提升熱軋花紋板過程控制能力的優化措施

劉小軍，郭勇，劉吉，侯新華，劉峰

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

由于用戶一般對花紋板在力學性能方面不作要求，因此用于軋制花紋板的板坯多為有缺陷的不良板坯、回爐坯、掉隊坯等，也是企業消化大量不良板坯的主要渠道，從而達到降低成本增效益的目的[1-2]。扁豆形花紋板的花紋屬開口形，是目前應用最廣泛的花紋板[3]，而且在西北和疆內地區有很好的市場，因此花紋板的穩定高效生產會給企業帶來很大的經濟效益和社會效益。但是八鋼熱軋生產的薄規格花紋板豆高不足和薄規格存在浪形一直是亟待解決的難題，為此熱軋對花紋豆高不足和薄規格板形不良的問題組織了技術攻關。

2 花紋板軋制的工藝優化

2.1 花紋輥參數確定

由于花紋板對性能不作要求，因此花紋高度、成花率和紋高差就是軋制中主要考慮的質量控制因素。這3項質量控制因素主要受花紋間距、花紋底面積及花紋輥刻槽側壁傾斜角等的影響。隨著花紋間距的增大，提高了花紋的排水性，但同時也增大了表面金屬的流動性；扁豆形花紋是最普遍也是最有利于降低紋高差及提高花紋高度和成花率；花紋輥刻槽側壁傾斜角大小對紋高差和花紋板脫槽有顯著影響，其范圍一般控制在60°～115°；增大豆槽橫截面積，使得帶鋼在Z方向上延伸的阻力降低，從而降低軋制力。

因此綜合考慮，初步確定了花紋工藝參數（見圖1）：花紋長度L＝27.84mm，花紋輥刻槽側壁傾斜角γ＝70°，花紋間距t=40mm。

2.2 花紋輥輥型要求

由于在軋制花紋板時花紋輥表面與帶鋼的摩擦系數明顯大于平輥與帶鋼的摩擦。為了防止軋制過程中發生纏輥現象，軋制時將花紋輥配置在F6機架的上輥，同時采用了上壓配置，即上輥直徑大于下輥直徑。這樣，一方面在相同的角速度下，上輥線速度大于下輥的線速度，板帶在自重作用下有向下扣的趨勢，利于花紋板脫槽；另一方面減少對輥道的不均勻磨損，利于生產組織。借鑒其它單位，根據熱軋實際狀況，將花紋輥輥壓配置為上壓4～6mm。

圖1 花紋輥工藝參數

2.3 優化軋制計劃編排

花紋板軋制，成品機架的負荷較平板軋制重的多，在計劃編排方面必須考慮軋輥疲勞與花紋豆的磨損情況。同時考慮軋輥熱凸度穩定建立及規格過渡，以便實現模型的穩定，實現穩定軋制。

常規計劃編排是允許存在一定量的寬度反跳，這樣就可以把極限薄規格放置在軋輥狀態最好的約25kM軋制，但是花紋板不可以將≤2.0極限規格放在中間位置，常規可以進行平整處置而花紋板不可以，花紋板平整后豆高高度將明顯降低。表1為軋制極限薄規格2.0×1250（mm）編制的軋制計劃。

表2 花紋板2.0軋制計劃表

2.4 優化中間坯厚度

精軋末機架在軋制花紋板時的負荷遠大于軋制平板時的負荷，因此精軋上游機架的負荷比平板軋制時要小。軋制負荷的降低，導致精軋上游機架的工作輥撓曲變形程度減小，使進入花紋輥機架的板坯凸度過小，從而影響了穿帶和軋制過程中帶鋼運行的穩定性。為防止這種現象發生，可通過適當增加中間坯厚度來補償負荷。經過摸索確定2.0×1250(mm)的中間坯厚度不少于30mm。

2.5 優化精軋負荷分配

按照國家標準規定，豆高應大于或等于20%基板厚度。為保證足夠的豆高，花紋板負荷分配與平板軋制負荷分配存在明顯差別：平板軋制時，負荷分配從第一機架至最后一個機架的負荷是逐漸減小的；花紋板軋制時，對帶有花紋輥機架必須保證足夠大的壓下量，根據厚薄規格不同給予一定的范圍一般在17%～23%。根據現場經驗摸索出了≤2.5mm花紋板F5和F6機架負荷分配的關系，確保（（F5出口厚度-成品厚度）×0.8≥成品厚度基準值×0.2）F6機架的壓下率在20%～23%。

2.6 優化溫度制度

為了保證花紋能夠充滿孔型以及花紋高度能夠達標，要求有較高的終軋溫度，將終軋溫度目標值進行優化調整，由880℃調整為900℃。但是卷取溫度不能太高，否則在卷取夾送輥和助卷輥的作用下容易將花紋被壓塌，影響產品質量。為了保證終軋溫度，同時也為了防止花紋輥豆形邊緣剝落、掉肉，應在滿足工藝生產條件的前提下盡可能降低機架間冷卻水水量和強度。

2.7 層流冷卻控制系統改進

花紋板的層流冷卻系統對產品質量至關重要，主要體現在卷取外形質量。對花紋板進行了層流冷卻模式的修改，上表面開水少以減少帶水問題，提高卷取溫度的控制精度；下表面盡可能多開水，保證板形的平整，提高卷形質量和外觀表面質量。

2.8 優化卷取控制參數

花紋板在卷取過程中，要求上下夾送輥的線速度應當一致。由于輥徑不等，加之上下夾送輥偏心等特殊布置導致下夾送輥磨損量大于上夾送輥磨損量。在夾送輥使用的前期，帶鋼包繞在凸型被動輥上運行，包繞處輥對帶鋼的靜摩擦分力使帶對中行走，此時夾送輥合適的壓力范圍較大；夾送輥使用的后期，帶鋼包統在凹型被動輥上運行，包繞處輥對帶鋼的靜摩擦分力使帶鋼跑偏運行，帶鋼相對輥滑動則滑動分速度使帶鋼對中行走。此時夾送輥壓力越大，使帶鋼跑偏的靜摩擦分力越大，越容易跑偏出現面包卷?；谶@一理論基礎和實踐經驗，針對卷取的夾送輥壓力采用梯度變壓力控制：薄規格（＜3.5mm）F6穿帶后200m，將夾送輥壓力降為設定值的50%，減少夾送輥大壓力造成帶鋼橫向游動的趨勢,如圖2所示。

圖2 夾送輥壓力參數修改IBA圖

3 花紋板豆高實測

經過兩次試軋，對工藝參數進行了不斷優化調整，第一次2.0mm豆高不滿足要求，第二次調整后花紋豆高全部滿足要求，見表2。

表2 2.0mm花紋板試軋花紋豆高統計表

4 薄規格（≤2.2mm）浪形精整

圖3 平整分卷機組示意圖

隨著薄規格花紋板產量的不斷擴大，客戶對薄規格花紋板產品的板形也提出了更高的要求。為此通過優化軋制計劃確保薄規格花紋板軋制板形的合格，尋求一種類似普通鋼的平整工藝。

根據熱軋廠處理鋼卷頭部帶張力平整斷面經驗，將厚度≤2.2mm的花紋板抽取試樣進行平整的夾送張力裝置進行矯直，為了跟蹤這種方法對花紋豆高的影響，分批次試驗測量。從表3可以看出，經過圖3所示的夾送張力裝置矯直后，花紋豆高未發生明顯變化，精整后的花紋板板形明顯好轉，對初始浪形不大的花紋板，經精整后浪形可以完全消除。2017年1月起對厚度≤2.2mm花紋板全部經過上平整機組，通過卷取機前的夾送張力裝置進行矯直。

從用戶使用情況來看，沒有發生板形質量異議和花紋豆高不足的抱怨。

表3 花紋板精整測試統計表

5 結束語

在軋制花紋板過程中八鋼熱軋通過對花紋輥刻槽參數、溫度制度、精軋配輥制度、層流冷卻、卷取參數等措施的優化，并應用于生產實踐中?；y板的豆高過程控制能力得到明顯提升。通過對薄規格（≤2.2mm）花紋板精整矯直處理，將來料板形不大的浪形全部消除，提升了熱軋花紋板的質量，為企業創造了較好的經濟和社會效益。

[1] 吳國良.花紋板的軋制工藝［J］.軋鋼，1986，21（9）：35～40.

[2] 吳國良，王國棟.圓豆形花紋板軋制及變形機理的研究［J］.鋼鐵，1989，（12）：39～42.

[3] 涏王 溥.軋鋼工藝學.北京：冶金工業出版社.1981:201～310.