本鋼2300 mm熱軋生產(chǎn)線薄規(guī)格軋制技術優(yōu)化

供稿|張海賓，孫開宇 / ZHANG Hai-Bin, SUN Kai-Yu

作者單位：本鋼板材股份有限公司熱連軋廠，遼寧 本溪 117000

目前受國內鋼鐵行業(yè)遇冷、鋼材產(chǎn)量飽和、國內外鋼鐵企業(yè)盈利空間下降等影響，業(yè)內大多數(shù)企業(yè)處于微利或虧損狀態(tài)。因此，如何降低生產(chǎn)經(jīng)營成本、提高經(jīng)濟效益成為鋼鐵廠的主要目標，其中生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品就是有效措施之一，也是衡量一個企業(yè)生產(chǎn)技術水平的主要指標[1，2]。1.5~1.6、1.7~1.9、2.0 mm薄規(guī)格產(chǎn)品比同鋼種3.5 mm厚度規(guī)格噸鋼利潤分別增加200、100、50元/t。

本鋼2300 mm生產(chǎn)線是繼本鋼1700 mm、1880 mm生產(chǎn)線之后的又一條技術含量極高的熱軋生產(chǎn)線，軋線工藝及機械供應商是德國SMS公司，電氣部分由TMEIC設計。過程自動化控制系統(tǒng)包括一級控制、二級控制和數(shù)學模型，由TMEIC公司提供。該生產(chǎn)線引進了國外先進的軋鋼技術，采用了世界一流的工藝設備。整個生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

存在的問題

雖然薄規(guī)格的噸鋼價格較高，但是薄規(guī)格產(chǎn)品軋制時，極易在帶鋼頭部發(fā)生軋破、軋碎，在帶鋼尾部發(fā)生甩尾等問題，并使后續(xù)生產(chǎn)的帶鋼產(chǎn)生硌印、卡鋼的幾率大大增加[3，4]。以上軋制不穩(wěn)定的情況對薄規(guī)格產(chǎn)品，特別是極限規(guī)格產(chǎn)品批量組織生產(chǎn)帶來困難，而且對各項工藝指標(終軋溫度、平直度、凸度等)的控制產(chǎn)生影響，使帶鋼內部組織產(chǎn)生不一致，導致產(chǎn)品性能和尺寸精度不合格，影響正常的交貨周期。

本鋼2300 mm線生產(chǎn)的薄規(guī)格(≤2.75 mm)占每月總產(chǎn)量的24.8%左右，其中厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格產(chǎn)品每月有4萬t左右。因此，解決薄規(guī)格生產(chǎn)的不穩(wěn)定問題已迫在眉睫，需加大力度進行研究，優(yōu)化生產(chǎn)組織，提高控制水平。

圖1 本鋼2300 mm生產(chǎn)工藝流程

薄規(guī)格熱軋板軋制技術優(yōu)化

合理安排軋制計劃

合理安排軋制計劃是整條生產(chǎn)線生產(chǎn)順行的基礎，在本鋼2300 mm線，同一軋制周期安排同鋼質或強度級別相差較小的鋼種的軋制。對軋制厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格鋼，過渡料安排在12~15塊，這樣不僅可以保證燙輥效果，同時還可以對鋼坯進行充分加熱，保證加熱質量。軋制厚度2.0~2.75 mm的薄規(guī)格鋼，厚度在0.25~0.5 mm之間為宜；軋制厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格，厚度在0.2 mm以內較為合適，薄規(guī)格工作輥軋制公里數(shù)限制在50 km以內。為了確保板形良好，防止軋輥上磨損出“貓耳形”，使后續(xù)帶鋼軋制時產(chǎn)生邊浪，本鋼2300 mm線嚴格杜絕逆寬軋制，控制每個換輥周期內的同寬帶鋼軋制塊數(shù)不超過40塊。

合理控制軋制節(jié)奏，禁止帶鋼在精軋入口處游動。由于薄規(guī)格的中間坯也相應較薄，一旦發(fā)生游動容易導致帶鋼進精軋溫度下降，每游動一次，會降溫20~30℃左右，嚴重影響帶鋼尾部軋制，使得發(fā)生尾部軋斷和甩尾的幾率大幅增加。

優(yōu)化加熱工藝

通過優(yōu)化本鋼2300 mm線加熱爐的工藝制度，調整原有的三段燒鋼理念，將預熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段燒嘴全部投入使用，改造升級加熱爐，進一步優(yōu)化二級模型燒鋼模式，提高板坯裝爐溫度使加熱爐出鋼板坯溫度大幅提高，板坯在爐時間減少，燒損降低，產(chǎn)品成材率提高。特別是軋制薄規(guī)格時，提高預熱段爐膛溫度可有效保證坯料加熱的均勻性。表1所示為優(yōu)化后各段爐膛溫度設定。

表1 本鋼2300 mm線加熱爐爐膛溫度

優(yōu)化穿帶速度與軋制速度

穿帶后帶鋼頭部溫度偏低，導致帶鋼頭部軋破、軋碎幾率增加，不利于帶鋼穿帶。因此，適當提高帶鋼穿帶速度，可有效提高帶鋼頭部終軋溫度，有利于帶鋼穿帶的穩(wěn)定性。根據(jù)軋制數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將帶鋼穿帶速度從11.0 m/s調整到11.5 m/s后，帶鋼頭部溫度能夠達到850℃左右，終軋溫度的目標溫度在上下公差線內，保證了帶鋼頭部穩(wěn)定穿帶。對于薄規(guī)格帶鋼在軋制過程中，不僅要考慮到帶鋼頭部溫度還要關注帶鋼終軋溫度和中間坯尾部降溫的問題。因此，應適當提升軋制速度，防止因尾部溫度過低導致甩尾或軋破。

優(yōu)化板形控制

輥形是板形控制諸因素中最活躍、最積極的因素[5]。由于高速鋼工作輥具有輥面摩擦系數(shù)大、熱膨脹系數(shù)和熱凸度比高鉻鐵軋輥大的特點，使軋制力大約增加10%~20%，導致板形變化程度較大，軋制時板形變化不穩(wěn)定。通過高速鋼輥和高鉻鐵輥的輥形和輥溫數(shù)據(jù)收集，得出高速鋼輥的熱膨脹系數(shù)應為高鉻鐵輥的1.4倍，進而在二級模型中進行優(yōu)化，優(yōu)化后使用高速鋼輥軋制時產(chǎn)生的帶鋼頭部軋破軋碎現(xiàn)象明顯降低。同時為了進一步改善板形穩(wěn)定性，將竄輥模型進行優(yōu)化，達到機架間比例凸度改變量的最優(yōu)分配，利用精軋F1-F4機架來完成帶鋼凸度控制過程，盡量減小精軋F5-F7機架軋制前后比例凸度變化，避免造成平直度浪形，從而提高帶鋼在F5-F7機架間穿帶的穩(wěn)定性。

軋制力參數(shù)優(yōu)化

本鋼2300 mm線在軋制厚度為1.48 mm的薄規(guī)格時，同時使用4架高速鋼軋輥，模型計算設定的軋制力與實際軋制力相差較大導致AGC調整異常，并且在F3-F4機架產(chǎn)生“震蕩”現(xiàn)象。根據(jù)上述現(xiàn)象對精軋負荷進行優(yōu)化調整，利用F1、F2道次溫度高的特點，相對增加精軋前兩架的軋制力和負荷，同時相應減小F3、F4機架軋制負荷。通過調整后軋制力設定異常情況消失，精軋F1-F4軋制穩(wěn)定，共振區(qū)間消失。圖2為軋制SPHC 1.48×1250mm規(guī)格時，F(xiàn)3軋制力實時曲線。通過對比觀察可以看出，優(yōu)化后軋制力和輥縫更加平穩(wěn)，有利于軋制的穩(wěn)定順行。

對內折缺陷的優(yōu)化控制

在軋制薄規(guī)格時由于帶鋼穿帶速度較大且頭部重量相對較輕，帶鋼頭部出F7后高速前行，稍有翹起就會在空氣阻力的作用下發(fā)生翻頭，進而在經(jīng)過卷取機夾送輥處產(chǎn)生內折缺陷。針對軋制薄規(guī)格和極限規(guī)格時易產(chǎn)生內折缺陷的原因，一方面適當提高上輥咬入角，減少F7負荷，優(yōu)化F7彎輥力，防止帶鋼翹頭；另一方面盡量安排在支撐輥較好周期，避免由于在支撐輥周期末軋制薄規(guī)格使帶鋼凸度較大，造成出F7翹頭較嚴重，進而導致內折。

圖2 本鋼2300 mm線F3軋制力曲線優(yōu)化對比圖

優(yōu)化效果

(1) 軋制目標厚度≤2.75 mm的薄規(guī)格不穩(wěn)定率平均為0.13%，比優(yōu)化前下降0.48%。軋制目標厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格不穩(wěn)定率平均為0.442%，比優(yōu)化前下降2.898 %。

(2) 薄規(guī)格成材率比優(yōu)化前提高0.24%；非計劃換輥次數(shù)平均每月降低4次。

(3) 通過優(yōu)化對各鋼種的極限規(guī)格進行了相應拓展，如表2所示。

結束語

通過合理安排軋制計劃、優(yōu)化加熱工藝、提升出爐溫度、將軋制速度提升0.5 m/s、以及優(yōu)化軋機負荷和彎輥力等措施，提升板形控制，確保本鋼2300 mm線在軋制極限規(guī)格時軋制穩(wěn)定，擴展品種鋼規(guī)格范圍。

(1) 升級加熱爐，使得加熱爐的燒鋼能力得到進一步的提高，同時進一步降低了煤氣單耗和氧化燒損，提高了加熱質量。

表2 本鋼2300 mm線極限規(guī)格拓展表

攝影 楊 棟