥兩側(cè)受力不均勻,調(diào)整兩側(cè)氣缸及帶鋼水平,確保兩側(cè)壓力一致,避免帶偏帶鋼。提高張力偏差測量精度,張力計(jì)利用檢修定期測量調(diào)整,確保張力偏差反應(yīng)正常生產(chǎn)情況,避免因張力偏差異常導(dǎo)致操作誤調(diào)整,進(jìn)而導(dǎo)致帶鋼跑偏斷帶。監(jiān)控兩側(cè)液壓缸調(diào)平值,確保軋機(jī)校零后兩側(cè)液壓缸水平偏差應(yīng)控制在0.5 mm 以內(nèi),調(diào)平值異常需要檢查軋機(jī)兩側(cè)液壓缸高度及軋輥楔形控制,關(guān)注斜鍥及階梯塊是否有異物。生產(chǎn)過程中一套軋輥使用周期內(nèi)調(diào)平不易調(diào)整過多,根據(jù)張力偏差調(diào)整調(diào)平值應(yīng)少量多次,張力偏差持續(xù)偏大應(yīng)確認(rèn)機(jī)架間實(shí)際板形在進(jìn)行調(diào)整。竄輥速度應(yīng)保證各機(jī)架竄輥速度一致,避免各機(jī)架不一致造成過焊縫過程中板形惡化跑偏。提高焊機(jī)對中,發(fā)現(xiàn)對中異常及時(shí)檢查修復(fù)。

2.3 優(yōu)化工藝參數(shù),提高FGC穩(wěn)定性

提高軋制模型計(jì)算精度,避免軋制力計(jì)算偏差導(dǎo)致輥縫控制異常。優(yōu)化彎輥力設(shè)定,冷連軋生產(chǎn)過程應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場板形調(diào)整情況,優(yōu)化各組彎輥力設(shè)定,去除彎輥力自學(xué)習(xí),避免四班彎輥力調(diào)整習(xí)慣不一導(dǎo)致的彎輥力差異。

優(yōu)化拉矯機(jī)工作工藝參數(shù),提高拉矯能力,改善來料板形;適當(dāng)提高軋機(jī)張力,減少帶鋼跑偏。優(yōu)化1-2機(jī)架軋制力比,高強(qiáng)鋼使第一機(jī)架與第二機(jī)架軋制力比控制在95%-110%之間,避免1機(jī)架負(fù)荷過大,便于帶鋼進(jìn)入軋機(jī),減少1-2機(jī)架軋制跑偏。優(yōu)化控制總壓下率,針對常出現(xiàn)開腔鋼種適當(dāng)降低壓下率,尤其是高強(qiáng)雙相鋼,提高軋制過程穩(wěn)定性。

2.4 優(yōu)化計(jì)劃排程

合理分配鋼種檔位,部分鋼種如磷化鋼、雙相鋼熱軋卷屈服強(qiáng)度與其他強(qiáng)度相近鋼種的變形抗力相差較大,應(yīng)選擇變形抗力相近鋼種銜接,計(jì)劃排程過程中應(yīng)關(guān)注輥縫變化量,尤其是FGC 過程輥縫打開過程,輥縫跳變大使張力難以控制,進(jìn)而導(dǎo)致跑偏。

2.5 改善頭尾來料板形

針對來料頭尾板形問題,優(yōu)化來料板形,酸軋機(jī)組提高拉矯機(jī)能力,結(jié)合焊縫質(zhì)量與實(shí)際板形過焊縫采用連續(xù)拉矯方式,改善頭尾板形,冷軋過程張力偏差及跑偏明顯鋼種或同批次卷,可適當(dāng)增加頭尾剪切刀數(shù)。關(guān)注帶鋼尾部板形,通過調(diào)整彎輥及時(shí)調(diào)整,避免板形進(jìn)一步惡化,變規(guī)格時(shí)可適當(dāng)預(yù)先調(diào)整彎輥力以減小板形波動(dòng)。

3 結(jié)語

冷連軋開腔長期以來一直困擾酸軋產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)穩(wěn)定性。通過輥系設(shè)備精度提升、啟動(dòng)過程控制優(yōu)化、計(jì)劃過渡優(yōu)化、工藝參數(shù)優(yōu)化等方式使得軋制開腔得到了有效控制。面對現(xiàn)行質(zhì)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性壓力,需從原料性能波動(dòng)、設(shè)備精度管理、工藝參數(shù)過渡與控制系統(tǒng)升級角度進(jìn)一步分析,旨在提升軋制穩(wěn)定性,減少開腔發(fā)生幾率。