冷連軋帶鋼開腔分析與改進

許允超

(馬鋼股份公司 安徽馬鞍山 243000)

某鋼廠冷連軋生產線于2007年9月份正式投產,軋機采用日立5機架六輥UCM 軋機,設計能力211.10 萬噸/年,產品定位高檔家電板與汽車板。冷連軋開腔是指軋制過程帶鋼出現褶皺,嚴重帶鋼中部破裂斷帶。軋制開腔易損傷軋輥,使后續生產帶鋼產生斜條狀輥印,如不及時發現并停機換輥,會導致批量輥印缺陷卷,對生產效率及成材率帶來不小的損失[1-3]。本文重點介紹本產線常見開腔產生原因及相應措施。

1 開腔情況介紹及產生原因

開腔本質是帶鋼跑偏導致褶皺或軋裂,其中張力丟失、板形難控制、帶鋼鐮刀彎跑偏是主要原因。軋制開腔主要集中在啟動過程及過焊縫過程中。冷連軋生產中常導致開腔的情況主要有以下幾種。

1.1 啟動過程開腔

啟動過程開腔主要集中在大壓下量、薄規格、高強鋼、磷化鋼,主要是啟動過程板形較難控制。啟動過程板形控制困難是冷連軋啟動過程不能自動啟動的關鍵,啟動過程需要人工參與板形控制。尤其是磷化鋼或高強鋼在1-4機架鍍鉻輥啟動過程中,升速時前滑值波動大,張力控制失穩導致帶鋼跑偏或板形失控。

以某一次生產磷化鋼1-5機架使用鍍鉻輥啟動過程的開腔分析為例,趨勢圖如圖1。在啟動過程中,隨著速度提升,前滑值波動較大使張力波動大,ATR 調整張力輥縫輸出量較大,使軋制力上升400噸左右,軋制力上升使板形惡化無法有效控制,進而導致軋裂開腔。

圖1 開腔過程軋軋制參數趨勢

啟動過程中常參照張力偏差調整調平值,張力偏差是啟動過程中重點參照的參數之一,啟動過程板形變化大帶鋼易跑偏,導致張力偏差較大,需要操作調整調平值將張力偏差值調整到合理分范圍內,準確的張力偏差是啟動過程重要參考數據,張力偏差異常需要根據現場跟蹤板形,根據板形情況調整調平值。

1.2 過焊縫開腔

過焊縫開腔主要在焊縫前后3米內帶鋼褶皺或軋裂。過焊縫開腔主要集中在規格跳變較大的情況。過焊縫開腔帶鋼形貌如圖2所示。常導致開腔的主要有以下幾種:

圖2 過焊縫軋制開腔帶鋼形貌

1.2.1 動態變規格過程(FGC)參數跳變大

式中ΔSi:FGC 輥縫變化量;PCi:下一卷軋制力計算值;hCi:下一卷出口厚度;PAi:上一卷軋制力計算值;hAi:上一卷出口厚度;Ki:軋機剛度;

FGC過程參數跳變大主要是鋼種規格跳變大導致輥縫跳變大、竄輥跳變大、張力跳變大、彎輥力跳變大[4]。輥縫跳變大是來料強度及規格跳變大導致前后兩卷軋制力跳變大造成,FGC 輥縫跳變量計算見式1,前后兩卷軋制力跳變大,軋制過程張力波動大,導致過焊縫過程失穩,使帶鋼跑偏、板形難以控制,一般過焊縫變規格輥縫變化超過500微米軋機就影響穩定過渡。竄輥跳變大主要是前后兩卷寬度跳變大,竄輥余量不能及時調整到位,竄輥余量偏大容易產生邊浪,偏小容易產生中浪,竄輥量太大,各機架竄輥不一致問題會更加突出,使板形變差。張力跳變大不利于過焊縫變規格張力的快速命中,容易出現張力波動,輥縫ATR 易導致軋制力上升影響板形控制。本機組彎輥力范圍工作輥-30-60 t,中間輥0-80 t,彎輥力跳變主要是目前機組彎輥力控制采用自學習,隨著四班調整彎輥控制板形,使有些跳變彎輥力跳變較大,導致設定彎輥力不利于實際板形控制。

1.2.2 軋機設備精度異常

軋機設備精度是支撐軋制穩定的關鍵因素,影響開腔的主要有以下幾點。

1.2.2.1 張力計與調平值異常

張力計異常導致張力顯示異?；驈埩ζ町惓?。實際張力與顯示張力不符導致張力控制異常,高強鋼生產過程中跑偏,實際張力未到達設定值。張力偏差異常,根據張力偏差調整調平值會使實際帶鋼跑偏,同一軋輥周期,軋制過程調平值調整不易過大,如果調整調平值不能有效控制張力偏差,應降速確認機架間實際板形,根據實際板形進行調整。

1.2.2.2 剪前夾送輥兩側壓力不一致

剪前夾送輥是過焊縫飛剪剪切前加持帶鋼,保證帶鋼順利剪切分卷,一般是焊縫進入三機架后夾送輥開始投入使用,生產中發現有些開腔卷卷取后外圈7圈左右帶鋼開始跑偏。利用停機時間檢查兩側夾送輥壓力,通過試紙顏色的深淺及長短可見兩側壓力相差較大,如圖3,剪前夾送輥使用中兩側壓力不一致將帶鋼帶偏導致開腔。

圖3 剪前夾送輥兩側壓力試紙靜態測試

1.2.2.3 竄輥速度不一致

各機架竄輥速度不一致常見為1-2架竄輥速度偏慢,帶鋼焊縫已到5架,且4-5機架竄輥已完成,1-2機架還在竄輥中,不利于焊縫前后板形控制。另外上下中間輥竄輥速度明顯不一致,會影響到工作輥身的軋制力分布,間接影響到輥縫形狀,導致帶鋼跑偏。

1.2.2.4 焊接對中較差

焊接對中較差相當于焊縫位置人造鐮刀彎,易導致帶鋼在焊縫位置跑偏。

1.2.3 來料影響

來料影響主要集中在熱軋來料板形異常、鐮刀彎、來料性能波動等,如DP800高強雙相鋼頭尾軋制力與中間帶鋼相差10%以上,軋制力波動易導致板形變化,不利于生產穩定,來料頭尾板形及鐮刀彎會加劇在冷軋過程中板形惡化與帶鋼跑偏,進而導致開腔。

2 采取措施

2.1 啟動過程控制優化

針對啟動過程容易開腔的鋼種、規格,啟動過程需要在易開腔機架現場根據實際板形調整調平值,防止因張力偏差異?？刂普{平造成帶鋼跑偏。

難啟動鋼種規格可采用二次啟動,即啟動分兩次進行,先根據目標壓下的60%左右來設定出口厚度,啟動軋制等出口板形穩定厚度停機,再將出口厚度設定為計劃厚度設啟動軋制,可有效提高啟動軋制穩定性。

針對1-4機架鍍鉻輥啟動前滑值導致軋制力上升應優化計劃排程,應增加其他鋼種過渡,避免磷化鋼、高強鋼作為鍍鉻輥生產啟動卷。

2.2 提高軋機設備精度

剪前加送輥兩側受力不均勻,調整兩側氣缸及帶鋼水平,確保兩側壓力一致,避免帶偏帶鋼。提高張力偏差測量精度,張力計利用檢修定期測量調整,確保張力偏差反應正常生產情況,避免因張力偏差異常導致操作誤調整,進而導致帶鋼跑偏斷帶。監控兩側液壓缸調平值,確保軋機校零后兩側液壓缸水平偏差應控制在0.5 mm 以內,調平值異常需要檢查軋機兩側液壓缸高度及軋輥楔形控制,關注斜鍥及階梯塊是否有異物。生產過程中一套軋輥使用周期內調平不易調整過多,根據張力偏差調整調平值應少量多次,張力偏差持續偏大應確認機架間實際板形在進行調整。竄輥速度應保證各機架竄輥速度一致,避免各機架不一致造成過焊縫過程中板形惡化跑偏。提高焊機對中,發現對中異常及時檢查修復。

2.3 優化工藝參數,提高FGC穩定性

提高軋制模型計算精度,避免軋制力計算偏差導致輥縫控制異常。優化彎輥力設定,冷連軋生產過程應根據現場板形調整情況,優化各組彎輥力設定,去除彎輥力自學習,避免四班彎輥力調整習慣不一導致的彎輥力差異。

優化拉矯機工作工藝參數,提高拉矯能力,改善來料板形;適當提高軋機張力,減少帶鋼跑偏。優化1-2機架軋制力比,高強鋼使第一機架與第二機架軋制力比控制在95%-110%之間,避免1機架負荷過大,便于帶鋼進入軋機,減少1-2機架軋制跑偏。優化控制總壓下率,針對常出現開腔鋼種適當降低壓下率,尤其是高強雙相鋼,提高軋制過程穩定性。

2.4 優化計劃排程

合理分配鋼種檔位,部分鋼種如磷化鋼、雙相鋼熱軋卷屈服強度與其他強度相近鋼種的變形抗力相差較大,應選擇變形抗力相近鋼種銜接,計劃排程過程中應關注輥縫變化量,尤其是FGC 過程輥縫打開過程,輥縫跳變大使張力難以控制,進而導致跑偏。

2.5 改善頭尾來料板形

針對來料頭尾板形問題,優化來料板形,酸軋機組提高拉矯機能力,結合焊縫質量與實際板形過焊縫采用連續拉矯方式,改善頭尾板形,冷軋過程張力偏差及跑偏明顯鋼種或同批次卷,可適當增加頭尾剪切刀數。關注帶鋼尾部板形,通過調整彎輥及時調整,避免板形進一步惡化,變規格時可適當預先調整彎輥力以減小板形波動。

3 結語

冷連軋開腔長期以來一直困擾酸軋產品質量及生產穩定性。通過輥系設備精度提升、啟動過程控制優化、計劃過渡優化、工藝參數優化等方式使得軋制開腔得到了有效控制。面對現行質量與生產穩定性壓力,需從原料性能波動、設備精度管理、工藝參數過渡與控制系統升級角度進一步分析,旨在提升軋制穩定性,減少開腔發生幾率。