柳鋼1450熱軋線薄規(guī)格穩(wěn)定軋制控制實踐

耿 偉，粟勁超，趙忠云

(廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司熱軋板帶廠，廣西 柳州 545002)

柳鋼1450熱軋線于2012年建成投產(chǎn)，年產(chǎn)能350萬噸，設(shè)計軋制厚度規(guī)格1.2 mm～12.7 mm,采用全國內(nèi)集成的設(shè)備布置及控制系統(tǒng)。該產(chǎn)線自建成以來經(jīng)多次技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化，目前設(shè)備維護(hù)良好，工藝技術(shù)成熟，能夠批量穩(wěn)定生產(chǎn)極限厚度為1.5 mm的薄板。

通常薄規(guī)格極限材(泛指厚度≤2.0 mm)軋制穩(wěn)定性及產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)控制水平一定程度上代表著一條熱連軋產(chǎn)線的綜合技術(shù)能力和產(chǎn)品市場競爭力。同時，薄規(guī)格極限材具有較強(qiáng)的附加創(chuàng)效能力，可為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和品牌效應(yīng)。本文主要針對柳鋼1450熱軋線薄規(guī)格極限材軋制過程中存在的影響生產(chǎn)效率及質(zhì)量穩(wěn)定性的共性問題，制定了涵蓋軋制排產(chǎn)優(yōu)化、全流程工藝制度精細(xì)化設(shè)計與管控、關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)控、操作技能標(biāo)準(zhǔn)化推廣等措施，有效提升薄規(guī)格生產(chǎn)穩(wěn)定性及產(chǎn)品綜合質(zhì)量指標(biāo)，不斷提高薄規(guī)格極限材的創(chuàng)效能力及市場競爭力。

1 薄規(guī)格生產(chǎn)的主要影響因素

(1)軋制溫度窗口較窄，全工序溫度均勻性控制要求較高。薄規(guī)格極限材在軋制過程中對溫度要求極其嚴(yán)苛，局部區(qū)域溫度波動會遺傳到后工序，引起軋制過程的不均勻性變形，造成尺寸、板形惡化，甚至出現(xiàn)帶鋼中尾部局部低溫區(qū)域進(jìn)入兩相區(qū)軋制的情況。由于兩相區(qū)軋制時奧氏體和鐵素體的組織結(jié)構(gòu)存在明顯差異性，在大壓下率變形過程中易出現(xiàn)嚴(yán)重的板形質(zhì)量問題，造成甩尾軋破、堆鋼等重大生產(chǎn)事故[1]，且隨著軋制厚度越薄，溫度因素導(dǎo)致的局部兩相區(qū)軋制幾率越高，板形、尺寸控制難度越大。

(2)對設(shè)備精度要求高，薄規(guī)格軋制必須保證設(shè)備功能精度良好。嚴(yán)格控制非工藝性的漏水冷卻[2]，設(shè)備狀態(tài)優(yōu)劣直接影響到薄規(guī)格生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

(3)對人員操作水平要求高，薄規(guī)格軋制對于操作人員的技能、綜合素質(zhì)要求更加嚴(yán)格。由于薄規(guī)格軋制速度快，精軋頭部穿帶穩(wěn)定性差，受現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)環(huán)境因素干擾較大，生產(chǎn)難度和風(fēng)險都明顯高于常規(guī)品規(guī)，容易發(fā)生浪形、軋破、甩尾以及其后引起的精軋工作輥損傷產(chǎn)生輥印缺陷，嚴(yán)重時會發(fā)生堆鋼軋廢等嚴(yán)重故障。

(4)生產(chǎn)成本高。薄規(guī)格必須保證精軋在足夠高的溫度以上進(jìn)行軋制，因此加熱要求較長的在爐時間和較高的爐氣溫度。同時生產(chǎn)節(jié)奏緩慢，煤耗、電耗、燒損大幅增加，小時產(chǎn)量和成材率低于常規(guī)品規(guī)，生產(chǎn)成本明顯高于常規(guī)品規(guī)。

2 薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性提升措施

2.1 軋制排產(chǎn)精細(xì)管控

由于薄規(guī)格軋制要求加熱溫度高、在爐時間長，對于生產(chǎn)節(jié)奏和能耗影響較大，同時薄規(guī)格生產(chǎn)不穩(wěn)定因素較多，對此采用合理控制過渡材和排產(chǎn)模式提高薄規(guī)格加熱效率，需要做好完整的臨時可改計劃準(zhǔn)備，主要采取以下措施：

(1)薄規(guī)格過渡材要求，薄規(guī)格生產(chǎn)計劃將停機(jī)保溫過渡材控制在5塊/爐，同時將薄規(guī)格計劃排產(chǎn)在精軋換輥后，利用換輥時間進(jìn)行保溫。

(2)薄規(guī)格連續(xù)排產(chǎn)及熱裝熱送模式，由于薄規(guī)格軋制節(jié)奏慢，薄規(guī)格后計劃鋼卷溫度跟隨偏高，同時操作人員狀態(tài)適應(yīng)等因素，通常采用3個計劃連續(xù)排產(chǎn)的模式，提高生產(chǎn)效率及操作穩(wěn)定性。

(3)臨時非計劃改軋準(zhǔn)備，針對薄規(guī)格計劃提前準(zhǔn)好可改軋計劃規(guī)格，當(dāng)工況或者人員狀態(tài)不理想時，可及時進(jìn)行非計劃緊急改規(guī)格軋制，確保生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

2.2 定制化工藝設(shè)計

由于薄規(guī)格軋制全過程對于溫度的苛刻要求，特別是精軋溫度對于薄規(guī)格軋制的穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此通過制定詳細(xì)的加熱工藝制度，縮小加熱溫度波動范圍，同時降低軋線過程溫降，提高精軋入口溫度。

2.2.1 加熱制度優(yōu)化

針對薄規(guī)格精軋穩(wěn)定軋制溫度要求，優(yōu)化加熱爐溫度制度，合理控制各段爐氣溫度目標(biāo)和在爐時間，為后續(xù)軋制提供溫度保障[2]。薄規(guī)格爐氣溫度目標(biāo)如表1，采用較小的爐溫控制偏差范圍及穩(wěn)定的各段加熱時間控制提高板坯加熱質(zhì)量及均勻性，要求入爐溫度≥400 ℃熱坯裝鋼間距按250 mm控制、入爐溫度<400 ℃冷坯裝鋼間距按400 mm控制，開軋前4塊在爐時間控制在210±10 min。

表1 薄規(guī)格加熱溫度制度

2.2.2 減少精軋前過程溫降

控制中間坯過程溫降，主要通過提高精軋前軋制節(jié)奏，縮短中間坯溫降時間，同時在保證表面質(zhì)量的前提下減少除鱗開水量。

(1)對粗軋輥道加減速、粗軋區(qū)速度控制及熱卷箱速度控制優(yōu)化，適當(dāng)縮短粗軋各道次拋鋼距離；由于薄規(guī)格板坯加熱溫度較高，將各粗軋道次咬鋼速度、軋制速度、拋鋼速度提高至最大值。

(2)熱卷箱穿帶速度、卷取速度均適當(dāng)提高，減少粗軋軋制和熱卷箱卷取時間，很好地縮小了中間坯溫降以及通板溫差。

(3)減少薄規(guī)格粗軋機(jī)架間除鱗、適當(dāng)采用精除鱗單排、精軋帶鋼水和側(cè)噴水等全關(guān)閉的模式，在保證帶鋼表面質(zhì)量的同時減少溫降。

2.2.3 軋線非工藝?yán)鋮s

排查軋線漏水與冷卻不均情況，冷卻不均即溫度不均在軋制過程中出現(xiàn)變形不均勻，板形控制困難。

(1)將軋線地輥冷卻水集管角度逐個調(diào)整，避免水濺射到鋼板表面。

(2)及時調(diào)整變形的精軋機(jī)架導(dǎo)衛(wèi)，更換磨損嚴(yán)重的切水板，避免切水不良導(dǎo)致漏水。

(3)恢復(fù)熱卷箱區(qū)域外冷水的自動控制，避免外冷水常開造成帶坯的異常冷卻。

(4)將精除鱗箱切水板按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)，提高切水效果及排水能力，避免大量除鱗水對鋼板的不均勻冷卻。

2.2.4 寬度拉窄控制

薄規(guī)格由于其軋制溫度高、變形量大、精軋穿帶穩(wěn)定性差、對于活套狀態(tài)敏感等特點，經(jīng)常出現(xiàn)精軋寬度拉窄缺陷，特別是Q235B低強(qiáng)度系列更加凸顯，拉窄距離達(dá)到100 m。對此主要從粗軋中間坯寬度預(yù)補(bǔ)償、精軋活套優(yōu)化等方面進(jìn)行改進(jìn)，減少拉窄缺陷量。

(1)立輥短行程優(yōu)化

AWC液壓立輥控制，可實現(xiàn)通板實時寬度調(diào)整，通過對短行程控制參數(shù)優(yōu)化，增加中間坯尾部控制距離，提高立輥短行程寬度控制有效長度，參數(shù)優(yōu)化如表2。

表2 粗軋立輥尾部短行程優(yōu)化

(2)精軋活套優(yōu)化

精軋活套主要用于保持機(jī)架間秒流量均衡，同時起到張力對正糾偏的作用。在精軋穿帶過程中帶鋼從自由態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺埩B(tài)，活套在建立張力過程中不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)帶鋼寬度拉窄問題。對此考慮薄規(guī)格軋制溫度高、變形抗力較小，適當(dāng)將活套張力調(diào)小可一定程度減少拉窄量，同時要求每次活套停電后恢復(fù)均要進(jìn)行碼盤和閥芯零漂標(biāo)定。

2.3 動態(tài)管控設(shè)備運行狀態(tài)

保持粗軋設(shè)備精度狀態(tài)良好，改善粗軋中間坯板形質(zhì)量，同時提高精軋設(shè)備控制穩(wěn)定性及可操控能力[2]，主要從監(jiān)控軋機(jī)剛度穩(wěn)定、牌坊窗口間隙良好、對中設(shè)備精度良好等幾個方面。

2.3.1 粗軋區(qū)域

(1)每次檢修對粗軋區(qū)域拉線做對中校準(zhǔn)，調(diào)整粗軋機(jī)前后推床對中及水平，核對標(biāo)定粗軋立輥對中，確保軋鋼過程中對鋼板的對中調(diào)整，防止軋制跑偏造成中間坯板形不良[3]。

(2)每次檢修測量粗軋機(jī)工作輥牌坊窗口尺寸和導(dǎo)衛(wèi)間隙尺寸，更換支撐輥時測量支撐輥牌坊窗口尺寸，對于不滿足要求的及時調(diào)整更換。粗軋機(jī)牌坊窗口尺寸控制標(biāo)準(zhǔn)及測量周期如表3。

表3 粗軋機(jī)牌坊窗口尺寸及導(dǎo)衛(wèi)間隙控制標(biāo)準(zhǔn)

(3)及時更換磨損嚴(yán)重的粗軋機(jī)階梯墊、前后導(dǎo)衛(wèi)，對于粗軋機(jī)輥縫的水平及平衡至關(guān)重要，而輥縫的水平對中直接決定了軋制板形質(zhì)量。

(4)每周定期做軋機(jī)剛度測量，實時監(jiān)控軋機(jī)當(dāng)前狀態(tài)，剛度測量數(shù)據(jù)異常或者兩側(cè)偏差較大時，及時排查支撐輥圓弧墊、階梯墊磨損等并及時處理[4]，同時對比分析支撐輥和工作輥的匹配情況，粗軋機(jī)剛度測量如圖1。

圖1 粗軋機(jī)剛度測量曲線Fig.1 Stiffness measurement curve of roughing mill

2.3.2 精軋區(qū)域

精軋區(qū)域是熱軋成品軋制工序，將直接決定成品帶鋼板形質(zhì)量，而薄規(guī)格軋制的技術(shù)瓶頸也在精軋區(qū)，精軋區(qū)設(shè)備功能精度、中間坯溫度均勻性、非工藝性冷卻控制良好是薄規(guī)格穩(wěn)定軋制的基礎(chǔ)條件[5]。

(1)每次檢修以軋機(jī)牌坊中心為對中點校準(zhǔn)精軋小立輥、F1-F7入口側(cè)導(dǎo)板對中，并核對不同開口度時對中情況。

(2)定期測量F1-F7工作輥窗口尺寸、支撐輥窗口尺寸并及時調(diào)整，精軋機(jī)牌坊窗口尺寸控制標(biāo)準(zhǔn)及測量周期如表4。

表4 精軋機(jī)牌坊窗口尺寸控制標(biāo)準(zhǔn)

(3)每周定期做軋機(jī)

剛度測量，實時監(jiān)控軋機(jī)當(dāng)前狀態(tài)。剛度測量數(shù)據(jù)異常或者兩側(cè)偏差較大時，及時排查支撐輥圓弧墊、上下階梯墊、均勻墊磨損等并及時處理，同時對比支撐輥和工作輥的匹配情況。

2.4 軋制調(diào)整策略優(yōu)化

2.4.1 粗軋板形控制

在軋制薄規(guī)格時需利用過渡材調(diào)整粗軋板形趨勢至良好狀態(tài)，薄規(guī)格軋制時一般不進(jìn)行板形調(diào)整，保持比較穩(wěn)定的中間坯板形，同時固定機(jī)架除鱗道次和軋制速度，盡可能為精軋?zhí)峁┌逍魏蜏囟确€(wěn)定的中間坯。

2.4.2 精軋負(fù)荷分配

軋制薄規(guī)格時精軋大壓下率軋制、設(shè)備高負(fù)荷運行，因此采用合理精軋負(fù)荷分配既可以有效提高穿帶和軋制穩(wěn)定性也可以保證設(shè)備運行安全性，經(jīng)過長期的探索分析制定了一整套薄規(guī)格精軋軋制負(fù)荷分配參數(shù)，1.8×1250 mm規(guī)格精軋負(fù)荷分配如表5。

表5 1.8×1250 mm精軋負(fù)荷分配

2.4.3 軋線側(cè)導(dǎo)板控制優(yōu)化

軋線側(cè)導(dǎo)板等對中導(dǎo)向設(shè)備在軋制薄規(guī)格時至關(guān)重要，良好精準(zhǔn)的對中糾偏可以提高薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性，因此在保證側(cè)導(dǎo)板精度的前提下將軋線側(cè)導(dǎo)板開口度偏移量適當(dāng)收小，提高側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)向?qū)χ械男Ч筛纳栖堉品€(wěn)定性。

2.4.4 精軋AGC壓尾功能

薄規(guī)格軋制時，頭部穿帶和尾部拋鋼均處于不穩(wěn)定的自由態(tài)，外界小的擾動都容易出現(xiàn)軋破、甩尾等缺陷故障，因此在頭部穿帶和尾部拋鋼時要盡可能保持穩(wěn)定，在軋制薄規(guī)格時取消掉后機(jī)架AGC壓尾功能。

2.4.5 精軋速度制度

薄規(guī)格軋制時，設(shè)備和人員通常處于相對極限的狀態(tài)，應(yīng)盡可能減少環(huán)境變量影響因素，因此精軋速度采用恒速軋制，同時也有利于終軋溫度的穩(wěn)定控制。

2.4.6 潤滑軋制合理控制

精軋軋制潤滑工藝的使用可以顯著降低軋制負(fù)荷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是由于現(xiàn)場工況環(huán)境的影響，往往潤滑工藝不能達(dá)到上下輥面、左右兩側(cè)輥面完全一致，因此會出現(xiàn)軋制時的變形狀態(tài)不均勻，容易產(chǎn)生軋破、甩尾等缺陷故障。對此在軋制強(qiáng)度較小的鋼種薄規(guī)格時取消精軋工藝潤滑。

3 實施效果

通過實施排產(chǎn)優(yōu)化及精細(xì)化生產(chǎn)組織管控、薄規(guī)格工藝制度定制化、設(shè)備良好狀態(tài)控制以及操作調(diào)整技巧策略標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行，熱軋1450線薄規(guī)格生產(chǎn)穩(wěn)定性以及效能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著提升，≤2.0 mm薄規(guī)格軋制節(jié)奏可達(dá)到18塊/小時、綜合成材率達(dá)到97.5%，精軋出口帶鋼中心線基本控制在±30 mm以內(nèi)如圖2，產(chǎn)品輥印缺陷、板形和卷形不良如圖3、尺寸不合等質(zhì)量問題較大幅度減少。

圖2 薄規(guī)格中心線趨勢圖 圖3 薄規(guī)格軋卷實物Fig.2 Center line trend of thin specification Fig.3 Thin gauge rolled coil

4 結(jié)論

(1)通過薄規(guī)格計劃排產(chǎn)優(yōu)化、工藝制度精細(xì)化管控，保證精軋后機(jī)架大壓下率變形區(qū)的相區(qū)轉(zhuǎn)變與相變理論的吻合性，確保精軋區(qū)溫度質(zhì)量和溫度均勻性，提高薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，薄規(guī)格綜合成材率提高至97.5%以上。

(2)保持設(shè)備運行狀態(tài)優(yōu)良，加強(qiáng)軋線核心設(shè)備功能精度狀態(tài)監(jiān)控維護(hù)，提高軋線設(shè)備功能精度及可控性，為薄規(guī)格軋制提供基礎(chǔ)條件。

(3)結(jié)合設(shè)備控制精度實施的操作調(diào)控策略優(yōu)化，提升產(chǎn)品的尺寸、板形、實物質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)一步提高薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性，減少軋破、甩尾、浪形缺陷，同時提高成品卷形質(zhì)量。