熱軋卷板剖分料的冷軋生產工藝研究及實踐

鄭傳寶， 馮 哲

（河鋼集團衡水板業有限公司， 河北 衡水 053400）

冷軋用普碳熱軋卷板，特別是寬度在1 000 mm以上的熱軋卷板（俗稱大板），其生產普遍采用國內外先進的熱軋工藝裝備，產品質量優于絕大部分國產熱軋中寬帶產品（俗稱原邊料）；同時大板具有采購方便、交貨及時、價格適中等優勢。本文主要針對剖分用熱軋卷板相關參數控制要求及剖分用料規則、剖分料冷軋生產工藝等方面進行了重點實踐研究。本文暫且稱未剖分直接酸洗軋制的熱卷板為原邊料，稱熱軋卷板剖分后的原料為剖分料。

1 剖分料使用現狀

當前，大板經原料剪剖分成合適的寬度后，被國內眾多中小規模冷軋廠家廣泛使用在其冷軋機組上，用途涵蓋熱鍍鋅彩涂、小家電五金、電鍍錫板等產品；冷軋廠家只需采購有限的幾種規格即可滿足正常生產需求，特別適合訂單品種多、批量小的中小規模冷軋廠使用，可有效避免原邊料訂貨規格偏多帶來的加價及交貨期問題，因此，大板剖分料受到中小冷軋廠家的廣泛青睞。但是與原邊料成熟的冷軋生產工藝相比，剖分料因其寬度方向斷面形狀的特殊性，導致在冷軋工藝及原料要求方面與原邊料相比具有明顯不同，而在以往文獻中，對相關冷軋生產工藝研究及實踐鮮有提及，因此，對剖分料的冷軋生產工藝進行研究具有一定現實意義。原料剪剖分生產及剖分后卷取過程如圖1、圖2 所示。

圖1 原料剪剖分生產

圖2 原料剪剖分后卷取

2 用于剖分料的大板控制要求

2.1 大板板凸度及板形的要求

根據相關研究及實踐證明[1]，正常情況下大板沿寬度方向的斷面輪廓形狀為大致對稱的凸型，分別由中心區、兩側邊部減薄區（距離帶鋼邊緣50～75 mm范圍內的位置）和驟減區（距離帶鋼邊緣9.5～25 mm的位置）組成，某熱卷廠家SPHC 材質2.0 mm×1 490 mm 和2.75 mm×1 745 mm 規格熱卷板沿寬度方向厚度的典型輪廓曲線如圖3、圖4 所示。

圖3 2.0 mm×1 490 mm 規格熱卷板寬度方向厚度的典型輪廓曲線

圖4 2.75 mm×1 745 mm 規格熱卷板寬度方向厚度的典型輪廓曲線

由圖3、圖4 可見，大板寬度方向的凸型斷面形狀必然導致剖分后的原料呈現一側薄一側厚的凸楔形情況。因此根據冷軋板凸度一定的原則[2]，為滿足下游客戶需求，保證冷軋后產品沿寬度方向上的厚度三點差及板形符合標準要求，必須對剖分前大板板凸度大小進行嚴格控制。例如，電鍍錫基板產品要求距寬度邊緣6 mm 位置的厚度（取與中間檢測實際厚度差異最大者）與中間厚度的偏差率不得大于1%（見下頁式（1））[3]，以避免下游客戶在分裁小張制罐后，導致重量差異超標；以公稱規格0.195 mm×832 mm 的鍍錫基板產品為例，如果帶鋼中間實際厚度為0.194 mm，那么兩邊部的厚度要求分別不低于0.192 mm，同時不高于0.196 mm。根據板凸度一定原則，冷軋成品和熱軋原料的橫斷面形狀具有相似的形狀，現實生產統計亦證明了該論斷，剖分料及原邊料生產各厚度成品兩邊部平均厚差統計對比情況如表1 和表2 所示。由此可見，原邊料成品兩邊部厚度差絕對值明顯比剖分料要小。

表1 剖分料生產各厚度成品兩邊部平均厚差統計

表2 原邊料生產各厚度成品兩邊部平均厚差統計

假如采用2.5 mm 厚度的剖分料生產以上厚度產品，則成品兩邊部應分別對應剖分料的薄邊和厚邊，如果剖分前大板的正中間實際厚度為2.5 mm，則冷軋總壓下率為（2.5-0.196）/2.5×100%=92.16%，同時根據板凸度一定原則倒推，大板的邊部厚度應該不低于0.192/（1-92.16%）=2.45 mm，即可滿足以上成品關于厚差率的要求，同時可計算出原板絕對凸度值為2.5-2.45=0.05 mm，因此要求剖分前大板的板凸度盡可能的小，同時考慮到熱軋的控制能力和水平，一般原板C40（距離兩邊部各40 mm 的位置）凸度要求控制在≤0.04 mm。另外，為了保證剖分后帶鋼兩側板形差異盡量最小化，要求大板的邊浪和中浪盡量控制在合理范圍內，不平度一般要求不超過20 mm。

厚度偏差率的計算如下：

式中：tn為中間檢測實際厚度；t6為距寬度邊緣6 mm位置的厚度（取與中間檢測實際厚度差異最大者）。

同樣的道理，在板凸度絕對值一定的情況下，帶鋼總壓下率越大，則最終成品的三點差值越小，例如采用中間厚度分別為2.0 mm 和3.0 mm 的原邊料剖分后生產0.3 mm 厚度的產品，兩種厚度的原邊料寬度方向的厚度輪廓曲線對比如上頁圖3 和圖4 所示，可見不同厚度的原板板凸度絕對值基本相同。假設兩個厚度規格的原邊料C40 板凸度均控制在0.04 mm，兩種厚度規格的原料生產0.3 mm 厚度的產品總壓下率分別為85%、90%，則成品厚邊和薄邊厚度分別為0.30 mm、0.294 mm 及0.30 mm、0.296 mm（以上未考慮冷軋對邊部減薄的影響），也就是說冷軋總壓下率較大的成品兩邊部厚差明顯減小，因此如果客戶對寬度方向三點差有較高要求，可以采用提高總壓下率的方法來改善，但同時會對軋機的潤滑能力提出更高的要求。

2.2 剖分方式

根據剖分位置的不同，剖分料大體可分為中分和偏分，如圖5、圖6 所示，剖分后寬度方向的斷面形狀變為典型的楔形，且剖分后其中一側不再存在邊部減薄區和驟減區，這就決定了其冷軋工藝及最終成品必然與原邊料產品有所區別。為保證成品板型及三點厚差在標準范圍內，根據理論推斷及長期生產實踐，中分是滿足板型控制要求的最佳剖分方式，而偏分則是滿足三點厚差要求的最佳剖分方式。因此，在大板板凸度滿足標準要求的前提下，中分是最佳的剖分方式，其次是偏分后較窄的那一條帶鋼，而較寬的那條帶鋼由于存在局部高點，導致冷軋后易出現肋浪板型，后期罩退及平整時易出現粘鋼和橫折印（屈服紋）缺陷，因此對于三點差和板型均要求較高的產品，可以采用偏分后較窄的那條帶鋼進行生產。

圖5 中分

圖6 偏分

2.2.1 中分剖分料的冷軋生產實踐

該剖分方式是從大板的正中間進行分裁，剖分后取得兩條寬度相等、互相對稱的帶鋼，兩條帶鋼的薄邊和厚邊在寬度方向的斷面輪廓曲線為方向相反的凸楔形；由于剖分前大板多存在邊浪或者中浪，因此剖分后的兩條帶鋼呈現的板形情況相反，楔形方向的不同必然導致軋制時輥縫存在明顯差異。根據板凸度一定原則，要想軋制出良好的板型，則必須保證沿帶鋼寬度方向上每個點的延伸率保持一致。為了適應來料的楔形狀況，軋制輥縫必須調整到與之相適應的楔形輥縫才能保證最后的板型良好。實踐表明，原邊料和剖分料的輥縫形狀存在明顯差異，如果仍然按照原邊料的輥縫進行冷軋生產，輕則導致成品板形不良，重則導致延伸不均重疊進鋼而斷帶。軋制之前按照正常程序對輥系進行零位標定后壓靠；壓靠完畢后即可正常軋制生產，隨著軋制厚度的不斷減薄，輥縫差值將越來越小。

2.2.2 偏分剖分料的冷軋生產實踐

大板經偏分后形成兩條寬度方向斷面形狀完全不同的帶鋼，其中大板的中間凸度高點必然偏分至寬規格帶鋼上，此時帶鋼斷面形狀為肋部存在局部高點的不規則凸型，在這種斷面形狀情形下，如果局部高點控制不利，必然導致后續冷軋生產時產生局部肋浪，且該板型在軋制工序無法調節，只能通過后續拉矯等精整工序予以減輕，但是必然導致帶鋼內部存在較大內應力，不利于客戶后續開平使用。綜合分析得出，必須嚴格控制偏分的位置及大板的板凸度值大小，才能有效減輕冷軋過程中出現板型不良的幾率。根據多年生產實踐表明，偏分后的寬度與中分寬度差值應盡量不超過20 mm，例如1 790 mm 寬度的大板，偏分最寬不能超過1790/2+20=915 mm；另外一條較窄的帶鋼斷面形狀則與中分帶鋼相似，但是寬度方向三點厚度差更小，可以滿足厚差要求更小的產品。綜上分析可知，偏分的兩條帶鋼可以滿足不同要求的產品，可以將較寬的那條帶鋼應用于要求較低的冷軋產品，將較窄的那條應用于要求較高的產品。

3 結論

1）冷軋軋制板形并不追求“死平”效果，這是后部生產工序對軋制原板一定平直度缺陷控制的內在需求[4]；通過控制大板的板凸度及剖分位置，同時綜合運用拉矯、平整等后續改善板型的手段，可以生產出符合標準要求的冷軋電鍍錫產品。

2）在大板板凸度絕對值一定的情況下，提高剖分料的總壓下率不但可以獲得更小的三點差，而且會使產品板型也得到明顯改善，但是對軋機的潤滑系統提出更高的要求。

3）為保證剖分后兩條帶鋼板形基本一致且利于后期冷軋生產，減輕剖分后對產品質量的影響，特制定了大板剖分用料規則，用于指導現場排產。大板剖分一般盡量采用上頁圖5 所示中分方式，如排產確實需要偏分，對于偏分料，較窄的那條帶鋼可以滿足三點差和板型要求均較高的產品，例如飲料罐和食品罐等產品，而較寬的那條帶鋼可用于要求稍低的薄規格干雜罐等產品，不建議用于較厚規格的化工桶等產品，以防后期肋浪產生的內應力對產品板形等造成影響。