1.2 mm薄規(guī)格帶鋼開發(fā)及穩(wěn)定軋制的研究

宋曉娟，師可新

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北063100）

0 前言

唐山不銹鋼1580熱軋生產(chǎn)線，因薄規(guī)格帶鋼軋制穩(wěn)定性差，1.2 mm厚度規(guī)格一直未進(jìn)行開發(fā)生產(chǎn)，為了提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，增加熱軋卷的效益，1580熱軋線在現(xiàn)有軋制規(guī)格基礎(chǔ)上開展了1.2 mm薄規(guī)格帶鋼的產(chǎn)品開發(fā)。

薄帶產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)過(guò)程中存在眾多問(wèn)題。例如：板坯在加熱爐加熱時(shí)間長(zhǎng)、加熱溫度高，加熱過(guò)程中板坯容易彎曲，造成板坯兩端頭部容易刮固定梁上的墊塊，致墊塊掉落，從而影響加熱質(zhì)量；薄規(guī)格帶鋼在線軋制時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)程溫降大；軋制速度快、變形抗力較大，導(dǎo)致軋制不穩(wěn)和板型控制難度大；由于帶鋼的厚度薄、軋制速度快等特點(diǎn)，在層冷區(qū)運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)飄，帶鋼頭部容易打折，造成卷取機(jī)咬鋼困難、鋼卷易扁卷等問(wèn)題。因此生產(chǎn)薄規(guī)格熱卷會(huì)存在帶鋼的尺寸不合格、平直度板型不合格、終軋溫度命中差、卷型不良等表觀質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致堆鋼、甩尾、換輥生產(chǎn)被迫中斷。

1 1580熱軋線工藝流程和設(shè)備簡(jiǎn)介

1580熱軋線主體設(shè)備包括兩座以高爐煤氣為介質(zhì)的蓄熱式加熱爐、一架四輥可逆式軋機(jī)粗軋機(jī)、熱卷箱、F1～F7精軋機(jī)組、層冷冷卻、兩臺(tái)全液壓三助卷輥地下卷取機(jī)。工藝流程為：板坯→加熱爐→粗軋機(jī)→中間坯→熱卷箱成卷→精軋機(jī)組→層流冷卻→卷取機(jī)成卷卷取。1580熱軋線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)格為 1.2～12.7 mm×800～1 450 mm 熱軋板卷。圖1為1580熱軋線工藝流程示意圖。

2 影響薄規(guī)格開發(fā)穩(wěn)定軋制的主要因素

2.1 加熱爐操作的影響

圖1 1580熱軋線工藝流程示意圖

在軋制薄規(guī)格帶鋼時(shí)，由于軋制力大、軋制速度高，為提高軋制的穩(wěn)定性，首先要求板坯加熱溫度高、均勻，這就需要提高加熱溫度和延長(zhǎng)加熱時(shí)間。在提高加熱溫度和延長(zhǎng)加熱時(shí)間后，板坯在高溫三加和均熱段可能會(huì)出現(xiàn)彎曲，板坯兩側(cè)的自由端彎曲最嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)在步進(jìn)梁向前輸運(yùn)板坯的過(guò)程中刮掉固定梁上的墊塊，此時(shí)脫落墊塊的固定梁會(huì)劃傷后續(xù)的板坯表面，從而造成成品翹皮缺陷。

2.2 軋制溫度的影響

為保證軋制的穩(wěn)定性要求軋制過(guò)程中帶鋼的通條溫度均勻，這不但要求帶鋼橫截面的溫度均勻還有帶鋼長(zhǎng)度方向上的均勻，從而保證帶鋼的均勻變形，從而提高軋制穩(wěn)定性。

2.3 設(shè)備精度的影響

設(shè)備精度的管控方面。粗軋工序主要是從開檔對(duì)中尺寸、扁頭與輥配合間隙、側(cè)導(dǎo)板立輥對(duì)中、立輥下牌坊開檔等方面進(jìn)行管控，從而保證軋制中間坯的板型和跑偏符合要求，當(dāng)帶鋼厚度、寬度或鋼種變換后，由于壓下位置及軋制力的變化，軋機(jī)兩側(cè)彈跳量不同，導(dǎo)致兩側(cè)實(shí)際輥縫有差異，操作工很難及時(shí)觀察并準(zhǔn)確的進(jìn)行兩側(cè)輥縫的調(diào)平補(bǔ)償，尤其是軋制薄規(guī)格或變形抗力大的鋼種時(shí)，極易發(fā)生甩尾現(xiàn)象[1]；精軋工序應(yīng)控制工作輥、支撐輥開檔尺寸，避免輥系交叉；要關(guān)注階梯墊精度管理，對(duì)機(jī)架的兩側(cè)剛度偏差進(jìn)行檢查；另外需對(duì)活套進(jìn)行摩擦力測(cè)試，檢查活套的動(dòng)作是否正常。

2.4 軋制穩(wěn)定性的影響

在進(jìn)行軋機(jī)負(fù)荷分配時(shí)不僅要考慮軋機(jī)的能力和板型的調(diào)整能力，將變形量分配到各個(gè)機(jī)架上，還要對(duì)薄規(guī)格的過(guò)渡材的軋制負(fù)荷分配提前進(jìn)行調(diào)整，保證規(guī)格轉(zhuǎn)換時(shí)的平穩(wěn)過(guò)渡；二級(jí)模型參數(shù)設(shè)定準(zhǔn)確，直接關(guān)系到輥縫的調(diào)整，從而決定軋制穩(wěn)定性和尺寸準(zhǔn)確控制。

2.5 層流冷卻

由于薄規(guī)格的帶鋼軋制速度快，單位面積重量輕，在層流冷卻的運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)飄，如果再加上層冷設(shè)備的邊板有戧茬、或是上下集管水閥的響應(yīng)時(shí)間不一致，可導(dǎo)致帶鋼頭部打折造成卷取機(jī)的咬鋼困難，從而導(dǎo)致堆鋼事故的發(fā)生。

3 提高薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)穩(wěn)定性的主要措施

3.1 加熱工藝的優(yōu)化

生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼時(shí)，首先根據(jù)加熱爐內(nèi)的步進(jìn)梁的布置方式，對(duì)板坯的定尺長(zhǎng)度、裝爐位置進(jìn)行規(guī)定，避免加熱過(guò)程中板坯兩端伸出過(guò)長(zhǎng)彎曲，刮掉固定梁墊塊，減少由此引起的帶鋼表面翹皮質(zhì)量缺陷。應(yīng)適當(dāng)提高加熱溫度及均熱段加熱時(shí)間，保證板坯通條溫度的均勻性。由于板坯在爐時(shí)間較長(zhǎng)，為了避免長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，固定梁與板坯接觸位置出現(xiàn)黑印導(dǎo)致的加熱不均勻，可以采用定時(shí)間的步進(jìn)梁與固定梁的踏步操作，提高板坯加熱的均勻性。板坯的通條溫差應(yīng)控制在30℃以內(nèi)，保證軋制的穩(wěn)定性。

3.2 軋制溫度管控

因軋制過(guò)程中帶鋼的頭尾為自由端，溫降大。為了保證帶鋼軋制過(guò)程的穩(wěn)定性和軋制溫度通條的均勻性，在中間坯進(jìn)入精軋前，薄規(guī)格應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾语w剪的切頭、切尾量，從而保證將中間坯的黑頭和粗軋的不均勻變形部分切除。在軋制過(guò)程，軋件尾部跑偏是導(dǎo)致甩尾的主要原因[2]，需要粗軋工序重點(diǎn)控制中間坯板型和中心線的偏差。在軋制過(guò)程中要檢查軋線的水系統(tǒng)，包括除鱗水的水嘴角度、水嘴的噴射狀態(tài)、機(jī)架內(nèi)掛水板的封水效果、從而保證板坯的橫斷面的冷卻均勻；檢查軋輥冷卻水的噴射情況、水流的大小是否均勻，確保軋輥的均勻冷卻從而保證輥縫的正確。

3.3 設(shè)備精度的管控

定期對(duì)開檔對(duì)中尺寸、扁頭與輥配合間隙、側(cè)導(dǎo)板立輥對(duì)中尺寸、立輥下牌坊尺寸進(jìn)行測(cè)量，并使用激光追蹤儀對(duì)軋線的對(duì)中情況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行加墊等調(diào)整處理。

要加強(qiáng)對(duì)軋機(jī)的剛度管控，準(zhǔn)確測(cè)量軋機(jī)的剛度可以提高軋制過(guò)程穩(wěn)定性、提高鋼卷的厚度和平直度的控制精度。為了保證剛度測(cè)試的準(zhǔn)確性，及時(shí)反饋軋機(jī)的實(shí)際情況，將剛度數(shù)據(jù)加入了一級(jí)操作畫面，操作工可實(shí)時(shí)關(guān)注，并將其做為指導(dǎo)操作依據(jù)。技術(shù)人員可根據(jù)剛度數(shù)據(jù)對(duì)各機(jī)架的負(fù)荷分配進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 竄輥范圍及竄輥策略優(yōu)化

加大軋輥竄輥范圍。1580熱軋線竄輥系統(tǒng)原設(shè)計(jì)竄輥量為單側(cè)150 mm，由于設(shè)計(jì)和設(shè)備的缺陷，竄輥量?jī)H能實(shí)現(xiàn)單側(cè)120 mm，為了提高精軋軋制穩(wěn)定性，對(duì)竄輥系統(tǒng)進(jìn)行了改造，竄輥量由單側(cè)120 mm增加到了135 mm，提高了精軋機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了前架次CVC輥的板形調(diào)控能力；由于1580熱軋線F5-F7機(jī)架采用平輥輥形，軋制過(guò)程中因其磨損較大，極易出現(xiàn)“貓耳”現(xiàn)象，形成局部高點(diǎn)，致冷軋后產(chǎn)生起筋缺陷，為均勻工作輥磨損、延長(zhǎng)帶鋼軋制公里數(shù)、消除帶鋼橫斷面局部高點(diǎn)，對(duì)竄輥采用變參數(shù)竄輥策略，包括對(duì)竄輥行程、竄輥步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)優(yōu)化竄輥策略，大大改善工作輥的磨損。

3.5 軋機(jī)負(fù)荷優(yōu)化

各機(jī)架的壓下分配直接決定現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。好的負(fù)荷分配原則不但能夠提高軋制的穩(wěn)定性也可以對(duì)產(chǎn)品的極限規(guī)格進(jìn)行拓展。生產(chǎn)極限薄規(guī)格在進(jìn)行負(fù)荷分配時(shí)還需要關(guān)注過(guò)程溫降和設(shè)備負(fù)荷能力，盡可能減少過(guò)程溫降。傳統(tǒng)粗軋負(fù)荷分配原則是在前軋制道次利用高溫的特點(diǎn)進(jìn)行大壓下分配，后軋制道次減少壓下分配。通過(guò)對(duì)薄規(guī)格不同負(fù)荷分配原則的過(guò)程溫降調(diào)查，發(fā)現(xiàn)后道次的板坯減薄過(guò)程溫降大，因此可以通過(guò)提高粗軋的后道次的壓下分配減少過(guò)程溫降，粗軋的末道次壓下率提高6%，對(duì)應(yīng)的溫降減少5～10℃，過(guò)程溫降的減小可提高精軋軋制溫度，減少軋制負(fù)荷，提高軋制穩(wěn)定性。精軋各機(jī)架的負(fù)荷分配要遵循前機(jī)架變形溫度高的特點(diǎn)進(jìn)行大壓下分配的原則，并結(jié)合設(shè)備能力對(duì)壓下率進(jìn)行設(shè)定，后機(jī)架的軋制溫度低軋機(jī)變形抗力大，需要在能保證力學(xué)性能的前提下提高終軋溫度，減少后機(jī)架的軋制負(fù)荷，提高過(guò)程穩(wěn)定性。在生產(chǎn)Nb等合金含量加入量較大的鋼種時(shí)，根據(jù)合金析出溫度和各機(jī)架對(duì)應(yīng)的變形抗力，加大精軋機(jī)前四架的負(fù)荷分配，適當(dāng)減小后三架的負(fù)荷分配，可以提高軋制穩(wěn)定性，并提高了板形質(zhì)量。

提高1 580 mm熱軋線二級(jí)模型的設(shè)定精度。通過(guò)對(duì)二級(jí)模型中的剛度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新、對(duì)粗軋出口溫度檢測(cè)數(shù)值的計(jì)算優(yōu)化及模型中的自學(xué)習(xí)段的數(shù)據(jù)選擇，提高模型的軋制負(fù)荷預(yù)計(jì)算精度，提高了板型控制精度和軋制穩(wěn)定性。優(yōu)化前后的軋制力命中對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 軋制力命中率

3.6 層冷管控

對(duì)層冷的上下集管的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，從而保證上下水柱到達(dá)帶鋼上下面的時(shí)間相同，從而保證帶鋼的上下同時(shí)受力，同時(shí)定期對(duì)層冷的邊板進(jìn)行檢查確保無(wú)逆向戧茬，確保快速運(yùn)行的帶鋼順利進(jìn)入卷取機(jī)。另外適當(dāng)增加薄規(guī)格的卷取張力，大張力控制有利于軋制的穩(wěn)定，同時(shí)可以適當(dāng)?shù)母纳瓢逍秃途硇停乐贡饩怼?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

唐山不銹鋼1580熱軋線在開發(fā)生產(chǎn)1.2mm薄規(guī)格的熱軋卷時(shí)，存在著許多工藝、設(shè)備和操作問(wèn)題，以及由這些問(wèn)題引發(fā)的生產(chǎn)和質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重制影響了薄規(guī)格的熱軋卷的生產(chǎn)開發(fā)。通過(guò)分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，從加熱工藝、軋制工藝、設(shè)備調(diào)整、冷卻工藝等方面進(jìn)行了優(yōu)化，制定了一系列行之有效的措施。最終，1 580 mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線成功開發(fā)生產(chǎn)1.2 mm薄規(guī)格的產(chǎn)品，薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中的堆、卡鋼事故率下降了37%,薄規(guī)格的板形、尺寸、質(zhì)量得到用戶的認(rèn)可。