薄規(guī)格SPCC帶鋼厚度波動原因分析及改進(jìn)

姚長新，查 凱，吳冬梅

（山鋼股份濟(jì)南分公司薄板廠，山東 濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)技術(shù)

薄規(guī)格SPCC帶鋼厚度波動原因分析及改進(jìn)

姚長新，查 凱，吳冬梅

（山鋼股份濟(jì)南分公司薄板廠，山東 濟(jì)南 250101）

針對濟(jì)鋼1 450 mm單機(jī)架UCM軋機(jī)軋制成品厚度在0.3 mm以下薄規(guī)格SPCC帶鋼時(shí)，成品道次軋制力大、厚度波動大的情況，分析認(rèn)為，主要是新工作輥輥徑大、熱輥時(shí)間短以及乳化液性能的變化導(dǎo)致的工作輥與帶鋼間的摩擦系數(shù)增大，軋制力增大。通過優(yōu)化軋制規(guī)程，改進(jìn)乳化液各項(xiàng)性能，優(yōu)先使用小輥徑工作輥，降低工作輥輥面粗糙度，增加工作輥熱輥時(shí)間等措施，保證了生產(chǎn)的順行，軋制力由14 000 kN以上降至約8 000 kN，厚度波動由±6%降為±1%。

SPCC帶鋼；薄規(guī)格；成品道次；厚度波動；軋制力

1 前言

山鋼股份濟(jì)南分公司薄板廠1 450六輥可逆式冷軋單機(jī)架機(jī)組2012年6月投產(chǎn)以來，生產(chǎn)一直很順利。但在2014年3月生產(chǎn)來料厚度2.75 mm、寬度1 200 mm，成品厚度0.25 mm的SPCC薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，軋制前5道次，厚度控制（1%以內(nèi)）及軋制力（8 500 kN左右）均處于良好的指標(biāo)控制范圍內(nèi)，到了成品道次就會出現(xiàn)軋制力巨大（＞14 000 kN）、厚度波動大（＞6%）、無法升速軋制到成品目標(biāo)厚度的問題。由于軋制過程的不穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致成品道次斷帶事故頻發(fā)，斷帶的同時(shí)工作輥爆輥的次數(shù)也明顯增加，造成軋機(jī)生產(chǎn)效率低，帶鋼成材率低，軋輥輥耗嚴(yán)重增大，無法保證訂單的及時(shí)交付等，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，對軋機(jī)成品道次厚度波動原因進(jìn)行綜合分析，并給出了相應(yīng)的解決方案，取得了較好的效果。

2 厚度波動原因分析

1 450六輥可逆式冷軋單機(jī)架機(jī)組主要參數(shù)：最大軋制力18 000 kN；最高軋制速度1 250 m/min；工作輥（Φ385-Φ340）mm×1 450 mm，中間輥（Φ440-Φ390）mm×1 410 mm，支撐輥（Φ1 250-Φ1 100）mm×1 420 mm；投料厚度規(guī)格1.8～4.0 mm，成品厚度規(guī)格0.20～1.2 mm，寬度規(guī)格1 000～1 250 mm。

根據(jù)最小可軋厚度計(jì)算公式：

式中：E為軋輥彈性模量，f為軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)，D為工作輥直徑，K為軋件平面變形抗力，-σ為軋件平均張力[1]。結(jié)合1 450單機(jī)架UCM軋機(jī)設(shè)備及乳化液方面的改變，對影響軋機(jī)最小可軋厚度的主要因素進(jìn)行分析。

2.1 軋輥的影響

由于切削磨損，第1批使用的工作輥直徑已接近設(shè)計(jì)尺寸的下限（340 mm），而新輥輥徑均為設(shè)計(jì)尺寸的上限（385 mm）。對軋制厚度波動時(shí)工作輥輥徑的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生成品道次厚度波動的工作輥輥徑為380～385 mm。由于工作輥輥徑的增大，軋制力增大，影響了軋機(jī)的最小可軋制厚度。同時(shí)在線工作輥的熱輥時(shí)間短，導(dǎo)致軋輥熱凸度不均勻，造成作用在帶鋼上的軋制力不均，兩項(xiàng)因素均會造成成品道次厚度波動劇烈。

2.2 乳化液的影響

由于0.3 mm以下薄規(guī)格帶鋼產(chǎn)量逐月增加，為保證生產(chǎn)順利，嘗試將乳化液類型由乳化型軋制油改為彌散型軋制油。二者最大的區(qū)別在于其形成的乳化液的穩(wěn)定性指數(shù)（ESI）不同。乳化型軋制油形成的乳化液穩(wěn)定性好，靜置時(shí)油水分離速度慢，軋制薄規(guī)格帶鋼過程中乳化液在軋輥與帶鋼之間形成的油滴顆粒小，會導(dǎo)致帶鋼表面的軋制油減少，潤滑條件變差，使軋制時(shí)工作輥與帶鋼之間的摩擦系數(shù)增大，從而導(dǎo)致軋制力大。彌散型軋制油形成的乳化液穩(wěn)定性不如前者，靜置時(shí)油水分離速度快，軋制過程中在軋輥與軋件之間形成的油滴顆粒大，潤滑條件好，能夠充分降低軋制過程中工作輥與帶鋼間的摩擦系數(shù)[2]。

乳化液性能主要取決于濃度、皂化值和ESI。統(tǒng)計(jì)表明，2014年3月，生產(chǎn)用乳化液濃度在1%～1.8%，沒有達(dá)到要求的濃度（2%～3.5%），乳化液濃度的降低導(dǎo)致軋輥與帶鋼之間的乳化液顆粒度降低，油膜厚度不均，潤滑條件變差，摩擦系數(shù)降低，軋制力增大，厚度波動劇烈。

測試表明，乳化液皂化值≥150 mg KOH/g，符合技術(shù)規(guī)定。

乳化液穩(wěn)定性指數(shù)ESI（技術(shù)規(guī)定60%左右）變化較大，出現(xiàn)增大的趨勢，最高時(shí)達(dá)到90%以上。該值持續(xù)走高，表明乳化液離水延展性逐漸變差[3]，吸附在鋼板表面的軋制油量減少，潤滑條件變差，使軋制時(shí)工作輥與帶鋼間的摩擦系數(shù)增大，由此導(dǎo)致在潤滑要求極高的成品道次軋制帶鋼時(shí)厚度波動劇烈，軋制力大。

3 改進(jìn)措施

3.1 優(yōu)化軋制規(guī)程

盡量壓縮軋制道次，減小因加工硬化引起變形抗力增大導(dǎo)致的成品道次軋制力增大，厚度波動。同時(shí)將成品道次壓下率由25%左右提高到30%以上，以保證壓下效率，使有效軋制力盡量多的作用到帶鋼上。另外將成品道次軋制時(shí)手動加卷取張力（一般增加卷取張力的10%～15%），以彌補(bǔ)壓下率調(diào)整后的不足，降低最小可軋制厚度，保證成品道次軋制到目標(biāo)厚度。改變軋制速度，由通常的成品道次低速啟車調(diào)整好板形后升到目標(biāo)速度軋制，改為啟車后直接升速軋制，以改善乳化液潤滑條件，增加軋輥與帶鋼之間軋制油量和油膜厚度，減小摩察系數(shù)，降低軋制力，減小厚度波動。

3.2 改進(jìn)乳化液各項(xiàng)性能指標(biāo)

3.2.1 提高乳化液濃度

修復(fù)乳化液主體箱上方的兩臺攪拌器電機(jī)，1用1備，保證軋制油與脫鹽水混合均勻，保證乳化液濃度均勻穩(wěn)定。降低攪拌強(qiáng)度，削弱施加于乳化液顆粒的剪切力，增大乳化液的平均顆粒度，增強(qiáng)乳化液在吸入時(shí)的離水延展能力，提高其潤滑性能。加大軋制油用量，將乳化液的濃度由2.5%提高到4%左右，且增大軋制過程中軋輥與帶鋼有效接觸區(qū)的油膜厚度，提高潤滑性能，降低摩察系數(shù)，從而降低軋制力，改善厚度波動。

3.2.2 提高乳化液加熱溫度

將軋機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)乳化液的加熱溫度由50～55℃，提高為55～60℃，以加快乳化液油滴分子的運(yùn)動速度，使油滴分子聚集度增大，從而使軋制過程中乳化液在軋輥與軋件之間形成的油滴顆粒增大，改善潤滑條件。

3.2.3 降低乳化液ESI

乳化液的pH值是影響乳化液ESI的主要因素，按照技術(shù)規(guī)定，正常生產(chǎn)時(shí)的pH值一般保持在5～7，通過添加酸性添加劑，使乳化液pH值控制在5～ 5.5，使軋制油顆粒度趨于增大，降低乳化液穩(wěn)定性，使ESI由60%～80%降低到40%～60%，從而提高油水分離效果，改善潤滑條件。

3.3 提高軋輥質(zhì)量

影響軋輥軋制力的因素主要是工作輥輥徑、輥面粗糙度及熱凸度。

1）優(yōu)先使用小輥徑工作輥。通過軋輥優(yōu)化分配，盡量安排小輥徑（＜360 mm）工作輥生產(chǎn)0.3 mm以下薄規(guī)格帶鋼。2）降低工作輥輥面粗糙度。將輥面粗糙度由0.8～1.0 μm減小到0.4～0.6 μm。3）增加工作輥熱輥時(shí)間，使輥面熱凸度均勻。對于輥徑360～385 mm的工作輥適當(dāng)增加軋制燙輥材。軋制燙輥材就是軋制0.3 mm以下薄規(guī)格帶鋼之前，先軋制2、3卷0.6 mm以上帶鋼，讓工作輥輥面與輥身熱透性均勻，保證有效壓下效率，解決軋輥壓靠時(shí)有效軋制力減小問題。

4 結(jié)語

采取上述改進(jìn)措施后，軋制0.3 mm以下薄規(guī)格帶鋼時(shí)，成品道次軋制力大、厚度波動劇烈的情況已基本消除。改進(jìn)前后1 450 mm單機(jī)架UCM軋機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)對比見表1。

表1 改進(jìn)前后軋機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)對比

采取系列優(yōu)化改進(jìn)措施后，成品道次軋制力由14 000 kN以上降至約8 000 kN，厚度波動由±6%降為±1%，完全解決了該軋機(jī)軋制成品厚度在0.3 mm以下薄規(guī)格SPCC帶鋼時(shí)，無法保證軋制到成品目標(biāo)厚度的問題，保證了生產(chǎn)的順行。

[1]王廷溥，齊克敏.金屬塑性加工學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

[2]孫建林.軋制工藝潤滑原理技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004：18-33.

[3]萬承勝，常海峰.冷軋乳化液理論與應(yīng)用分析[J].鋼鐵研究，2010，38（2）：30-33.

Cause Analysis and Improvement of the Thickness Fluctuation in Rolling Thin Strip(SPCC)

YAO Changxin,ZHA Kai,WU Dongmei
（The Sheet Plant of Jinan Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

When the thin specification(SPCC)strip with thickness below 0.3 mm were rolled by 1 450 mm single stand UCM mill in Jinan Steel,the rolling force in finishing pass is too large and the thickness fluctuation is larger.Analysis showed that the reasons are larger diameter of new work rollers,shorter time of heating the work rollers and larger friction coefficient between the work roller and steel strip caused by the change of the emulsion properties.The normal production was insured by optimizing the rolling schedule,improving the properties of the emulsion,giving priority to use the work roller with smaller diameter,reducing the work roller surface roughness, increasing heating work roller time etc.The rolling force was decreased from more than 14 000 kN to about 8 000 kN and the thickness fluctuation was reduced from±6%to±1%.

SPCC strip;thin specifications;finishing pass;thickness fluctuation;rolling force

TG335.5 TG333.7+2

B

1004-4620（2015）04-0012-02

2014-11-25；

2015-07-10

姚長新，男，1987年生，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司薄板廠冷軋車間助理工程師，從事軋鋼技術(shù)工作。