萊鋼1 500 mm冷軋帶鋼平整軋制工藝實踐

劉化軍，王春剛，康華偉

（萊蕪鋼鐵集團有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

生產技術

萊鋼1 500 mm冷軋帶鋼平整軋制工藝實踐

劉化軍，王春剛，康華偉

（萊蕪鋼鐵集團有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

介紹了萊鋼1 500 mm單機架四輥平整機組的設備組成、控制系統以及平整生產模式。通過對平整延伸率自動控制系統（AEC系統）和分段張力控制系統進行分析，在工藝參數的設置、系統控制的優化、生產模式的選擇等方面做到有效控制，從而提高了平整延伸率的控制精度35%，確保了平整后產品力學性能與表面質量的穩定性，產量提高了26%。

冷軋帶鋼；平整機；平整軋制；延伸率；張力

在冷軋板帶生產工序中，平整處理占有重要地位。1 500 mm單機架平整機組作為萊鋼板帶廠冷軋生產線的重要設備，主要是對冷軋退火卷和熱軋酸洗卷進行平整軋制。平整工序不僅能消除冷軋帶鋼退火后的屈服平臺，提高其力學性能，改善帶鋼平直度，還通過工作輥的磨輥加工和毛化處理，使帶鋼表面呈現出不同粗糙度的表面（毛面或麻面），為下一步深沖和涂鍍加工打下基礎。此外，平整工序改善帶鋼厚度精度，并能夠消除輕微的表面缺陷。

1 平整機組設備組成

萊鋼1 500 mm平整機組為單機架四輥平整機，主要由開卷機、入口S輥（上下張力輥）、入口測張輥、防皺輥、主機、防顫輥、出口測張輥、出口S輥（上下張力輥）、卷取機組成，見圖1。生產規模為40萬t/a，代表鋼號有CQ、DQ、DDQ/EDDQ、HSS等，主要參數為：工作輥直徑Φ480～Φ430 mm；支撐輥直徑Φ 1 200～Φ1 100 mm；最大軋制壓力12 000 kN；最大平整速度1 000 m/min；最大延伸率3%。

圖1 萊鋼1 500 mm單機架四輥平整機設備組成

平整機的設備組成與冷軋機基本相同，但是平整機又有自身的一些特點：

1）驅動方式。軋機一般采用上下工作輥雙驅動，而此平整機采用下工作輥交流單電機傳動，上工作輥的速度可隨鋼帶運動速度的變化而變化，平整過程平穩，帶鋼表面質量好。由于平整軋制的壓下量較小，力矩在上下輥分配不均的問題很敏感，如一對工作輥直徑稍微失配，必將在其中的一根連接軸中產生很高的扭矩，并容易出現打滑和振動現象，從而影響帶鋼表面質量，加劇軋輥磨損。

2）軋輥直徑。平整機的軋輥直徑比較大（Φ 480 mm），這是由于平整時延伸率較小，軋制壓力很小，幾乎看不出軋輥直徑對帶鋼的加工性能有影響，而對提高帶鋼平直度有利。

3）入口出口設S形張力輥。為了保證平整生產的張力穩定和改善帶鋼質量，要求盡可能大的張力，但較大的開卷張力會使鋼卷層間滑動而劃傷表面。為了適應薄鋼帶的平整，平整機前機后設定了S形張力輥，用于調整張力大小，實現帶鋼張力的分段控制。對于厚度大于1.1 mm的鋼帶，直接通過入、出口張力輥的上輥，此時為轉向輥工作方式；對于厚度小于1.1 mm的薄鋼帶，必須通過入、出口張力輥的上下輥，此時為S輥工作方式。

4）防皺輥與防顫輥。對于寬而薄的鋼帶，為了防止鋼帶平整折皺和顫動，在平整機入、出口處分別設置了防皺輥和防顫輥，工作時通過液壓缸抬起，在平整機附近的較小區域內形成穩定的張力區，從而防止了帶鋼起皺褶和高速運行中的顫動，保證平整質量。

2 平整機組控制系統

萊鋼1 500 mm平整機組采用兩級計算機（PLC）控制，有液壓壓下自動控制（恒壓力控制和位置控制）、工作輥正負彎輥控制、張力自動控制、平整延伸率自動控制系統以及自動對中系統。下面重點對張力及延伸率控制系統進行分析。

2.1 張力控制系統

為了保證平整生產的張力穩定和改善帶鋼質量，要求有盡可能大的帶鋼張力。若沒有S張力輥，則無法實現帶鋼張力的分段控制，較大的開卷張力會使鋼卷層間滑動而劃傷表面；同時，較大的卷取張力又會造成帶鋼塌卷。所以平整機采用了入、出口S張力輥，使帶鋼呈S形走向，從而實現了分段張力控制，見圖2。

圖2 單機架平整機組張力分段控制圖

根據平整工藝對張力的要求：T1∶T2∶T3∶T4=1∶（1.7～1.9）∶（2.1～2.3）∶1.2，一般情況下出口各段張力較入口相應各段張力增大約15%，其中按上S輥為60%、下輥為40%進行分配。本平整機組的各段張力分布范圍見表1。

表1 平整機組各張力設置范圍

張力的計算公式為：

式中：T為鋼帶張力，kN；KM為電機常數；Φ為電機勵磁磁通，Wb；I為電機電樞電流，A；D為鋼卷或輥筒直徑，mm。

2.2 延伸率自動控制系統

延伸率是平整軋制過程中最重要的工藝參數，是平整機最終的控制目標之一。延伸率應控制在既能消除屈服平臺，又不產生加工硬化的范圍內，穩定的延伸率控制是保證帶鋼質量的重要條件，所以在平整時要準確地測量出延伸率。常用的延伸率檢測方法有轉速檢測器方式和激光測速儀方式兩種。

1）轉速檢測器方法。通過安裝在平整機組入、出口張力輥上輥的轉速檢測器，檢測出軋輥入、出口上S輥的轉動脈沖數，來測得實際延伸率。這種方法的缺點是張力輥的磨損、帶鋼與張力輥之間的滑動等會直接引起測量誤差，且當帶鋼停止平整時就不能測量了。此方法的延伸率計算公式為：

式中：δ為平整帶鋼伸長率；L1，L0分別為平整前、后帶鋼長度；P1，P2分別為入口側、出口側檢測脈沖數。

2）激光測速儀方法。通過安裝在平整機組入、出口側的激光測速儀，可檢測軋機出、入口帶鋼速度實際值，并根據該速度計算實際延伸率。這種方法的缺點是激光測速儀器在帶鋼高速運行時容易振動，或者在濕平整時油霧容易遮擋儀器，從而導致激光測速儀測量不準或產生假信號，這現象一旦發生則后果相當嚴重。此方法的實際延伸率計算公式為：

式中Vex，Ven分別為激光測速儀系統測得的出、入口帶鋼速度。

萊鋼板帶廠主要生產0.2～2.5 mm冷軋卷。從理論上講，平整1.0 mm以上的鋼帶，采用軋制力方式控制延伸率效果較好，但實際中當軋制力過大時，軋制力波動大且不穩定，將出現鋼帶輥印、浪形、擦劃傷等質量問題，所以過大的軋制力雖然能使延伸率達到標準，但對鋼帶質量不利。因此，必須通過控制張力來解決這個問題。平整機的入、出口段的最大張力均為40 kN，不僅適應于厚度1.0 mm以下的鋼帶延伸率拉伸，而且對于厚度1.0 mm以上的鋼帶延伸率也能起到較好的補償作用。通過軋制力與張力或速度的綜合控制，能提高延伸率的控制精度。針對不同操作方式，延伸率調節手段也不一樣，其調節方法見表2。每一種材質和規格的鋼帶都要求一定的延伸率，同一規格材質的鋼帶要求延伸率恒定，其數值可參考表3。

表2 平整延伸率的調節方法

表3 冷軋帶鋼的平整延伸率規定%

3 平整生產模式

萊鋼1 500 mm平整機組具備干、濕平整兩種生產模式。機組帶有工作輥、支撐輥清理裝置以及除塵系統，以供干平整工作模式下將輥子表面臟物清理并吸掉；同時帶有噴射梁、吹掃梁以及除油霧系統，以供濕平整工作模式下將帶鋼表面粘附的一些鐵、碳之類的臟物清洗掉并吸除。通過以上手段從而避免了這些臟物在干平整時飛起或粘附在軋輥表面上而影響帶鋼的表面質量。如何選擇這兩種平整工藝，要看生產者追求的最終目標。對于生產那些要求延伸率波動極小，而且對表面粗糙度復制率要求很高的產品，應采用干平整工藝。反之，在許可的情況下應盡量采用濕平整工藝，因為濕平整有利于更好地改善帶鋼表面質量、提高防銹能力、延長軋輥使用壽命、降低軋制力和提高平整率。本機組平整液濃度2%左右，因為濃度太低容易使帶鋼表面銹蝕，而太高則容易引起平整液斑跡缺陷。干、濕平整工藝比較見表4。

4 結語

通過對萊鋼1 500 mm單機架四輥平整機設備和工藝的分析，在工藝參數的設置、系統控制的優化、生產模式的選擇等方面做到有效控制，大從而幅提升了平整生產效率與延伸率控制精度，產量提高了26%，延伸率控制精度提高了35%，有效改善了平整后產品的質量。

表4 干平整與濕平整工藝比較（單機架平整機）

［1］林斌.平整機張力控制系統的改造［J］.南方金屬，2004（8）：27-29.

［2］張曉偉.冷軋帶鋼的平整軋制［J］.一重技術，2005（5）：7-12.

［3］趙家駿，魏立群.冷軋帶鋼生產問答［M］.北京：冶金工業出版社，2007.

Practiceof 1500mmCold-Rolled Strip Steel Leveling Rolling Process in Laiwu Steel

LIU Huajun,WANG Chungang,KANG Huawei
（The Plate-strip Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

This paper describes 1 500 mm single rack equipment with four roller leveling,leveling control system and production patterns in Laiwu Steel.By the analying for automatic control system of leveling extension ratio(AEC)and segmentation of tension control system and effectively controlling in the setting of process parameters,control system optimization,production mode of selection,so as to improve the control precision of elongation,ensure the stability of mechanical properties and surface quality of the product after the leveling,the production increased by 26%,the elongation control precision increased by 35%.

cold-rolled strip;mill;leveling rolling;elongation;tension

TG335.5+5

B

1004-4620（2014）03-0015-03

2014-03-26

劉化軍，男，1972年生，1995年畢業于沈陽工業專科學校熱工專業。現為萊鋼板帶廠車間主任，工程師，從事冷軋卷罩式爐退火及平整拉矯技術工作。