對熱軋板凸度控制影響因素的研究

郝軍勝 張強

摘 要：眾所周知，板形是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，板形包括板凸度、平直度和邊部形狀等。文章通過對熱軋板生產(chǎn)流程介紹，重點分析了熱軋板凸度控制措施，以期為生產(chǎn)高精度板帶材提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：熱軋板；凸度；控制；影響

1、引言

隨著AGC系統(tǒng)在板帶軋機上的普遍應(yīng)用，板帶材的縱向厚度精度得到了顯著提高，相比之下，板形和凸度問題變得日益突出。板形通常是指板帶材的平直度，凸度則是指板帶材的橫向厚差。板形理論和生產(chǎn)經(jīng)驗均表明，板帶材的凸度實質(zhì)上取決于熱軋，并直接影響著冷軋階段的板形質(zhì)量。事實上，由于凸度的遺傳性，對于冷軋而言，在獲得良好板形的同時又要求對帶材凸度做大的改變是非常空難或幾乎是不可能的。多年來的探索與實踐表明，在熱軋機上配備凸度自動測量與控制系統(tǒng)是提高板帶材凸度精度的有效途徑。隨著用戶對板帶材質(zhì)量的要求越來越高，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和成材率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力，越來越多的企業(yè)在其熱軋機上配備了凸度測量與控制系統(tǒng)，極大地提高了帶材的板形質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文重點對熱軋板凸度的控制方面展開研究。

2、控制熱軋板凸度的重要意義

板形是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，板形包括板凸度、平直度和邊部形狀等。目前熱軋產(chǎn)品主要分為供冷軋原料和商品板卷，這兩類產(chǎn)品對板凸度要求存在一定差別，為了便于帶鋼咬入，保證μm的板冷軋穿帶過程穩(wěn)定，一般冷軋料需要80～90凸度，而商品板卷的用戶出于節(jié)約材料、降低成本的考慮，一般要求板凸度越小越好。熱軋精軋機組板形控制有兩個目標(biāo)：一是保證成品機架的出口帶鋼具有理想的凸度；二是保證帶鋼的平直度。結(jié)合八鋼熱軋1750mm的工裝情況闡述凸度與平直度的關(guān)系，介紹板凸度的控制方法，對軋輥熱膨脹、軋輥磨損、軋制力、彎輥力等對板凸度的影響進行分析。

3、保持軋件平直度的條件概述

凸度是單道次的控制行為，即通過單機架的控制可實現(xiàn)需要的板凸度，但這樣會導(dǎo)致平直度指標(biāo)的超差，產(chǎn)生邊浪或中浪等，而平直度的控制是在多機架的控制行為，只有控制多機架的相對凸度變化量在一定的范圍內(nèi)才能既保證所需要的凸度，又能保證板的平直度良好。板帶精軋的前幾道次，由于軋件的寬厚比未達(dá)到一定值時，軋件存在一定的寬展，此時道次間的相對凸度波動的允許范圍較大，當(dāng)寬厚比達(dá)到一定值時，軋件不存在橫向流動，即無寬展，此時道次間的相對凸度變化值必須在一個小范圍內(nèi)波動，否則將產(chǎn)生浪形。

4、工作輥熱凸度對板凸度的影響分析

4.1帶鋼軋制過程中，支撐輥和工作輥對凸度的影響

在帶鋼軋制過程中，支撐輥和工作輥均會產(chǎn)生熱膨脹，主要的熱膨脹來自工作輥，工作輥受到軋制變形功轉(zhuǎn)換的熱量、摩擦熱、高溫軋件熱傳導(dǎo)的作用，使表面溫度升高；同時，受軋輥冷卻水、空氣冷卻的影響，軋輥表面溫度下降。

由于軋輥中部受邊部的熱影響而使中部的熱傳導(dǎo)較邊部慢，同時軋件中部較邊部的溫度高而導(dǎo)致的軋件向軋輥不同部位熱傳導(dǎo)的差異造成工作輥的中部溫度高于邊部溫度，必然導(dǎo)致工作輥中部熱膨脹大于邊部，產(chǎn)生熱凸度，其直接影響到有載輥縫的形狀，造成軋件凸度的變化。

機架越接近成品，軋制力的分配越小，同時軋件的溫度越來越低，熱傳導(dǎo)能力下降，造成工作輥的熱凸度在精軋的各機架間是不完全相同的，通常呈現(xiàn)熱凸度逐漸減少的趨勢。因此如何合理控制運用熱凸度是生產(chǎn)中需注意的問題。熱凸度的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中能被合理運用，對控制板凸度是有益的，當(dāng)支撐輥或工作輥的使用中后期，熱凸度能彌補因軋輥磨損而造成的凹型，這在完全使用正彎輥能力仍無法控制凸度的情況下不失為一個補救，對于新?lián)Q輥的情況就相反，熱凸度可能會在彎輥力完全卸載（保留必要的平衡力）的情況下產(chǎn)生中浪，此時應(yīng)在工作輥的冷卻裝置上考慮一組調(diào)節(jié)集管，專門控制工作輥的中部溫度，減少軋輥的熱凸度。

4.2精軋輥輥形配置對帶鋼板凸度的影響

隨著軋鋼的進行，在軋件和工作輥、工作輥和支撐輥之間均存在不同程度的磨損，精軋支撐輥的磨損一般呈現(xiàn)凹型狀，各機架支撐輥的磨損程度也不盡相同，對凸度的影響程度也不相同，并隨著軋制噸位的增加各機架磨損趨于嚴(yán)重，即使增加正彎輥力也不能消除磨損量對有載輥縫造成的影響，其結(jié)果是在F1～F6各機架的相對凸度難以保持一致，尤其在換精軋支撐輥的后期，即使正彎輥力使用到額定極限仍不能控制凸度，同時出現(xiàn)鋼帶的邊浪。

通行的解決辦法是在新支撐輥上機前考慮一定的輥型凸度以彌補其后續(xù)的磨損，或在支撐輥的換輥周期內(nèi)隨著軋制量的增加考慮工作輥的輥型凸度來彌補支撐輥的部分磨損量，在使用前者方案時應(yīng)考慮輥型凸度不能取太大，否則在換輥初期將使有載輥縫呈凹型，不僅易產(chǎn)生中浪并且使軋制不穩(wěn)定，引起軋件橫竄容易造成斷帶事故，在采用后方案的時候，應(yīng)在充分了解F1～F6在不同軋制量時的支撐輥的磨損狀況后適，當(dāng)在工作輥上彌補，寧小勿大，并應(yīng)考慮工作輥的儲備量，減少原始輥型的種類。

4.3軋制力和彎輥力對帶鋼板凸度的影響

從有載輥縫方程可以看出軋制力的變化對凸度是有著重要影響，隨著軋制力的增大和減小，輥系變形的程度也隨之改變，造成凸度的變化，即使精軋機架的能耗負(fù)荷分配不變，由于鋼溫、軋輥直徑、軋制線速度、機架間的張力、前機架的來料凸度、彎輥力設(shè)置等因素的變化造成軋制力的波動能使有載輥縫形狀發(fā)生改變，同時AGC的投入對軋制力也造成一定的影響變化，若對各機架的能耗重新進行分配，則精軋各機架的軋制力將有一個比較明顯的變化，而導(dǎo)致凸度的變化，正是利用這一點，在生產(chǎn)中操作人員經(jīng)常為保證板型良好而對精軋機架的負(fù)荷分配進行小幅度調(diào)整。

5、控制號熱軋鋼產(chǎn)品精度的注意事項

厚板軋機是我國厚板領(lǐng)域首套特寬自動現(xiàn)代化厚板軋機，測厚儀和凸度儀對板厚及板凸度控制起著非常重要的作用。由于軋制現(xiàn)場特殊的環(huán)境和客戶要求的越來越高，測厚儀和凸度儀的精度與仍需要進行改善和提高。比如軋機的震動對測量產(chǎn)生的影響從而產(chǎn)生隨機誤差；其次厚板的厚度范圍在8～600mm之間，對鋼板在厚度方向上存在溫度分布考慮。盡管在軋制生產(chǎn)線配置了高溫輻射計，但測量的是鋼板的表面溫度，不能真實反映實際的溫度分布，從而影響了厚度測量的精度，另外如水蒸汽、粉塵、高溫輻射對測量通道的影響等也會影響測量精度，這些將通過適當(dāng)?shù)木S護來減少其影響。

6、結(jié)語

質(zhì)量就是企業(yè)的生命，軋鋼企業(yè)為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，就必須注意技術(shù)進步，以先進技術(shù)改造或淘汰老工藝?yán)显O(shè)備，不斷完善生產(chǎn)操作。熱軋帶材斷面形狀如果控制不好，產(chǎn)生過大的凸度或楔形等，將嚴(yán)重影響冷軋階段產(chǎn)品的平直度和成品率，而冷軋帶材平直度不良還會對后面的重卷、剪切、拉彎矯直等工序的操作帶來困難，進一步影響成品率和經(jīng)濟效益。近幾年來國內(nèi)眾多板帶熱軋廠在技術(shù)改造時都引進了國外先進的凸度檢測控制系統(tǒng)，以提升熱軋機的板形控制能力，生產(chǎn)高精度板帶材，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

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（作者單位：敬業(yè)集團）