馬 楠，任延慶

（本鋼板材股份有限公司，遼寧 本溪 117000）

某冷連軋廠酸軋機(jī)組由德國西馬克公司設(shè)計(jì)制造，機(jī)組可生產(chǎn)厚度規(guī)格為0.3mm～2.5mm、寬度規(guī)格為1000mm～2150mm的冷軋鋼帶，產(chǎn)品市場定位高檔汽車面板、高強(qiáng)超高強(qiáng)汽車板、高檔家電板等?？筛采w轎車車身70%以上的鋼鐵材料，尤其是高強(qiáng)汽車用鋼產(chǎn)品，滿足了汽車工業(yè)輕量化、節(jié)能減排的發(fā)展趨勢及要求，市場應(yīng)用前景廣闊。

1 目前存在的問題

酸軋機(jī)組考核驗(yàn)收完成以后，對(duì)于大多數(shù)鋼種采用的工藝制度以及控制模型已經(jīng)成熟，但隨著市場競爭強(qiáng)度愈演愈烈，高附加值、高難度的品種和規(guī)格越來越占據(jù)更大的比重。酸軋機(jī)組在生產(chǎn)B250P、CR340LA、HC420LA及以上級(jí)別高強(qiáng)鋼和寬板時(shí),經(jīng)常存在板形不良降級(jí)的情況。主要由于新的鋼種、規(guī)格不斷增加，軋機(jī)的軋制參數(shù)未能及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，因此需要對(duì)部分鋼種及規(guī)格軋制模型進(jìn)行優(yōu)化。需要重新匹配軋機(jī)1架～5架工作輥、中間輥彎輥力及中間竄輥值、一級(jí)工作輥補(bǔ)償竄輥系數(shù)模型，來改善帶鋼的軋后板形，從而減少因板形不良降級(jí)的情況，提高酸軋機(jī)組的產(chǎn)品合格率。

2 軋制模型優(yōu)化

2.1 變形抗力模型研究

在冷連軋的軋制過程中，為了生產(chǎn)高精度的冷軋鋼帶，必須精確地得到軋制過程中的各種設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)。軋制力參數(shù)是其中的重要參數(shù)之一，軋制力的設(shè)定精度不僅直接影響冷軋產(chǎn)品的厚度精度而且對(duì)板形等都是至關(guān)重要的。而冷連軋的變形抗力模型是影響軋制力的重要因素，因此提高變形抗力模型參數(shù)的精度，能很大程度的提高軋制力模型的設(shè)定精度。

研究表明，隨著帶鋼變形量的逐漸增加，變形速率逐漸減小，在變形區(qū)出口變形速率迅速降到零，但是加工硬化程度在逐步升高，變形速率和變形量的綜合影響使變形抗力沿變形區(qū)基本保持不變，因此可采用靜態(tài)變形抗力公式計(jì)算整個(gè)變形區(qū)的變形抗力。為了確定靜態(tài)變形抗力模型中參數(shù)的最佳值，常常采用最小二乘法識(shí)別的回歸分析方法確定模型中參數(shù)的最佳值，變形抗力公式包括動(dòng)態(tài)變形抗力和靜態(tài)變形抗力。如下所示公式中，Z為自學(xué)習(xí)系數(shù)，另外兩個(gè)分別為靜態(tài)變形抗力和動(dòng)態(tài)變形抗力。

靜態(tài)變形抗力公式如下：

實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)實(shí)際的軋制數(shù)據(jù)，首先反算出靜態(tài)變形抗力，然后通過回歸分析軟件得到真實(shí)的加工硬化曲線進(jìn)行函數(shù)擬合。在擬合過程中，自動(dòng)算出m，n，C參數(shù)合適的值，同時(shí)得到擬合的曲線，只需要把新生成的參數(shù)放到對(duì)應(yīng)的變形抗力模型表中，如果偏差很大需要調(diào)整該鋼種的家族，防止影響相同家族的其他鋼種，同時(shí)把新生成的變形抗力參數(shù)放到變形抗力模型參數(shù)表，這樣就得到公式中的變形抗力參數(shù)。為此選取鋼種DC01進(jìn)行實(shí)際軋制試驗(yàn)。

選取DC01鋼種軋制優(yōu)化其變形抗力模型參數(shù)。帶鋼經(jīng)過鹽酸酸洗，酸洗溫度一般控制在80℃左右，工藝段速度控制在180m/min，分別采用50%，60%，70%三種不同的壓下率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)軋制，下圖為實(shí)際的軋制力數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)對(duì)比圖。

圖1 實(shí)際的軋制力數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)對(duì)比圖

在回歸軟件的配置文件中輸入實(shí)驗(yàn)的鋼種DC01，寬度1250mm、入口厚度4.5mm、出口厚度0.8mm，對(duì)應(yīng)鋼種的家族3，輸入軋制數(shù)據(jù)采集的起止時(shí)間，選擇是高速軋制還是低速軋制等，保存后運(yùn)行回歸工具進(jìn)行回歸。

下圖是回歸計(jì)算運(yùn)行結(jié)果、理論計(jì)算和實(shí)際變形抗力曲線對(duì)比圖，從圖中可以很明顯的看出一架的變形抗力與實(shí)際變形抗力比較的接近，但是2架以后的變形抗力的計(jì)算值和實(shí)際的變形抗力逐漸的偏離，非常明顯設(shè)定值比實(shí)際的要偏小，偏差量在9.1%。

圖2 回歸計(jì)算運(yùn)行結(jié)果、理論計(jì)算和實(shí)際變形抗力曲線對(duì)比圖

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析回歸后重新優(yōu)化變形抗力參數(shù)。優(yōu)化模型參數(shù)后，再次軋相同規(guī)格的鋼種DC01，進(jìn)行回歸分析驗(yàn)證，實(shí)際的變形抗力曲線與設(shè)定的基本完全擬合，偏差量可以控制在5%以內(nèi)。

下圖是模型參數(shù)優(yōu)化后實(shí)際軋制力和設(shè)定軋制力的對(duì)比圖，規(guī)格為4.5mm*1250mm，可以很明顯的看出設(shè)定與實(shí)際的基本一樣，總體偏差控制在5%以內(nèi)。

圖3 模型參數(shù)優(yōu)化后實(shí)際軋制力和設(shè)定軋制力的對(duì)比圖

根據(jù)實(shí)際的反饋數(shù)據(jù)和模型優(yōu)化后軋制數(shù)據(jù)對(duì)比分析，該規(guī)格4.5mm*1250mm在生產(chǎn)中軋制力偏差都在要求的精度范圍內(nèi)，保證了頭尾的厚度及板形的控制精度，所以我們的理論預(yù)期與優(yōu)化后實(shí)際的反饋結(jié)果基本吻合，達(dá)到了預(yù)期的效果。

優(yōu)化模型參數(shù)后，繼續(xù)對(duì)近期生產(chǎn)的DC01鋼種進(jìn)行跟蹤，并進(jìn)行了變形抗力曲線的回歸，設(shè)定值和實(shí)際值基本重合，偏差量在5%以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的效果。但由于靜態(tài)變形抗力模型是理論的計(jì)算方法，不同組織和化學(xué)成分的鋼種加工硬化程度以及摩擦力計(jì)算不可能與軋制力公式計(jì)算的完全吻合，因此為了盡可能提高軋制力的計(jì)算精度，還需要通過如下措施進(jìn)一步提高：①各架軋機(jī)軋制力自學(xué)習(xí)。②優(yōu)化預(yù)測入口厚度自學(xué)習(xí)。③調(diào)節(jié)各架軋機(jī)軋制力補(bǔ)償系數(shù)。

通過回歸的方法優(yōu)化變形抗力模型，提高軋制力模型的設(shè)定精度。利用回歸軟件，可以快速的優(yōu)化模型表中的各個(gè)鋼種，尤其新鋼種。軋制力及入口厚度自學(xué)習(xí)功能的投入，更進(jìn)一步的提高了軋制力模型的設(shè)定精度。

2.2 高強(qiáng)鋼模型研究及優(yōu)化

通過先后對(duì)TRIP780、PHS1800、DP780、DP980等多個(gè)常年影響軋機(jī)板形的鋼種進(jìn)行了外委的加工硬化曲線測定，按照測定完的加工硬化曲線，錄入軋機(jī)進(jìn)行優(yōu)化后，整個(gè)板形得到了極大地提升。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)在軋機(jī)的鋼種家族分類，根據(jù)實(shí)際的軋制力和機(jī)架分布，進(jìn)行了模擬計(jì)算。通過使用程序和根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際反饋數(shù)據(jù)和最小二乘法，可以得到實(shí)際回歸的應(yīng)力應(yīng)變曲線，然后再通過應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)比來進(jìn)行鋼種的家族分類。通過軋機(jī)家族的分類優(yōu)化后，整個(gè)軋制過程變得更加穩(wěn)定，板形控制更加良好。改善后特別是高強(qiáng)鋼（屈服強(qiáng)度大于400MPa），軋制穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步的提升，既保證了高強(qiáng)鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定性，同時(shí)高強(qiáng)鋼的產(chǎn)品質(zhì)量也得到了進(jìn)一步的提升。

2.3 動(dòng)態(tài)變規(guī)格系統(tǒng)補(bǔ)償研究及優(yōu)化

由于外方設(shè)計(jì)時(shí)2#、3#架軋機(jī)出口無流量AGC，因此易造成帶鋼過焊縫時(shí)產(chǎn)生厚度波動(dòng)及板形不良。通過增加優(yōu)化S4 MONITOR AGC，減少S2#、S3#架出口過焊縫時(shí)厚度波動(dòng)帶來的5機(jī)架出口帶鋼板形不受控；過焊縫時(shí)，產(chǎn)生S1架出口板形波動(dòng)的擾動(dòng)進(jìn)行分析，原程序在原料厚度有偏差時(shí)相應(yīng)速度較慢，通過縮短S1 MASS FLOW AGC相應(yīng)時(shí)間，減少擾動(dòng)對(duì)1架出口板形和厚度的影響。

2.4 軋制過程潤滑效果研究與改善

在軋制B250鋼種及其他高強(qiáng)鋼時(shí)，S4架在軋制400t～500t時(shí)出現(xiàn)前滑不足的情況。通過優(yōu)化S2～S4機(jī)架乳化液工作輥潤滑噴嘴（A噴嘴）噴射壓力，提高S2～S4架工作輥潤滑效果，改善軋輥熱凸度，降低了由于潤滑效果不足造成的劃傷及升降速帶來的板形不良變化。

2.5 優(yōu)化一級(jí)板形控制程序

由于外方設(shè)計(jì)時(shí)S2、S3架軋機(jī)出口無流量AGC，因此易造成帶鋼升降速時(shí)S2、S3架出口產(chǎn)生厚度波動(dòng)及板形不良，S4、S5消除厚度波動(dòng)時(shí)相應(yīng)時(shí)間滯后。通過增加S5和S4出口厚度偏差采集程序，縮短S4架厚度波動(dòng)響應(yīng)滯后時(shí)間，提高S5架厚度控制精度。通過增加新程序控制，S4、S5架出口厚度波動(dòng)在軋機(jī)升降速時(shí)厚度精度可以控制在10μm。

2.6 跟蹤原料情況，進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化

選取浪形缺陷較為嚴(yán)重的兩個(gè)鋼種DC01與SPCC，選取酸軋機(jī)組生產(chǎn)時(shí)切邊和不切邊情況分別進(jìn)行測試，酸軋切邊后鋼卷無明顯浪形缺陷，而不切邊存在較為嚴(yán)重的邊浪。同時(shí)在酸軋入口對(duì)這些鋼卷進(jìn)行取樣。使用千分尺測量板坯樣本斷面上厚度，繪制板坯輪廓曲線，根據(jù)測量結(jié)果分析排除浪形缺陷由熱軋軋輥磨損造成。

圖4 鋼卷斷面厚度測量值 單位：mm

取得熱軋來料厚度、凸度和溫度等數(shù)據(jù)，結(jié)合是否切邊對(duì)浪形缺陷嚴(yán)重程度的影響，分析造成板形缺陷的原因?yàn)闊彳堒堉七^程中，終軋溫度最邊部相對(duì)中部溫降較快。調(diào)整軋機(jī)負(fù)荷分配，降低F1分配使F2負(fù)荷最大且后機(jī)架呈逐步遞減。優(yōu)化彎輥力初始設(shè)定，將F1～F4彎輥力初始設(shè)定值由相同值修改為根據(jù)軋制力大小設(shè)定。通過降低F5單位軋制力對(duì)板形進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際情況將F5單位軋制力由6KN降低0.5KN～3.5KN，通過現(xiàn)場實(shí)踐證明此方式效果明顯。

3 結(jié)語

通過對(duì)軋機(jī)變形抗力模型、高強(qiáng)鋼模型優(yōu)化；并對(duì)軋制過程潤滑效果研究與改善板形；同時(shí)研究了原料板形對(duì)軋后板形影響及優(yōu)化措施。目前酸軋機(jī)組板型雙邊浪小于12I，單邊浪小于10I，極大的改善了酸軋機(jī)組板形不良的情況，為企業(yè)創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。