程永固 盧瑜玲 王景 董浩

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

6mm板軋鋼難點(diǎn)分析與對(duì)策

程永固 盧瑜玲 王景 董浩

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

對(duì)安鋼2800mm中板機(jī)組6mm板生產(chǎn)組織中的軋鋼難點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)合生產(chǎn)線工藝特點(diǎn)提出了相應(yīng)的對(duì)策及改進(jìn)措施，通過(guò)對(duì)坯料選擇、配輥、軋制、剪切等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的細(xì)化控制，使產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

6mm板 板型 剪切 控制

0 前言

6mm小規(guī)格板具有較大市場(chǎng)需求和較強(qiáng)的創(chuàng)效能力，其生產(chǎn)特點(diǎn)是厚度薄、溫降快、變形抗力大，不均勻變形敏感性強(qiáng)，在中厚板軋機(jī)軋制時(shí)易產(chǎn)生鐮刀彎、浪形、瓢曲等缺陷，在頭尾部還易于產(chǎn)生翹頭或扣頭、凸形尖角或燕尾;剪切時(shí)由于鋼板自重較輕，易于發(fā)生甩尾造成邊部切不凈等缺陷。因此，6mm小規(guī)格板多在熱軋薄板連軋機(jī)組上生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)整體產(chǎn)量不高。

對(duì)于中板機(jī)組而言，6mm板已經(jīng)接近產(chǎn)線的設(shè)計(jì)極限規(guī)格，生產(chǎn)難度大，成材率、軋成率低，一般承接訂單多為大訂單中的零星小單，少有廠家組織批量生產(chǎn)。在當(dāng)前嚴(yán)峻的鋼材市場(chǎng)形勢(shì)下，安鋼著力于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整創(chuàng)效，2800mm中板生產(chǎn)線逐漸形成了“一薄一厚一高”的產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)策略，著力于小規(guī)格板的生產(chǎn)研究，加大極限規(guī)格產(chǎn)品創(chuàng)效能力，為此適時(shí)對(duì)該機(jī)組6mm板的生產(chǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析，采取有效對(duì)策，成功攻克了6mm板的生產(chǎn)瓶頸，提高了批量生產(chǎn)能力。下面筆者就中厚板生產(chǎn)線提升6mm鋼板生產(chǎn)能力的過(guò)程控制措施作一介紹。

1 主要工藝設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

安鋼2800mm中板生產(chǎn)線軋制設(shè)備為雙機(jī)架四輥可逆式軋機(jī)，允許最大軋制力50000 kN，最大軋制力矩2×1720 kN·m，軋機(jī)剛度8360 kN/mm，軋制速度0～ ±2.36～5.65 m/s，電動(dòng)壓下速度0～20/30(返回)mm/s，壓下電機(jī)功率2×186 kW、轉(zhuǎn)數(shù)435/1100 r.p.m。采用的軋輥材質(zhì)及尺寸參數(shù)見(jiàn)表1，主電機(jī)型號(hào)見(jiàn)表2，軋機(jī)液壓壓下液壓缸參數(shù)見(jiàn)表3。

表1 精粗軋機(jī)軋輥材質(zhì)及尺寸

表2 精粗軋機(jī)主電機(jī)電機(jī)型號(hào)

表3 精粗軋機(jī)液壓壓下液壓缸參數(shù)

剪切鋼板雙邊的設(shè)備為圓盤(pán)剪，剪切鋼板規(guī)格為6mm～25mm×1600mm～2600mm×4000mm～21500mm、最大強(qiáng)度極限800 N/mm2，剪切速度0.4 m/s～0.8 m/s，切邊寬度小于75mm，對(duì)中鋼板最大重量7.36 t。

2 6mm板軋制難點(diǎn)及分析

2.1 軋制板型不易控制

中厚板軋件變形均勻與否，是板型能否得到保證的根本。在實(shí)際軋鋼過(guò)程中，受軋件溫度變化、軋機(jī)剛性、軋輥微竄動(dòng)等影響，軋機(jī)輥縫不斷的發(fā)生變化。沿輥身長(zhǎng)度上，輥縫值小的壓下量大，其延伸就大;輥縫值大的壓下量小，其延伸就小，變形不均勻?qū)е落摪彗牭稄?、中間浪、邊浪、頭尾翹扣等板型缺陷的發(fā)生。

2.2 同板差控制難度大

小規(guī)格板與常規(guī)規(guī)格相比，成品道次時(shí)溫降較快，現(xiàn)場(chǎng)觀察，6mm板精軋最后三道次時(shí)每道溫降達(dá)60℃ ～100℃，鋼板軋制過(guò)程中長(zhǎng)度方向的溫差較大，變形抗力不均勻，同板差偏大。

2.3 剪切甩尾現(xiàn)象嚴(yán)重

6mm鋼板自重較輕，頭部存在斜尖時(shí)，圓盤(pán)剪剪切兩邊不對(duì)稱(chēng)咬入，受力過(guò)程不穩(wěn)定，造成甩尾現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼板尾部?jī)蛇吳羞吜坎顒e較大，嚴(yán)重時(shí)單邊殘留少量毛邊不能切除。

3 軋制過(guò)程的控制措施

針對(duì)6mm板生產(chǎn)板型、同板差不易控制，圓盤(pán)剪剪切易甩尾的難點(diǎn)采取措施，主要是優(yōu)化坯料設(shè)計(jì)、優(yōu)化輥型配置，降低控制難度;在軋制中優(yōu)化節(jié)奏和關(guān)鍵道次壓下量，實(shí)施推床夾鋼軋制，以獲得良好的板型及同板差;在圓盤(pán)剪剪切過(guò)程中，分析甩尾原因，實(shí)施改進(jìn)，以避免剪切殘余毛邊。

3.1 坯料的選型與質(zhì)量要求

安鋼2800mm中板生產(chǎn)線供坯規(guī)格主要有150mm×1600mm×Lmm、200mm ×1500mm ×Lmm、210mm×1600mm×Lmm、230mm×1600mm×Lmm，其中坯料長(zhǎng)度L受加熱爐滑道間距的工藝局限，不能小于1600mm。采用150mm×1600mm×1600mm的最小坯型，軋制2200mm寬度6mm板的長(zhǎng)度約為27.5 m，該成品長(zhǎng)度在后道工序生產(chǎn)組織存在較大難度:一是難于實(shí)現(xiàn)一般要求的10 m倍尺生產(chǎn);二是鋼板上冷床需剪切分段，增大了精整工序的過(guò)鋼難度;三是軋制時(shí)鋼板頭尾溫差大，不利于板型和同板差的控制。在軋制跟蹤系統(tǒng)中隨機(jī)選取5塊鋼板在成品道次穿過(guò)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)的檢測(cè)溫度，可表明長(zhǎng)度方向的溫度差，如圖1所示。

圖1以時(shí)間為橫軸，終軋道次的純軋時(shí)間為9 s，測(cè)溫點(diǎn)在軋前5 m處，也可把該時(shí)間軸近視為鋼板長(zhǎng)度方向上不同位置的軋制溫度，即把第1 s視為板頭溫度、第9 s視為板尾的軋制溫度。實(shí)測(cè)結(jié)果表明:長(zhǎng)度方向的溫度差可高達(dá)40℃。對(duì)于低碳鋼，軋制溫度在700℃以上，摩擦系數(shù)隨軋件溫度的增加而下降(μ =0.55－0.00024 T)［1］，溫度差的存在導(dǎo)致軋件長(zhǎng)度上存在不同的磨檫系數(shù)，則各區(qū)域也相應(yīng)的存有變形抗力差異。設(shè)計(jì)合理的軋制長(zhǎng)度，縮小薄板溫降過(guò)快產(chǎn)生的溫度差區(qū)間，可減輕變形抗力差異程度，能在一定范圍內(nèi)控制成品的軋制變形均勻性。

圖1 6mm板成品道次長(zhǎng)度方向的溫度差

因此，坯料設(shè)計(jì)采取縮短坯料分切長(zhǎng)度的辦法，選用150mm×1600mm×1200mm規(guī)格，使鋼板毛長(zhǎng)在20.5 m～21 m，以符合10 m長(zhǎng)度的定尺要求，適度減小軋制鋼板長(zhǎng)度，實(shí)踐表明，道次間溫降雖然沒(méi)有發(fā)生大的變化，但成品道次純軋時(shí)間縮短1 s左右，同板溫差縮小5℃ ～10℃，提高了產(chǎn)品質(zhì)量保證過(guò)程控制能力，降低了同板差及板型的控制難度。此外，對(duì)坯料的切割質(zhì)量提出了要求，對(duì)角線不得大于7mm，兩邊長(zhǎng)度差不得大于5mm，斷面不得存在切割錯(cuò)茬，有效避免成品斜尖、燕尾缺陷，降低了后續(xù)剪切工序難度、有利于成材率的提高。

3.2 選擇合適的輥型配置，提高軋制穩(wěn)定性

上下軋輥的輥型決定了輥縫的形狀，是軋鋼成型的基礎(chǔ)，選擇合適的配輥，提高軋制穩(wěn)定性，有利于改善板型、降低同板差。軋制輥型的影響因素包括原始凸度、輥系熱凸度、彈性壓扁、撓度，軋制工況較復(fù)雜，很難準(zhǔn)確測(cè)定軋制過(guò)程中的各個(gè)影響因素，實(shí)際生產(chǎn)中多采用實(shí)測(cè)產(chǎn)品反饋調(diào)整的辦法［2］。經(jīng)驗(yàn)表明，生產(chǎn)薄規(guī)格板時(shí)，軋輥凸度曲線在－0.10mm～+0.00mm時(shí)，軋制穩(wěn)定，可以獲得良好的板型。這是由于，當(dāng)使用較大的綜合輥凸度時(shí)，壓下傾斜過(guò)大，進(jìn)而造成支撐輥的不對(duì)稱(chēng)磨損，容易引起軋制狀態(tài)不穩(wěn)定，使鋼板產(chǎn)生高度浪形;當(dāng)輥型凸度為負(fù)時(shí)，無(wú)論軋件在咬入時(shí)是否對(duì)中或軋制時(shí)是否偏移，軋件所受的外力之和總是具有自動(dòng)定位和夾持功能，軋件的軋制穩(wěn)定性較強(qiáng)，不考慮同板差的控制，當(dāng)產(chǎn)品允許公差范圍越大時(shí)，軋制穩(wěn)定性越強(qiáng)。兼顧產(chǎn)品厚度控制，需考慮同板差，有文獻(xiàn)討論板形和厚度一體化控制［3］指出:

式中:Ch——為軋件出口凸度;

CH——入口原始凸度;

C——機(jī)械凸度即綜合輥凸度;

η——板凸度率遺傳系數(shù)，和軋件與軋輥間分布的特性有關(guān);

h、H——分別為軋件軋制前后的厚度。

可見(jiàn)，應(yīng)用合適的綜合輥凸度，可提高軋制穩(wěn)定性，能獲得良好的最終板型和同板差。

安鋼板材生產(chǎn)，有2800mm機(jī)組和3500mm爐卷機(jī)組兩條中板生產(chǎn)線，工藝不同，產(chǎn)品互補(bǔ)，因而2800mm機(jī)組的產(chǎn)品訂單品種、規(guī)格變化相對(duì)較頻繁，為了增強(qiáng)支承輥的普適性，精軋機(jī)的常用輥型凸度為+0.53mm，上機(jī)軋制量在10～12.5萬(wàn) t;精軋機(jī)工作輥一天一換輥，輥型有平輥、+0.08mm、+0.20mm三種凸度曲線。生產(chǎn)6mm板的配輥制度必需與生產(chǎn)計(jì)劃結(jié)合，一般的，在支承輥上機(jī)產(chǎn)量達(dá)3萬(wàn)噸以后安排生產(chǎn)6mm板為宜;工作輥輥型選擇平輥，上機(jī)4 h后具備6mm板的生產(chǎn)輥型條件。另外，6mm板生產(chǎn)中，鋼板扣頭現(xiàn)象較為突出，實(shí)施“雪橇”軋制技術(shù)，調(diào)整上下軋輥輥徑，使下輥輥徑略大于上輥［4］，輥徑差值保持在5mm～15mm，有效避免了扣頭缺陷的發(fā)生。

3.3 選擇合理的軋制力

軋鋼過(guò)程中，軋制力的變化是板型影響因素變化的綜合體現(xiàn)。根據(jù)彈性力學(xué)的知識(shí)可知，板帶材發(fā)生翹曲的臨界應(yīng)力為［5］:

式中:σ——臨界應(yīng)力;

K——臨界應(yīng)力系數(shù);

E——板材的彈性模量;

μ——材料的泊松比;

H——板材的厚度;

B——板材的寬度。

在軋制力的作用下，當(dāng)板帶受到壓縮的應(yīng)力超過(guò)臨界應(yīng)力值時(shí)，該部分的板材就會(huì)產(chǎn)生不同形式的屈服流動(dòng)，這樣當(dāng)邊部延伸大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生“邊浪”，中部延伸大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生“中浪”。在實(shí)際軋制生產(chǎn)過(guò)程中，軋制力受多種因素的影響，所以軋制力的具體設(shè)定應(yīng)在一定的范圍內(nèi)才不會(huì)產(chǎn)生板型缺陷。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)6mm板的觀察，當(dāng)綜合軋制力超過(guò)27000 kN時(shí)，板型有發(fā)生瓢曲的風(fēng)險(xiǎn)，因此，實(shí)際操作，成品道次三道的最佳壓下量依次為1.4mm、1.0mm、0.6mm，必要時(shí)軋制結(jié)束輥縫上抬0.5mm～1mm，增加一道平整道次，該種軋制方法，軋制力實(shí)控在23000 kN～24000 kN，得到的軋后板型良好，同板差在0.5mm以下。

3.4 推床的夾鋼控制

軋制前，通過(guò)推床對(duì)中軋件，可有效避免坯料的角部咬入，防止了邊角部的先延伸變形產(chǎn)生的板型斜尖;軋制過(guò)程中，適度的推床夾持，與軋機(jī)配合能夠形成拉鋼現(xiàn)象，有利于板型的控制。

3.5軋制節(jié)奏的控制

批量生產(chǎn)6mm板，軋制節(jié)奏控制相當(dāng)關(guān)鍵，為了避免軋制中間廢，雙機(jī)架軋制任務(wù)分配以確保精軋機(jī)的軋制質(zhì)量為主。精軋程的大變形應(yīng)集中在940℃ ～1030℃之間，經(jīng)過(guò)溫降較快的成品道次，終軋溫度仍可控制在780℃以上，若中間坯厚度過(guò)小，溫降速度快，精軋機(jī)軋制溫度偏低，不利于板型及同板差的控制。在不影響產(chǎn)能的情況下，一般安排粗軋機(jī)甩鋼厚度為30mm，連續(xù)軋制的每塊鋼板終軋溫度都能大于800℃。另外，通過(guò)優(yōu)化加熱爐出鋼操作，控制粗軋機(jī)機(jī)前板坯待鋼時(shí)間，保持出爐、除鱗后即進(jìn)入粗軋機(jī)軋制的節(jié)奏，縮短坯料開(kāi)軋前的降溫時(shí)間，是適應(yīng)薄規(guī)格板批量生產(chǎn)的有益措施之一。

3.6 剪切甩尾現(xiàn)象的分析與解決

鋼板在圓盤(pán)剪剪切的咬入階段，受力分解有兩個(gè)方向，一是向下壓入鋼板進(jìn)行剪切的剪切力，二是沿鋼板長(zhǎng)度方向阻礙鋼板前進(jìn)的阻礙力;剪切穩(wěn)定階段，上下剪刃與鋼板及切斷的相連板邊發(fā)生正壓作用，新產(chǎn)生的摩擦力是鋼板前進(jìn)的主要?jiǎng)恿Γ鸵腚A段相比，阻礙力的作用明顯弱化。當(dāng)鋼板前頭存在斜尖缺陷，雙邊咬入不同步，發(fā)生不對(duì)稱(chēng)咬入現(xiàn)象，先咬入的一邊已處于穩(wěn)定剪切階段，后咬入的一邊受阻礙力的作用，前進(jìn)發(fā)生瞬間停頓，6mm板自重較輕，受阻礙力的影響，往往會(huì)發(fā)生鋼板的整體甩動(dòng)，即甩尾。

由以上圓盤(pán)剪剪切甩尾成因分析可見(jiàn)，解決圓盤(pán)剪甩尾，關(guān)鍵是避免原始板型斜尖，其次是在剪切工序采取補(bǔ)救控制措施。避免原始板型斜尖，一是加強(qiáng)坯料管理，避免切割質(zhì)量缺陷，如減小坯料兩邊的長(zhǎng)度差，避免切割錯(cuò)茬等，二是軋制時(shí)實(shí)行推床的夾鋼操作，避免角部咬入產(chǎn)生的軋制斜尖。在圓盤(pán)剪剪切工序，對(duì)斜尖板的剪切，一是剪切對(duì)中操作考慮斜尖根據(jù)經(jīng)驗(yàn)提前留出甩動(dòng)余量;二是針對(duì)6mm鋼板米重較輕、易甩動(dòng)的情況，圓盤(pán)剪剪前不再進(jìn)行長(zhǎng)度分段，增加剪切鋼板的自重，遏制甩動(dòng)。多項(xiàng)措施并舉，剪切甩尾現(xiàn)象的不利影響明顯減輕，少量輕微甩尾產(chǎn)生的剪切殘余毛邊，也控制在頭尾切除范圍內(nèi)。

4 效果

通過(guò)對(duì)薄規(guī)格生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)鍵工序的難點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合機(jī)組工藝特點(diǎn)，采取針對(duì)性措施，安鋼2800mm中板生產(chǎn)線6mm板的批量生產(chǎn)能力得到有效提升，減少了軋制中間廢的發(fā)生，軋制廢品率由1.4%左右降低到0.5%以下;實(shí)物質(zhì)量不平度控制在4mm/m以下，因瓢曲改判協(xié)議材比例由1.2%降低到0.3%以下;同板差控制在0.5mm以內(nèi)，厚度命中率達(dá)99.3%;杜絕了圓盤(pán)剪剪切殘留毛邊現(xiàn)象，剪切改判率降低了0.6個(gè)百分點(diǎn);斜尖、燕尾等板型頭尾缺陷的改善，降低了頭尾切除量，為成材率貢獻(xiàn)約0.1個(gè)百分點(diǎn)。在一次性生產(chǎn)520 t的實(shí)踐中，軋成率達(dá)97.28%，成材率達(dá)89.46%，性能合格率100%，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)期望值。

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ANALYSIS ON ROLLING DIFFICULTY OF6mm STEEL PLATE AND COUNTERMEASURE

Cheng Yonggu Lu Yuling Wang Jing Dong Hao
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The rolling difficulties of6mm steel plate in2800mm medium plate mill were analyzed.The Corresponding countermeasure and improvement method were provided according to process characteristics.Through controlling slab selection，roller assembling，rolling and shearing etc，the product quality met standard requirements，which realized batch production and achieved obvious economic benefit.

6mm steel plate shape shearing control

聯(lián)系人:程永固，高級(jí)工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)股份有限公司第二軋鋼廠;

2012—4—2