邯鋼熱軋汽車面板凸度偏差原因分析與改進

常彥青 蘇振軍 萇蘭麗

1.引言

河鋼邯鋼擁有3200m3高爐、260噸轉爐、2250mm熱連軋生產線、2180mm冷連軋生產線、1780mm冷連軋生產線和1650mm高強連退生產線等一系列具備國際領先水平的現代化裝備，形成了汽車用鋼、家電用鋼、優特鋼、管線鋼、重軌、中厚板等系列品牌產品。在汽車用鋼方面具備了汽車用板材和汽車用特鋼有機結合的品牌優勢，產品性能從140兆帕到1500兆帕，形成了多項擁有自主知識產權的核心技術，構建起了完善的國標、日標、美標、德標、歐標等系列汽車用鋼體系。在生產汽車面板過程中，2250mm熱連軋產品作為原料卷供給冷軋時，會出現一些表面質量問題，如凸度不合、鼓包、浪形、麻點、壓痕、色差等。為降低汽車面板的凸度偏差現象，通過對問題原因進行分析，并在生產中采取控制措施，取得了較好的效果。

2.概況

河鋼邯鋼2250mm熱軋生產線采用全數字化燃燒加熱爐；定寬壓力機；粗軋雙立輥設置，具有短行程控制功能，寬度控制精度高；精軋機組F1-F7，CVCPLUS＋工作輥彎輥/竄輥與AGC系統相配合；密集型層流冷卻裝置，3臺強力卷曲機（見圖1）。

3.影響板凸度的主要因素

熱軋產品的板形受許多因素的影響，板形控制的核心是板凸度控制，軋制過程和軋輥狀態是影響板凸度最重要的兩個方面原因。

3.1 設備狀態

設備精度情況，軋機單側HGC缸有無偏差，軋機兩側有無偏差，階梯板是否清潔；參數設定情況，模型學習，數據傳輸和數據計算是否正常合理；測量儀表狀態；其它輔助設備的運行狀態。

圖1 邯鋼2250mm熱軋廠流程簡圖

3.2 中間坯的質量情況

中間坯可能出現寬度不均，厚度不均，加熱爐爐內和軋制冷卻不均造成的鋼板兩側溫差大，軋制時板坯對中不好，HGC調整不當和機械壓下調整不當造成的楔形和鐮刀彎等。

3.3 PFPC（凸度、斷面平直度控制）設定

PFPC設定包括目標凸度、軋制溫度、軋制寬度、軋制長度、軋制鋼種、軋制材質、CVC設定、CVC步長、自學習過程等。

3.4 軋輥狀態

不同廠家不同材質的軋輥硬度不同，輥徑的差異；冷卻水溫水量對軋輥溫度的影響；軋制寬度和規格對軋輥的影響，環境溫度引起的冷卻水的溫度變化也使軋輥狀態在不斷變化。

3.5 操作影響

因生產線連續作業，班次班組、中夜白班、精神狀態、操作心態和疲勞情況以及周邊環境對操作都有不同程度的影響。

4.產生凸度偏差關鍵原因分析

在設備狀態正常的情況下，通過系統查詢和人工測量，收集了影響板凸度2-3個月的相關數據，分析因果關系，選擇了五方面關鍵影響因子。具體包括：軋制道次、加熱溫度、軋制參數、軋輥狀態、操作水平；從733個數據中隨機取了200塊凸度為60μm冷軋備料產品做分析。

表1 可控因素改進后的生產實踐

4.1 軋制道次影響

圖1中R2的軋制道次對凸度的影響顯著，3道次明顯好于5道次，證明中間坯的來料對板帶的最終凸度影響非常顯著。

4.2 加熱溫度影響

3號加熱爐的溫度最穩定，對凸度的影響最小；1、2號加熱爐溫度波動對凸度的影響最大，要多關注1、2號爐的溫度調整。

4.3 軋制參數影響

分析壓下量、精軋F1溫度、終軋溫度、F1有4個變量，均對凸度影響較大。

4.4 軋輥狀態影響

精軋機F5-F7軋輥下輥磨損出現異常，大部分軋輥都有同一磨損趨勢，產生“W”形狀。經分析，F4和F5機架正好是輥縫凸度控制由正值變為負值的交替處，即板坯由F4的正凸度輥縫進入F5負凸度輥縫，所以導致板坯四個邊角部對軋輥的磨損比較嚴重。

因軋制寬斷面和軋制窄斷面時軋輥產生的撓度不一樣，而2250mm機組軋輥長度較長,所以軋制窄斷面時軋輥產生的撓度較大，板坯邊部對軋輥的應力點比較集中，加速了軋輥和板坯邊部接觸部位的磨損；而軋制寬斷面時，軋輥撓度較小，板坯邊部對軋輥的磨損相對較小。

抽取A、B、C三個不同廠家各7套軋輥做分析，A廠家軋輥硬度最高，而且穩定性較好，C廠家次之，B廠家的硬度最低。當軋輥直徑隨著不斷磨損變小時，三個廠家的軋輥硬度都沒有發生明顯的變化。

4.5 操作影響

鋼種、班次和班別對凸度的影響不顯著，四個班組的操作水平差不多，對凸度的影響不大。

5.生產實踐采取的改進措施

為了達到冷軋備料凸度值60±20μm的要求，減少凸度偏差，在對影響凸度的關鍵原因進行分析后，分別對軋制過程中處于可控狀態、不可控狀態的情況；對軋輥狀態可控與不可控狀態的情況制定了改進措施（見表1）。

6.效果

通過分析數據，構建凸度與F1前溫度，終軋溫度，F1CVC方程模型：

Y=-1512.26+F1前溫度*0.765+終軋溫度+F1CVC*1.88-F1前溫度*F1CVC*0.00154167

當F1前溫度為1060℃，終軋溫度920℃，F1CVC為-17.1032，預測的凸度為60μm，經數據驗證，方程有效。

R2軋制道次由原來的5道次改變為3道次軋制，凸度偏差情況明顯減小；減小F4和F5間的CVC值差距后，F5-F7的軋輥W型磨損得到改善，有利于凸度控制；軋制計劃安排由原來軋制公里數80km-100km降至70km，軋輥磨損在300μm以下，軋輥后期板形得到改善。

在生產過程中，采取了一系列改進措施后，經過半年實踐，河鋼邯鋼2250mm熱連軋機組生產的汽車面板凸度CPK指標由原來的0.56達到了1.09，有效地降低了凸度偏差。

7.結語

針對具體產品質量缺陷，進行了全面影響因素分析，確定了關鍵因素，選擇了最優可控的改進措施，優化了生產過程，成為在生產實踐中不斷提高產品質量的一條有效途徑。