本鋼2300 mm熱軋生產線薄規格軋制技術優化

供稿|張海賓，孫開宇 / ZHANG Hai-Bin, SUN Kai-Yu

作者單位：本鋼板材股份有限公司熱連軋廠，遼寧 本溪 117000

目前受國內鋼鐵行業遇冷、鋼材產量飽和、國內外鋼鐵企業盈利空間下降等影響，業內大多數企業處于微利或虧損狀態。因此，如何降低生產經營成本、提高經濟效益成為鋼鐵廠的主要目標，其中生產薄規格產品就是有效措施之一，也是衡量一個企業生產技術水平的主要指標[1，2]。1.5~1.6、1.7~1.9、2.0 mm薄規格產品比同鋼種3.5 mm厚度規格噸鋼利潤分別增加200、100、50元/t。

本鋼2300 mm生產線是繼本鋼1700 mm、1880 mm生產線之后的又一條技術含量極高的熱軋生產線，軋線工藝及機械供應商是德國SMS公司，電氣部分由TMEIC設計。過程自動化控制系統包括一級控制、二級控制和數學模型，由TMEIC公司提供。該生產線引進了國外先進的軋鋼技術，采用了世界一流的工藝設備。整個生產工藝流程如圖1所示。

存在的問題

雖然薄規格的噸鋼價格較高，但是薄規格產品軋制時，極易在帶鋼頭部發生軋破、軋碎，在帶鋼尾部發生甩尾等問題，并使后續生產的帶鋼產生硌印、卡鋼的幾率大大增加[3，4]。以上軋制不穩定的情況對薄規格產品，特別是極限規格產品批量組織生產帶來困難，而且對各項工藝指標(終軋溫度、平直度、凸度等)的控制產生影響，使帶鋼內部組織產生不一致，導致產品性能和尺寸精度不合格，影響正常的交貨周期。

本鋼2300 mm線生產的薄規格(≤2.75 mm)占每月總產量的24.8%左右，其中厚度≤2.0 mm的薄規格產品每月有4萬t左右。因此，解決薄規格生產的不穩定問題已迫在眉睫，需加大力度進行研究，優化生產組織，提高控制水平。

圖1 本鋼2300 mm生產工藝流程

薄規格熱軋板軋制技術優化

合理安排軋制計劃

合理安排軋制計劃是整條生產線生產順行的基礎，在本鋼2300 mm線，同一軋制周期安排同鋼質或強度級別相差較小的鋼種的軋制。對軋制厚度≤2.0 mm的薄規格鋼，過渡料安排在12~15塊，這樣不僅可以保證燙輥效果，同時還可以對鋼坯進行充分加熱，保證加熱質量。軋制厚度2.0~2.75 mm的薄規格鋼，厚度在0.25~0.5 mm之間為宜；軋制厚度≤2.0 mm的薄規格，厚度在0.2 mm以內較為合適，薄規格工作輥軋制公里數限制在50 km以內。為了確保板形良好，防止軋輥上磨損出“貓耳形”，使后續帶鋼軋制時產生邊浪，本鋼2300 mm線嚴格杜絕逆寬軋制，控制每個換輥周期內的同寬帶鋼軋制塊數不超過40塊。

合理控制軋制節奏，禁止帶鋼在精軋入口處游動。由于薄規格的中間坯也相應較薄，一旦發生游動容易導致帶鋼進精軋溫度下降，每游動一次，會降溫20~30℃左右，嚴重影響帶鋼尾部軋制，使得發生尾部軋斷和甩尾的幾率大幅增加。

優化加熱工藝

通過優化本鋼2300 mm線加熱爐的工藝制度，調整原有的三段燒鋼理念，將預熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段燒嘴全部投入使用，改造升級加熱爐，進一步優化二級模型燒鋼模式，提高板坯裝爐溫度使加熱爐出鋼板坯溫度大幅提高，板坯在爐時間減少，燒損降低，產品成材率提高。特別是軋制薄規格時，提高預熱段爐膛溫度可有效保證坯料加熱的均勻性。表1所示為優化后各段爐膛溫度設定。

表1 本鋼2300 mm線加熱爐爐膛溫度

優化穿帶速度與軋制速度

穿帶后帶鋼頭部溫度偏低，導致帶鋼頭部軋破、軋碎幾率增加，不利于帶鋼穿帶。因此，適當提高帶鋼穿帶速度，可有效提高帶鋼頭部終軋溫度，有利于帶鋼穿帶的穩定性。根據軋制數據統計，將帶鋼穿帶速度從11.0 m/s調整到11.5 m/s后，帶鋼頭部溫度能夠達到850℃左右，終軋溫度的目標溫度在上下公差線內，保證了帶鋼頭部穩定穿帶。對于薄規格帶鋼在軋制過程中，不僅要考慮到帶鋼頭部溫度還要關注帶鋼終軋溫度和中間坯尾部降溫的問題。因此，應適當提升軋制速度，防止因尾部溫度過低導致甩尾或軋破。

優化板形控制

輥形是板形控制諸因素中最活躍、最積極的因素[5]。由于高速鋼工作輥具有輥面摩擦系數大、熱膨脹系數和熱凸度比高鉻鐵軋輥大的特點，使軋制力大約增加10%~20%，導致板形變化程度較大，軋制時板形變化不穩定。通過高速鋼輥和高鉻鐵輥的輥形和輥溫數據收集，得出高速鋼輥的熱膨脹系數應為高鉻鐵輥的1.4倍，進而在二級模型中進行優化，優化后使用高速鋼輥軋制時產生的帶鋼頭部軋破軋碎現象明顯降低。同時為了進一步改善板形穩定性，將竄輥模型進行優化，達到機架間比例凸度改變量的最優分配，利用精軋F1-F4機架來完成帶鋼凸度控制過程，盡量減小精軋F5-F7機架軋制前后比例凸度變化，避免造成平直度浪形，從而提高帶鋼在F5-F7機架間穿帶的穩定性。

軋制力參數優化

本鋼2300 mm線在軋制厚度為1.48 mm的薄規格時，同時使用4架高速鋼軋輥，模型計算設定的軋制力與實際軋制力相差較大導致AGC調整異常，并且在F3-F4機架產生“震蕩”現象。根據上述現象對精軋負荷進行優化調整，利用F1、F2道次溫度高的特點，相對增加精軋前兩架的軋制力和負荷，同時相應減小F3、F4機架軋制負荷。通過調整后軋制力設定異常情況消失，精軋F1-F4軋制穩定，共振區間消失。圖2為軋制SPHC 1.48×1250mm規格時，F3軋制力實時曲線。通過對比觀察可以看出，優化后軋制力和輥縫更加平穩，有利于軋制的穩定順行。

對內折缺陷的優化控制

在軋制薄規格時由于帶鋼穿帶速度較大且頭部重量相對較輕，帶鋼頭部出F7后高速前行，稍有翹起就會在空氣阻力的作用下發生翻頭，進而在經過卷取機夾送輥處產生內折缺陷。針對軋制薄規格和極限規格時易產生內折缺陷的原因，一方面適當提高上輥咬入角，減少F7負荷，優化F7彎輥力，防止帶鋼翹頭；另一方面盡量安排在支撐輥較好周期，避免由于在支撐輥周期末軋制薄規格使帶鋼凸度較大，造成出F7翹頭較嚴重，進而導致內折。

圖2 本鋼2300 mm線F3軋制力曲線優化對比圖

優化效果

(1) 軋制目標厚度≤2.75 mm的薄規格不穩定率平均為0.13%，比優化前下降0.48%。軋制目標厚度≤2.0 mm的薄規格不穩定率平均為0.442%，比優化前下降2.898 %。

(2) 薄規格成材率比優化前提高0.24%；非計劃換輥次數平均每月降低4次。

(3) 通過優化對各鋼種的極限規格進行了相應拓展，如表2所示。

結束語

通過合理安排軋制計劃、優化加熱工藝、提升出爐溫度、將軋制速度提升0.5 m/s、以及優化軋機負荷和彎輥力等措施，提升板形控制，確保本鋼2300 mm線在軋制極限規格時軋制穩定，擴展品種鋼規格范圍。

(1) 升級加熱爐，使得加熱爐的燒鋼能力得到進一步的提高，同時進一步降低了煤氣單耗和氧化燒損，提高了加熱質量。

表2 本鋼2300 mm線極限規格拓展表

攝影 楊 棟