寬厚板平面形狀控制技術(shù)應(yīng)用

龐芳芳

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部，山東 萊蕪 271126）

信息化建設(shè)

寬厚板平面形狀控制技術(shù)應(yīng)用

龐芳芳

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部，山東 萊蕪 271126）

基于萊鋼4 300 mm寬厚板生產(chǎn)線現(xiàn)有PVPC平面形狀控制模型，進(jìn)一步研究模型各參數(shù)含義，結(jié)合現(xiàn)場不同產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行工業(yè)試驗，制定合理模型參數(shù)群，從而減少了切邊及切頭尾量，提高了鋼板矩形化程度，成材率提高了0.2%。

寬厚板；平面形狀控制；展寬比；成材率

1 前言

寬厚板軋制過程中，板坯變形包含沿厚度方向壓縮、長度方向延伸、寬度方向?qū)捳梗诎迮黝^、尾部由于缺少外端牽制，不均勻塑性變形嚴(yán)重。寬厚板軋制過程中一般包括成形、展寬和精軋3個階段，因此軋制終了時鋼板的平面形狀是由整個軋制過程中平面形狀的變化量疊加而成的，并且受板坯尺寸、成品尺寸及展寬比等因素的影響。當(dāng)展寬比過大時，展寬變形在軋件最終的平面形狀中占主導(dǎo)地位，使鋼板邊部呈現(xiàn)凸形，產(chǎn)生“桶形”缺陷；當(dāng)展寬比過小時，精軋階段變形在軋件最終的平面形狀中占主導(dǎo)地位，使鋼板頭尾呈現(xiàn)凸形，產(chǎn)生“舌形”缺陷。鋼板平面形狀若不加以控制，缺陷會一直保留到變形終了，使軋后的成品鋼板平面形狀非矩形化，增大切頭、切尾及切邊損失，降低成材率。據(jù)文獻(xiàn)資料統(tǒng)計，在寬厚板的成材率損失中，切頭尾損失和切邊損失約占總損耗的23%和26%[1]，因此改善鋼板平面形狀，減少切損，可以有效提高寬厚板的成材率。

國外學(xué)者從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行相關(guān)控制方法的研究，相繼開發(fā)出MAS軋制、薄邊寬軋制、狗骨軋制和立輥軋邊等平面形狀控制方法，并成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。本文基于國內(nèi)某寬厚板生產(chǎn)線現(xiàn)有PVPC平面形狀控制模型，進(jìn)一步研究模型各參數(shù)含義，結(jié)合現(xiàn)場不同規(guī)格進(jìn)行工業(yè)試驗。

2 平面形狀控制技術(shù)原理

平面形狀控制（PVPC，Plan View Pattern Control）技術(shù)是指在成形或展寬前一道次將鋼板沿長度方向厚度軋制成帶梯度的板形，轉(zhuǎn)鋼軋制后厚度方向上的不均勻就補(bǔ)償了鋼板寬度方向的缺失[2]，控制原理見圖1。

圖1 PVPC平面形狀控制原理

PVPC控制模型設(shè)有人工設(shè)定參數(shù)界面，分為成形階段和展寬階段兩個模塊，每個模塊又有自動和人工兩種模式，采用自動模式時，PVPC模型根據(jù)板坯、成品規(guī)格及模型設(shè)定參數(shù)自動計算出板坯軋制方向上的板厚分布曲線。采用人工模式時，PVPC模型直接采用輸入?yún)?shù)，包括壓下深度Δh、中部長度和邊部長度值計算出板坯軋制方向上的板厚分布曲線。

壓下深度Δh的調(diào)整需要HGC液壓缸跟隨性并且匹配合適的速度控制策略，滿足HGC液壓缸在變厚度控制過程中對輥縫的調(diào)節(jié)要求，使成形及展寬階段最后道次的厚度差在板坯通條長度方向上呈對稱分布，最終實(shí)現(xiàn)鋼板邊部形狀的良好控制，從而控制切邊量，提高成材率。

3 平面形狀控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 大展寬比鋼板軋制試驗

1）試驗方案。相同規(guī)格采用不同的成形階段壓下深度Δh（負(fù)值為鋼板中間薄，兩邊厚，正值相反）以及不同的軋制速度，現(xiàn)場實(shí)測軋制后“桶形”程度，即頭尾寬度與中部寬度偏差，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，通過對比優(yōu)化鋼板平面形狀。坯料尺寸300 mm×1 500 mm，軋制PDI尺寸15 mm×3 000 mm，展寬比為2.0，成形階段壓下量為15 mm。成形階段PVPC模型Δh采用-2.5、-4、-6、-8 mm，成形階段軋制速度分別設(shè)定為1.5、2.0 m/s，其中Δh=-2.5mm為模型自動計算值，ΔB計算公式為：

式中：ΔB為寬度偏差，Bb為鋼板中部寬度，Bh為鋼板頭部寬度，Bt為鋼板尾部寬度。

2）試驗結(jié)果。現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)及計算出的寬度偏差見表1。

表1 壓下深度、軋制速度與現(xiàn)場實(shí)測鋼板寬度數(shù)據(jù)

由表1可知，隨著壓下深度的增加，鋼板頭尾寬度與中間寬度的偏差逐漸減小，但當(dāng)Δh=-8時，鋼板出現(xiàn)頭窄尾寬，尤其是當(dāng)軋制速度為2 m/s時，頭窄尾寬更加嚴(yán)重。軋制速度對鋼板通條寬度偏差也有一定影響，相同規(guī)格相同壓下深度，軋制速度1.5 m/s比2.0 m/s時鋼板寬度均勻性略有改善，主要是因為降低軋制速度可保證HGC有充足的壓下時間，輥縫對稱性良好，最終鋼板頭尾寬度均勻。壓下深度-8 mm、軋制速度2.0 m/s時，實(shí)際輥縫曲線見圖2。

圖2 壓下深度-8 mm、軋制速度2.0 m/s時實(shí)際輥縫曲線

從圖1可以看出，當(dāng)壓下深度為8 mm時，咬鋼過程與拋鋼過程中HGC響應(yīng)速度不夠快速，跟隨滯后，在整個軋制過程中輥縫位置不對稱，當(dāng)軋制結(jié)束時，輥縫仍未回到起始位置，導(dǎo)致尾部與頭部鋼板厚度不對稱[3]，從而出現(xiàn)頭窄尾寬現(xiàn)象。

試驗表明，當(dāng)軋制展寬比＞1.8的鋼板時，成形階段PVPC應(yīng)采用手動，壓下深度采用-6 mm，軋制速度采用1.5 m/s，可明顯改善鋼板“桶形”缺陷。

3.2 小展寬比鋼板軋制試驗

1）試驗方案。相同規(guī)格采用不同的展寬階段壓下深度Δh（負(fù)值為鋼板中間薄，兩邊厚，正值相反），現(xiàn)場實(shí)測軋制后頭尾變形區(qū)長度，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，通過對比優(yōu)化鋼板平面形狀。坯料尺寸300 mm×2 200 mm，軋制PDI尺寸15 mm×2 500 mm，展寬比為1.14。展寬階段PVPC模型Δh采用-2.3、-4、-6、-8 mm，其中-2.3 mm為模型自動計算值。由于展寬階段坯料長度小，展寬階段軋制時間短，因此軋制速度設(shè)定為最小1.0 m/s。

2）試驗結(jié)果。軋制后鋼板形狀及變形區(qū)長度如圖3所示。

圖3 壓下深度與鋼板頭部變形區(qū)形狀長度對比

由圖2可看出，隨著壓下深度增加，鋼板頭部變形區(qū)逐步減小，出現(xiàn)微燕尾形狀，當(dāng)Δh=-6 mm時，鋼板頭部形狀最理想；當(dāng)Δh=-8 mm時，鋼板出現(xiàn)明顯斜角，說明深度過深，HGC速度跟隨不上導(dǎo)致展寬階段頭尾厚度不對稱，從而出現(xiàn)斜角。試驗表明，當(dāng)軋制展寬比＜1.3的鋼板時，為減小頭尾變形區(qū)長度，展寬階段PVPC應(yīng)采用人工模型，Δh=-6 mm。

4 結(jié)語

通過在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用PVPC，針對展寬比＞1.8的鋼板合理設(shè)定PVPC成形階段模型參數(shù)以及軋制速度，平均減少切邊量約20 mm；針對展寬比＜1.3的鋼板合理設(shè)定PVPC展寬階段模型參數(shù)，平均減少切頭切尾量200 mm，寬厚板成材率提高0.2%。

[1]王國棟.板形控制和板形理論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

[2]秦港.人工PVPC在大展寬比鋼板軋制中的應(yīng)用[J].軋鋼，2012，29（5）：58-59.

[3]郭偉，王立堅，董占斌，等.高鋼級管線鋼邊部平面形狀控制方法研究應(yīng)用[J].軋鋼，2013，30（3）：53-55.

Application of Plane Shape Control Technology in Wide and Heavy Plate

PANG Fangfang
（The Heavy Plate Department of Yinshan Section Steel,Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271126,China）

Based on the PVPC plane shape control model existing in the 4 300 mm heavy plate in Laiwu Steel group,the meaning of the model parameters were further studied.Combined with different specifications and on-site industrial test,reasonable model parameter group were formulated.Thereby that can reduce the edge cutting and end cutting,improve the degree of rectangular plate. And the yield was increased by 0.2%.

wide and heavy plate;plane shape control;proportion of spread;yield

TG335.51

A

1004-4620（2015）04-0056-02

2015-05-15

龐芳芳，女，1983年生，2006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)?，F(xiàn)為萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部軋鋼車間工程師，從事軋鋼工藝技術(shù)工作。