熱軋薄規(guī)格生產(chǎn)控制措施與應(yīng)用

供稿|張建華/ ZHANG Jian-hua

熱軋薄規(guī)格生產(chǎn)控制措施與應(yīng)用

The Production Controls and Application of Thin Specifi cation in Hot Rolling Process

供稿|張建華/ ZHANG Jian-hua

內(nèi)容導(dǎo)讀

文章針對1580 mm熱軋現(xiàn)場軋制過程中影響薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)的因素進(jìn)行分析，并結(jié)合實際提出控制措施，通過對加熱溫度、過程溫降、中間坯狀態(tài)、穿帶速度、拋鋼速度的控制，活套參數(shù)、機架間張力的優(yōu)化以及對設(shè)備的改造，薄規(guī)格生產(chǎn)的穩(wěn)定性有了較大的提高，薄規(guī)格產(chǎn)量、成材率也有了較大提高，生產(chǎn)趨于穩(wěn)定。

近年來鋼鐵業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，鋼材價格不斷下滑，鋼鐵企業(yè)嚴(yán)重虧損，面對嚴(yán)峻的市場形勢，生產(chǎn)普通規(guī)格的鋼材已經(jīng)不能夠再適應(yīng)市場的要求，只有生產(chǎn)較薄規(guī)格的高檔鋼材才能提高鋼材的售價，減少企業(yè)的虧損。本文針對首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司熱軋1580 mm生產(chǎn)線，就薄規(guī)格集裝箱的生產(chǎn)中遇到的問題進(jìn)行了探討，針對薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)遇到的問題提出了改進(jìn)措施。

圖1 首鋼京唐1580 mm熱軋線工藝布置

影響生產(chǎn)的因素

溫度的影響

在熱軋生產(chǎn)過程中，溫度的控制是熱軋生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵因素，帶鋼的厚度越薄，軋制過程中的溫降越快，軋制就越不穩(wěn)定，尤其是精軋機拋鋼時，極易造成軋機“甩尾”。

軋制過程中的不穩(wěn)定

由于軋件較薄、帶鋼速度較快，在設(shè)備控制精度不高、板形設(shè)定不好、人員調(diào)整不及時的情況下極易造成帶鋼頭部的跑偏、帶鋼頭部在軋機中的折疊和帶鋼頭部的軋破，甚至?xí)斐蓭т擃^部在層冷輥道上的飛起和折疊，造成堆鋼事故；由于軋件較薄，軋制時間較長，軋件的尾部溫降較大，在軋機拋鋼時極易造成軋機的“甩尾”，在軋輥出現(xiàn)粘鋼的情況下，軋線不得不停車換輥，換輥后還需要改規(guī)格生產(chǎn)。

板形質(zhì)量的影響

由于輥型設(shè)計不合理、板形模型設(shè)定不好等因素的影響，多次出現(xiàn)穿帶過程中帶鋼在精軋機間和精軋機F7出口出現(xiàn)較大的浪形的情況，出現(xiàn)帶鋼頭部的軋破、板形無法調(diào)整、板形不能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，造成薄規(guī)格帶鋼板形的質(zhì)量異議較多。

優(yōu)化與改進(jìn)

溫度的控制

◆ 出爐溫度的控制

對于薄規(guī)格帶鋼出鋼溫度按照上限進(jìn)行控制，為保證板坯內(nèi)外溫度的均勻性要適當(dāng)增加其均熱時間，為保證尾部軋制的穩(wěn)定性適當(dāng)提高板坯的尾部溫度，使尾部溫度高于頭部溫度40℃。

◆ 粗軋區(qū)溫度的控制

提高爐后除鱗輥道的速度，由0.8 m/s提高到1.3 m/s。通過調(diào)小定寬機的外冷水和加封水裝置來減少漏水造成的溫降。在粗軋機除鱗裝置的進(jìn)口加裝反噴水來減少除鱗水外濺造成的溫降和尾部溫度不均。改造粗軋機的刮水板，將樹脂刮板改為橡膠刮板，提高封水效果。對粗軋機進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)上孔洞進(jìn)行封堵，減少粗軋區(qū)的溫降。將粗軋機的軋制速度由4.6 m/s提高到5.4 m/s，縮短軋制時間，減少溫降。調(diào)小立輥和水平輥的冷卻水減少溫降。對粗軋機的拋鋼點進(jìn)行優(yōu)化，縮短軋件在粗軋區(qū)停留的時間減少溫降。

◆ 粗精軋間溫降的控制

起初設(shè)計的保溫塊之間縫隙較大、相鄰保溫罩之間間隙較大、保溫棉較薄、保溫效果較差，造成中間坯在精軋進(jìn)口頭尾溫差較大，尾部在精軋機軋制負(fù)荷升高，造成尾部不易控制。通過對保溫罩改造，采用耐火纖維模塊，中間坯在精軋入口頭尾溫差減少了20～40℃，變化比較明顯，中間坯尾部在粗軋出口到精軋入口的溫差減小了40～60℃，提高了保溫效果。

◆ 精軋區(qū)溫降控制

修改粗軋區(qū)輸送過來的中間坯切頭前的減速點的位置，將由原來的HMD401檢得開始減速修改為HMD401檢得加4 s的延時開始減速，減少溫降。通過調(diào)小軋輥冷卻水、切頭剪的冷卻水的水量和延時打開切頭剪的冷卻水減少中間軋件的溫降。對軋機磨損嚴(yán)重的刮水板進(jìn)行更換，保證封水效果。在軋制薄規(guī)格前將機架間的冷卻水手閥關(guān)閉，避免漏水造成的溫降?？s短精軋除鱗夾送輥的更換周期、提高夾送輥的壓力，提高封水效果。

軋制穩(wěn)定性的控制

◆ 中間坯狀態(tài)的控制

提高軋機的輥縫標(biāo)定力，由最初的500 t提高到1400 t，通過提高軋機輥縫清零的壓力一方面可以消除輥系間隙，另一方面提高標(biāo)定壓力有利于操作工在軋制時給定合理的水平值，保證中間坯的平直。固化中間坯的厚度和除鱗道次，在減薄過渡到3.0 mm時固化中間坯的厚度和除鱗道次有利于保證中間坯的狀態(tài)，保證精軋軋制的穩(wěn)定性。提高粗軋工作輥的粗糙度，降低由于打滑原因造成的鐮刀彎。當(dāng)粗軋工作輥軋制噸位達(dá)到1萬t后再進(jìn)行減薄。

圖2 軋輥噸位對應(yīng)的中間坯狀態(tài)

圖2 是R2軋輥噸位對應(yīng)的中間坯狀態(tài)。由圖可知：從[-10，10)區(qū)間上分析，R2噸位在1～4萬t之間，鐮刀彎控制的水平要優(yōu)于[0，1]和[4，5]兩個區(qū)間。從[-30，-10)區(qū)間上分析，R2開軋初期(噸位在1W——1萬t以內(nèi))，鐮刀彎出現(xiàn)負(fù)值的幾率高于其他區(qū)間，此時的鐮刀彎不夠穩(wěn)定。從[10，30)區(qū)間上分析，當(dāng)軋制噸位提高到4萬t以上時，鐮刀彎朝正值增大的趨勢發(fā)展。

◆ 穿帶時頭部飛起的控制

對于薄規(guī)格帶鋼，由于帶鋼較薄、穿帶速度較快，帶鋼的自重較小，在空氣阻力的作用下經(jīng)常出現(xiàn)頭部飛起的情況。該熱軋生產(chǎn)線采取了以下方法進(jìn)行頭部飛起的控制：

優(yōu)化穿帶速度。在保證頭部性能的前提下適當(dāng)降低穿帶速度，在卷取機帶載前以較低的加速度進(jìn)行升速，當(dāng)卷取機帶載后再以較大的速度進(jìn)行升速。

對帶鋼頭部的板形進(jìn)行控制。通過長時間的觀察和摸索，當(dāng)帶鋼中浪較大時，帶鋼更容易出現(xiàn)頭部飛起的情況，當(dāng)帶頭出精軋機后，操作工及時降低末機架的彎輥力，來對帶鋼的頭部進(jìn)行控制。

修改層冷策略。在保證性能的情況下，屏蔽前幾組層冷段不再適用，對后面的冷卻集管采用管稀疏冷卻的模式；對帶頭進(jìn)行頭部5 m不冷卻的方法；對于層冷的側(cè)噴的打開時序進(jìn)行修改，當(dāng)帶頭達(dá)到層冷出口時，再打開層冷段的所有側(cè)噴。

◆ 張力的優(yōu)化

活套的作用是緩沖機架間軋件材秒流量的變化，同時通過恒張力調(diào)節(jié)作用來防止的軋件跑偏，如果張力設(shè)定過小 容易出現(xiàn)帶鋼起套疊軋或帶鋼的跑偏導(dǎo)致堆鋼，如果張力設(shè)定過大將出現(xiàn)拉鋼現(xiàn)象，造成帶鋼的拉窄、拉薄或斷帶，因此合理的活套張力設(shè)定尤為重要。通過不斷的摸索，對機架間的張力進(jìn)行了優(yōu)化，見表1。

◆ 尾部拋鋼的控制

對于薄規(guī)格帶鋼，由于軋制速度較快，尾部拋鋼時，尾部的狀態(tài)難于控制，經(jīng)常出現(xiàn)甩尾的情況，通過提高板坯尾部溫度、優(yōu)化尾部減速率和在軋機拋鋼前限定機架的AGC調(diào)節(jié)限幅值來提高尾部拋鋼的穩(wěn)定性。圖3為速度優(yōu)化前后，尾部拋鋼速度的對比。

表1 軋制2 mm以下帶鋼時機架間張力的優(yōu)化 MPa

圖3 速度優(yōu)化前后尾部拋鋼速度對比

◆ 活套參數(shù)的優(yōu)化

活套參數(shù)的優(yōu)化，修訂了活套的自重系數(shù)，按不同厚度層別分級，優(yōu)化了活套角度和張力控制的增益系數(shù)，解決了起套慢、波動大的問題。修正效果見圖4。

◆ 設(shè)備的改造

粗精軋牌坊間隙的調(diào)整。粗精軋機的牌坊襯板與軋輥軸承座襯板之間的間隙如果過大，就會造成軋輥之間形成交叉，破壞軋機的穩(wěn)定性，同時由于間隙過大也會造成兩側(cè)的剛度差較大，在軋制薄規(guī)格時，軋機在穿帶和拋鋼的瞬間就會造成軋輥沿軋制線的晃動，由于軋輥的晃動引起兩側(cè)輥縫的變化使得帶頭的跑偏和帶尾的擺動，引起堆鋼和甩尾事故。由于襯板間隙過大軋制時軸承座的擺動將會加快襯板之間的磨損，使得軋制薄規(guī)格時出現(xiàn)事故的幾率增加。大修期間對R2～F7牌坊襯板進(jìn)行實際檢測，對存在偏差的襯板進(jìn)行了更換和找正，并更換了軸承座襯板，經(jīng)調(diào)整后滿足精度0.6～0.8 mm標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 活套參數(shù)修正前后對比

側(cè)導(dǎo)板精度的恢復(fù)。在薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)中，側(cè)導(dǎo)板的精度與對中性對軋制的穩(wěn)定性非常重要。如果側(cè)導(dǎo)板開度較大就起不到對中的作用，帶鋼在軋機中就左右容易擺動；如果開度過小，當(dāng)帶鋼有跑偏時，對于精軋后機架容易造成疊軋，引起堆鋼；如果側(cè)導(dǎo)板對中性差，容易造成在穿帶時，帶鋼蛇形前進(jìn)，軋制不穩(wěn)定，也增加了操作工對帶鋼跑偏量的判斷難度。經(jīng)過大修對精軋側(cè)導(dǎo)板的整體更換或部分件的更換和處理，目前偏差滿足±3 mm的要求。

AGC缸的改造。HGC缸是熱軋帶鋼生產(chǎn)中最重要的設(shè)備，它的穩(wěn)定性和控制精度直接影響帶鋼的質(zhì)量和薄規(guī)格生產(chǎn)的穩(wěn)定性。由于初期的設(shè)計和制造缺陷，導(dǎo)致單側(cè)進(jìn)出口磁尺偏差超過20 μm的標(biāo)準(zhǔn)，并且經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥有輸出而壓下磁尺沒有變化的情況，通過改進(jìn)HGC缸的防轉(zhuǎn)功能，增厚壓蓋板、加裝防轉(zhuǎn)滑塊，使得HGC缸偏轉(zhuǎn)增加了約束性，消除了瞬時跟隨問題，提高了磁尺的跟隨性和響應(yīng)。

板形的優(yōu)化

◆ 優(yōu)化支承輥的輥型

為了解決1/4浪問題，經(jīng)分析認(rèn)為是由于支撐輥倒角過短，導(dǎo)致帶鋼1/4處壓下量相對過大，最終導(dǎo)致帶鋼1/4處位置延伸率過大，產(chǎn)生浪形，因此嘗試將原有倒角在長度和磨削量上均改小，以達(dá)到削減1/4浪的目的。

◆ 優(yōu)化工作輥的輥型

最初精軋后三架為平輥負(fù)凸度的輥型，不能很好地和前幾架的CVC輥型相匹配，機架間浪形難于控制，通過對后三架輥型的改進(jìn)，將后三架F5-F7輥型采用3次CVC曲線設(shè)計，可以與上游機架當(dāng)前所使用的CVC輥形曲線相匹配，有利于精軋板形控制，同時輥縫凸度調(diào)控范圍更為合理，可以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)排產(chǎn)計劃的要求，機架間的浪形有了明顯的改善。

實施效果

通過上述的改進(jìn)和優(yōu)化，首鋼熱軋1580生產(chǎn)線薄規(guī)格帶鋼已經(jīng)能夠正常的批量生產(chǎn)，板形也有了較大的改善，至今沒有再出現(xiàn)薄規(guī)格浪形質(zhì)量異議，厚度小于2 mm以下帶鋼的產(chǎn)量和成材率有了較大的提高。

結(jié)束語

京唐1580熱軋生產(chǎn)線通過對加熱溫度、過程溫降、中間坯狀態(tài)、穿帶速度、拋鋼速度的控制，活套參數(shù)、機架間張力的優(yōu)化以及對設(shè)備的改造，薄規(guī)格生產(chǎn)的穩(wěn)定性有了較大的提高，薄規(guī)格產(chǎn)量、成材率也有了較大提高，并趨于生產(chǎn)的穩(wěn)定。

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司熱軋部，河北 曹妃甸 063200

10.3969/j.issn.1000-6826.2014.01.16