熱軋帶鋼厚度波動及其控制措施

閆 萍， 趙建勇

（唐山不銹鋼有限責任公司， 河北 唐山 063105）

1 580 mm 熱軋卷板項目總投資30 億元，整個設備裝備和自動化控制按照兼?zhèn)渖a普碳鋼、汽車鋼、不銹鋼等品種鋼選型，主體機液設備由中國二重集團加工制造，軋機電氣自動化控制采用西門子公司最新研制的SIMADYAD 全數(shù)字64 位矢量控制系統(tǒng)。1 580 mm 線2008 年4 月投產，主要產品以冷軋和熱鍍鋅基料、馬口鐵、汽車高強鋼、結構鋼為主，是河北鋼鐵集團重點打造的高端馬口鐵基料和高強汽車鋼基料基地，產品暢銷國內和歐美，年出口量50萬t。

1 1 580 mm 生產線概述

唐山不銹鋼有限責任公司（全文簡稱唐鋼）1 580 mm 熱軋帶鋼生產線年產熱軋鋼卷180 萬t，其中大部分為冷軋料，產品厚度為1.5～15 mm，寬度為850～1 500 mm（見圖1）。生產的主要鋼種：碳素結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼、低碳冷軋用鋼、馬口鐵、管線鋼、耐候鋼、雙相鋼等。其主要設備有2 座步進式加熱爐、一次除鱗機、1 立1 平可逆式粗軋機、熱卷箱、切頭剪、1 立7 平精軋機組、層流冷卻裝置、2 臺地下卷取機、步進梁運輸系統(tǒng)、鋼卷庫。

圖1 1 580 mm 生產線工藝布置示意圖

2 帶鋼厚度波動現(xiàn)象及原因分析

2019 年11 月份以來，唐鋼下游客戶反映，因熱卷SPHC 厚度波動，厚度偏差最大可達0.05~0.10 mm，且部分鋼卷存在周期性厚度波動, 冷軋成品厚度難以控制，影響冷軋工序產品交付，廢次材率升高。進入2019 年12 月份，供給其他冷軋廠的產品也發(fā)生類似情況，出現(xiàn)冷軋厚度波動超出標準要求問題。具體情況如圖2，圖3 所示。

圖2 無厚度波動熱卷曲線

圖3 厚度波動熱卷曲線

經過統(tǒng)計結合PDA 曲線調查總結，發(fā)現(xiàn)其特征：中間坯厚的波動大，如40 mm 的中間坯軋制比32 mm 的波動大；卷箱直通模式不存在此波動；波動周期與成品厚度相關，在10~20 m 內，計算至中間坯長度固定；支承輥輥役后期。

2.1 問題點調查

分析思路：帶鋼厚度波動的問題必須從板坯厚度、溫度、粗軋負荷、中間坯厚度、精軋和卷取張力、AGC 響應等方面入手，同樣控制帶鋼厚度也要從這幾方面入手采取相應的控制措施來加以控制，以保證帶鋼成品厚度精度。

針對以上厚度波動發(fā)生的現(xiàn)場特征，進行現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)如表1 所示的現(xiàn)場問題點。

表1 現(xiàn)場排查出的問題點

2.2 問題點原因分析

2.2.1 卷箱問題分析

平直的中間坯板型，除鱗集管噴射溫降一致，而浪形的中間坯，除鱗集管噴射時勢必在浪形高點水量不能很好反射，形成局部黑印，中間坯溫度不一致，在后續(xù)軋制過程中造成厚度波動見圖4。

圖4 浪形中間坯在除鱗箱內運行示意圖

2.2.2 輥系圓度問題[1]分析

軋輥在生產過程中因磨削、磨損等導致軋輥圓度變差，軋制過程隨軋輥轉動造成帶鋼局部減薄，從而導致帶鋼厚度波動。軋輥圓度變差時運動示意圖如圖5 所示。

圖5 輥系圓度差時軋輥運行示意

F6 不圓度從100 μm 內，逐步增大至更換前的300 μm 以上，不圓度逐步升高趨勢。同時，DS 側不圓度惡化情況大于OS 側，見圖6。

F6 支撐輥與其他架次支撐輥均在1 臺磨床上進行修磨，而且，不同支撐輥在F6 軋機上均出現(xiàn)不圓度隨使用周期逐步變大情況，所以造成F6 軋機支撐輥不圓度惡化與F6 軋機的工況有關系，通過現(xiàn)場查看和了解，目前F6 工作輥連接桿晃動較嚴重。

對現(xiàn)場設備進行調查，發(fā)現(xiàn)舊的連接桿結構中存在“胳膊肘”裝置（扁頭套筒供油裝置），軋制過程中“胳膊肘”擺動，對連接桿穩(wěn)定運行存在影響。連接桿運行不穩(wěn)定帶動軋輥在轉動過程中晃動，隨著支承輥使用周期的延長，逐步造成支撐不均勻磨損導致不圓度惡化，最終影響厚度精度。

圖6 F6 軋機支承輥輥役周期內輥系圓度變化趨勢圖

3 帶鋼厚度波動的控制措施

3.1 卷箱改善

通過設備精度和設備參數(shù)的改動，改善卷箱模式下中間坯浪形，降低中間坯除鱗后黑印，從而改善厚度波動：

1）卷箱1 號2 號標高確認和標定。由于1B，2A/B/C/D 輥的標高偏高，使得卷箱開卷后中間坯傾角過大，導致彎曲，形成浪形。因此對卷箱輥進行“掛線”，確定卷箱各輥水平位置，對1A 輥低標定10 mm，2A 輥低標定3 mm，2C 輥低標定5 mm，保證在卷箱開卷后中間坯平直無浪形。

2）成型輥和成型導板框量消除。成型輥及子口修復，卷箱成型輥止擋銷精度恢復，保證中間坯進入卷箱撞擊時成形擋板穩(wěn)定不晃動，使中間坯卷芯保持設定曲率不發(fā)生變化，中間坯卷芯成圓形進行卷取。

3.2 軋輥圓度改善

通過對扁頭套筒內部油路進行優(yōu)化，取消“胳膊肘”設計，避免了連接桿在運行過程中因“胳膊肘”晃動導致的軋輥不均勻磨損，軋輥圓度得到了保持，如圖7 和圖8。

圖7 改造前連接桿形式

圖8 改造后連接桿形式

4 改進后效果

為驗證效果，經下游用戶使用反饋采取上述措施后，熱卷帶鋼厚度波動現(xiàn)象得到有效控制，厚度偏差控制在±0.027 mm 以內，且未發(fā)現(xiàn)明顯周期性波動，滿足客戶使用要求，改善前后對比見129 頁圖9、圖10。

圖9 改善前厚度曲線

圖10 改善后厚度曲線

5 結語

影響成品帶鋼厚度精度的因素是多方面的，必須采取綜合措施才能使其提高和穩(wěn)定。通過分析熱軋帶鋼生產中帶鋼厚度波動的現(xiàn)象和原因，針對現(xiàn)場失效開展工作，使得厚度精度控制能力有所改善，特別是有關用戶厚度波動質量異議也明顯下降，得到了用戶肯定。