張春明

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司軋鋼工程技術(shù)所 北京100176)

六輥單機(jī)架可逆軋機(jī)軋制極薄帶鋼技術(shù)探討

張春明①

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司軋鋼工程技術(shù)所 北京100176)

結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，就六輥單機(jī)架可逆軋機(jī)軋制極薄帶鋼技術(shù)進(jìn)行了探討，提出軋制極薄帶鋼的關(guān)鍵影響因素。重點(diǎn)介紹了軋制規(guī)程、乳化液系統(tǒng)、空氣吹掃系統(tǒng)配置。經(jīng)機(jī)組實(shí)際應(yīng)用后，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。對單機(jī)架冷軋薄板技術(shù)具有借鑒意義。

單機(jī)架冷軋 極薄帶鋼 軋制規(guī)程 乳化液系統(tǒng) 空氣吹掃 優(yōu)化改進(jìn)

1 引言

冷軋極薄板(尤其厚度0.2mm以下)市場緊俏，產(chǎn)品附加值較高，受到冷軋企業(yè)的高度重視。

冷軋極薄板帶鋼受原料、機(jī)組配置、軋制工藝、操作水平等多種因素影響，技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大。山東某鋼鐵企業(yè)冷軋薄板1150mm六輥單機(jī)架可逆冷軋機(jī)組自2011年底投產(chǎn)以來，生產(chǎn)0.2mm以上厚度規(guī)格產(chǎn)品比較穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量較好。但在生產(chǎn)0.18mm甚至更薄規(guī)格產(chǎn)品(0.16mm)時(shí)存在較多問題。為了穩(wěn)定生產(chǎn)極薄規(guī)格帶鋼，對機(jī)組配置、軋制工藝等進(jìn)行了優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量良好，生產(chǎn)穩(wěn)定，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

該機(jī)組為單機(jī)架UCM可逆冷軋機(jī)組，配有測厚儀、測速儀、張力計(jì)，軋機(jī)具有工作輥正負(fù)彎、中間輥正彎、中間輥竄輥等板形調(diào)整功能。

軋機(jī)采用液壓壓上方式，實(shí)現(xiàn)AGC自動(dòng)控制。在電氣控制上，具有液壓輥縫控制系統(tǒng)(包括輥縫位置控制，壓力控制、偏擺控制、彎輥控制、竄輥控制等)、自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)(包括秒流量控制，前饋厚控、采樣厚控、前饋厚控、偏心補(bǔ)償?shù)?等完備的控制手段。

機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 1150mm單機(jī)架可逆軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3 生產(chǎn)極薄帶鋼的問題

該機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)，從機(jī)組整體配置、軋機(jī)結(jié)構(gòu)、乳化液系統(tǒng)配置等多方面綜合考慮，以滿足極薄帶鋼的軋制要求。但在調(diào)試和實(shí)際生產(chǎn)0.2mm以下帶鋼厚度時(shí)，還存在一些問題，導(dǎo)致無法批量進(jìn)行極薄帶生產(chǎn)。主要問題有[1,2]：

1)軋制極薄帶鋼時(shí)，末道次軋制力極大，且繼續(xù)加大軋制力也無法達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品厚度；板形很差，且用軋機(jī)彎輥、竄輥等手段難以調(diào)整控制，無法正常連續(xù)生產(chǎn)。

2)帶鋼表面溫度高，經(jīng)常出現(xiàn)軋輥爆輥現(xiàn)象，影響軋機(jī)正常生產(chǎn)，極大降低了機(jī)組作業(yè)率，而且軋輥消耗很高。

3)板面殘留乳化液較多，軋制油消耗大，且影響下道工序的正常生產(chǎn)。尤其是軋制薄板時(shí)，速度提高到600m/min以上，板面殘留乳化液嚴(yán)重。

4 優(yōu)化及改造措施

4.1 優(yōu)化軋制規(guī)程

針對末道次軋制力大，板形不好的問題，經(jīng)計(jì)算研究、并對軋制規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)分析[3]。

按照軋制普通厚度規(guī)格帶鋼的壓下率分配原則，進(jìn)行極薄帶鋼軋制時(shí)，末道次相對變形量小、絕對壓下量小，導(dǎo)致末道次軋機(jī)輥縫小于0.08mm，有時(shí)甚至出現(xiàn)負(fù)輥縫。此時(shí)，軋制力會(huì)大大超出正常值；并且加大軋制力也無法將帶鋼壓下到成品要求厚度，板形無法調(diào)整；并導(dǎo)致軋輥磨損加劇。

對軋制規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化后，適當(dāng)加大了末道次的壓下率(壓下率不小于32%)。調(diào)整軋制規(guī)程后，有效消除了末道次軋制力大、板形不好且無法調(diào)整的問題。

表2是優(yōu)化后以2.75mm×1000mm原料生產(chǎn)0.18mm×1000mm冷軋帶鋼的軋制規(guī)程(總壓下率為93.5%)。

表2 典型軋制規(guī)程

經(jīng)過對軋制規(guī)程的優(yōu)化，該機(jī)組實(shí)現(xiàn)了最大94.6%的極限壓下率。在國內(nèi)單機(jī)架冷軋領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。

4.2 優(yōu)化乳化液系統(tǒng)

1)在生產(chǎn)極薄帶鋼時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)帶鋼溫度高，軋輥非正常爆輥頻繁等現(xiàn)象。經(jīng)分析認(rèn)為：造成這種現(xiàn)象的原因是軋制時(shí)出現(xiàn)了軋輥潤滑和帶鋼冷卻不足。

2)該機(jī)組乳化液系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為8000l/min，軋機(jī)傳動(dòng)功率4200kW，流量與功率比值為1.9。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)壓力為0.9MPa。按照乳化液系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，流量和壓力指標(biāo)均能滿足薄帶鋼軋制要求。

3)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：由于投產(chǎn)初期，主要生產(chǎn)普通帶鋼規(guī)格產(chǎn)品，對乳化液的流量和壓力要求較低，因此在乳化液系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，將供液泵的供液壓力調(diào)節(jié)為0.7MPa，此時(shí)，系統(tǒng)流量變?yōu)?000l/min。經(jīng)過管道壓力損失等因素影響，乳化液到軋機(jī)噴射梁處的壓力降低為0.5MPa以下。這種壓力和流量條件下，進(jìn)行大壓下率軋制時(shí)，極易出現(xiàn)因潤滑、冷卻不足導(dǎo)致的帶鋼發(fā)熱嚴(yán)重、軋輥爆輥、乳化液損耗加大等異常情況。

4)另外，該機(jī)組選配乳化液時(shí)，采用了半穩(wěn)定性乳化液。其冷卻潤滑性能較穩(wěn)定性乳化液更好，但穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象，影響性能。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，比較注意乳化液濃度、皂化值、PH值等傳統(tǒng)指標(biāo)的檢測和調(diào)整。但經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，乳化液的乳化穩(wěn)定指數(shù)ESI為0.2～0.5；表明乳化液處于不穩(wěn)定狀態(tài)，軋制油、水未充分乳化，部分軋制油、水處于油水分離狀態(tài)。軋制時(shí)，會(huì)出現(xiàn)潤滑、冷卻不均、不足現(xiàn)象，這也是引起帶鋼發(fā)熱、爆輥的重要原因。

5)針對上述問題，對乳化液系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整：

(1)調(diào)整系統(tǒng)壓力和流量。將供液泵的供液壓力調(diào)整為0.9MPa，流量變?yōu)?000L/min。此時(shí)乳化液到達(dá)軋機(jī)噴射梁處的壓力為0.69MPa左右。滿足軋制要求。

(2)每4小時(shí)定期檢測乳化液的ESI指標(biāo)，保證ESI在0.5～0.7左右。低于該值，則加強(qiáng)攪拌，提高乳化程度。反之則減少攪拌。

經(jīng)此調(diào)整后，板面發(fā)熱、軋輥爆輥現(xiàn)象基本消除，乳化液損耗也得到降低。

4.3 改進(jìn)吹掃裝置

在軋制極薄帶鋼，尤其是提高軋制速度以后(600m/min以上)，帶鋼表面殘留乳化液嚴(yán)重，影響板面質(zhì)量，且乳化液消耗大。

1)該機(jī)組軋機(jī)入口出口的乳化液噴射、吹掃設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 乳化液噴射吹掃系統(tǒng)

1-防纏導(dǎo)板; 2-乳化液噴射梁; 3-擠干輥

2)軋機(jī)入口和出口對稱布置。軋制時(shí)，帶鋼入口打開乳化液噴射，出口打開空氣吹掃。防纏導(dǎo)板下部設(shè)置一排吹掃噴嘴A，用于將入口和軋機(jī)上部流出的大部分乳化液吹走；防纏導(dǎo)板尾部設(shè)置了另一排吹掃噴嘴B，將殘留乳化液和導(dǎo)板滴下的乳化液吹掃干凈；工作輥和中間輥傳動(dòng)側(cè)輥縫設(shè)置一排吹掃噴嘴C，用于吹掃輥縫處噴射出的乳化液；軋機(jī)出口設(shè)置擠干輥，防止殘留乳化液流出軋機(jī)區(qū)域。

3)該配置在低速時(shí)效果良好。但軋制薄帶、速度提高以后，噴出到軋機(jī)出口的乳化液量大，且流動(dòng)速度高，存在飛濺現(xiàn)象，噴嘴A無法處理大量高速流出的乳化液，導(dǎo)致大量乳化液殘留在板帶上；噴嘴B只能吹掃少量殘留乳化液，剩余乳化液均堆積到擠干輥前方；高速狀態(tài)下，擠干輥清理乳化液能力差。最終大量乳化液殘留在帶鋼表面。

4)因此，在噴嘴A處吹掃掉大量乳化液，并優(yōu)化擠干輥高速狀態(tài)清理乳化液的能力是解決板面乳化液殘留的關(guān)鍵。據(jù)此確定了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案：

(1)在防纏導(dǎo)板前部增加側(cè)引流板。

如圖2所示。該引流板從防纏導(dǎo)板端部兩側(cè)一直伸出到帶鋼下方。增加引流板以后，從入口和軋機(jī)上部飛濺的乳化液從防纏導(dǎo)板流到操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的引流板以后，由引流板排放到帶鋼下方，從而避免大量乳化液殘留在帶鋼表面。

圖2 增加側(cè)引流板示意圖

1-傳動(dòng)側(cè)引流板; 2-操作側(cè)引流板

(2)取消擠干輥，增加吹掃噴嘴D。

圖3是優(yōu)化后的乳化液噴射與吹掃系統(tǒng)布置圖。

圖3 優(yōu)化后乳化液噴射與吹掃系統(tǒng)布置

1-防纏導(dǎo)板; 2-乳化液噴射梁殘留在帶鋼表面的少量乳化液經(jīng)噴嘴D吹掃后，可以基本清理完畢。

改造完成以后，高速軋制極薄帶鋼的情況下，板面清潔度也能得到保障。噸鋼乳化液消耗明顯下降。

5 結(jié)語

通過生產(chǎn)工藝優(yōu)化、設(shè)備技術(shù)改造、調(diào)試優(yōu)化，基本消除了生產(chǎn)極薄帶鋼時(shí)出現(xiàn)的不良因素。機(jī)組可用3mm厚熱軋?jiān)戏€(wěn)定生產(chǎn)0.18mm(最薄軋制到0.16mm)后的冷軋產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯改善，下游客戶定單穩(wěn)定增長，生產(chǎn)成本(噸鋼油耗、電耗、水耗、備件消耗)明顯降低，取得極大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]張振，江東海，丁殿愷．乳化液及空氣吹掃裝置在冷軋單機(jī)架中的應(yīng)用[J]．冶金設(shè)備,2013，Vol.27(5)：41-44．

[2]李玉功，姜志強(qiáng)，張樹偉．萊鋼冷軋薄規(guī)格涂鍍基板的開發(fā)[J]．軋鋼,2012，Vol.29(4)：50-53．

[3]金茲伯格VB．高精度板帶材軋制理論與實(shí)踐[M]．北京：冶金工業(yè)出版社,2000.

Discuss About Rolling Extra-thin Strip with 6-Hi Single Stand Reversible Cold Mill

Zhang Chunming

(Steel Rolling Division, MCC Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Beijing 100176)

Combining with the actual project, this thesis discussed the technology of rolling extra-thin strip with 6-Hi single stand reverslble cold mill. Thus put forwards the primary influence factors in rolling extra-thin strip. The rolling schedules, emulsion system and air spray system are introduced importantly. Various technical and economic indexes have reached the advanced standard in China after application to the actual project. Furthermore, provides the feasible technology scheme for rolling extra-thin strip.

Single stand cold rolling mill Extra-thin strip Rolling schedules Emulsion system Air spray systim Optimization and improvement

張春明，男，1978年出生，2002年畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院應(yīng)用科學(xué)系工程力學(xué)專業(yè)，工程師；2013畢業(yè)于香港公開大學(xué) 李兆基學(xué)院 工商管理碩士

TG333.72

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.012

2014-07-22)