本鋼CDCM 機組改善軋機出口板形

成光偉

（本鋼冷軋總廠，遼寧 本溪 117000）

中國鋼鐵工業已經進入了一個新的紀元，冷軋帶鋼的生產能力已經取得了長足的進步，但還是滿足不了汽車家電等工業對冷軋鋼板的需求，尤其是對冷軋鋼板的產品質量提出了更高的要求。因此，我們要進一步解放思想，創新理念、優化軋制生產中各個環節的工藝流程，從而提高帶鋼的金屬力學性能，以達到滿足國計民生的生產需求。

本鋼冷軋總廠是本鋼板材公司的主體廠礦，對本鋼的長遠發展有著舉足輕重的作用。本鋼的冷軋企業從2006 年每年均在百萬噸以上運行。同時也實現了生產質量持續提升，隨著生產品種的進一步提升，高技術高增加值的新品不斷涌現，名牌生產逐步走向了轎車、家用電器等中高檔領域，不僅在國內市場占據了一席之地，而且還將產品遠銷全球多個國家，使本鋼冷軋產品的品牌形象得以深入人心。

本鋼冷軋總廠CDCM 機組吸納了法國、德國、奧地利、美國、日本、意大利、比利時和西班牙等發達國家的主要裝備技術和配套工藝，并博取了各自冷軋工藝之所長，總體設備水平處于當時的國際領先水準。

其中，浸酸-熱軋機聯合設備（簡稱CDCM 線）是中國引入的首個全連續軋壓制造設備。其制造的種類主要包括：一般碳素鋼、優良碳素鋼、結構鋼和高強度合金鋼等。產品規格為：厚度0.5-3.0（鍍鋅0.32-2.5），寬度為700-1525。CDCM 聯合機組是冷軋廠的核心機組。

俗話說沒有質量就沒有產量，CDCM 聯合機組的產品質量異議中板形質量問題占了很大部分，如何改善軋機出口板形成了生產的重中之重。

1 CDCM 機組主要設備及工藝流程

CDCM 機組主要設備有：1#2#步進梁；鋼卷準備站；鋼卷小車；磁力喂料器；七輥矯直機；2#橫切剪；焊機；1#S 輥；入口活套（包括1，2，3CPC）；拉矯機；2#S 輥；工藝段（酸洗，沖洗，烘干）；3#S 輥；出口活套（5，6CPC）；圓盤剪；廢邊卷曲；4#5#S 輥；連接活套。

軋機工藝流程：酸洗來料-連接活套-6#S 輥-11#控制輥-1#軋機-2#軋機-3#軋機-4#軋機-板型棍-飛剪-1#卷取機-1#卸卷車-2#卷取機-2#卸卷車-運輸鏈-電子秤-打捆機-運輸鏈-軋后庫。

2 軋機的工作原理及主要工藝參數

CDCM 設備中的基礎部分為四電腦架冷軋機組成。四條齒軌軋機的壓下部分都通過液壓壓下，可以進行帶鋼線與非在線自動快速轉換的輥，各個齒軌均配備正負彎輥和傾角裝置。第四機架輸出裝有板狀儀，與第四機架的壓下斜面、彎輥、工作輥冷卻組成了板狀閉環控制系統。軋機輸出配備了一套飛剪，以及二臺卷取機，可進行移動分卷，并動態變換規格軋機。

軋機的自動控制系統主要是由一部VAX3100 電腦，三部JS1600 電腦以及七部可程序化控制器等設備構成的，進行了從十一控制輥到軋機的全部裝置的控制系統。并能夠進行軋機規程的預設定管理；動態變尺寸預置定；手動軋機規程管理；焊縫監控；軋機診斷；軋機輸出溫度控制；自動強度檢測；自動張力檢測等。

軋機內有三種標準操作方法、三種預設定方法、三種變規格應用方法、共六種軋制方法可供選擇。

本鋼冷軋總廠CDCM 機組采用的是四輥不可逆連續軋機，具備當時最先進的生產能力，最大速度可達1000 米/分，年生產能力110 萬噸。[1]

3 板型缺陷及張力對板形的影響

如何判定板形好壞？怎樣才能保證板形良好？

板形好壞是指帶料橫向各部位之間有無產生波浪或折皺現象，它也決定了帶鋼延寬展方向的延伸程度是否一致。為保持板形正常，必須遵循平均拉伸或稱為“板凸性固定”的準則，即要求使用在帶鋼延長度位置上各點的伸長率或壓率應該基本相同。冷軋中應采用張力軋制。緊張感軋機就是帶鋼在軋輥中軋制變形時在一定的緊張感和后緊張感影響下完成的。

緊張感的功能主要有：避免帶鋼在熱軋工藝中走偏（即確保帶鋼對中熱軋）；使所軋帶鋼維持平整（包含在熱軋工藝中確保板形平整和軋后板形正常）；抑制金屬材料的畸變抗性，可以熱軋較薄的工件，具有適時調整冷軋機主電機負載的功能。因為張力的改變會導致前滑和軋輥轉速的改變，所以對冷軋工藝具有一種自動控制的功能。

帶材在任何時刻下的最大張應力σz可用下式表示：

同理，設帶料的截面面積為A，則總張力Q=Aσz或：

式中：

l0——帶材上a、b 兩點間的原始間距。

σz0——帶材原始張力。

Δv——b 點速度vb與a點速度va之差，Δv=vb-va。

E——帶材的彈性模量。

根據公式（1）（2）可以得出，張力的形成和變化規律將最終歸咎于的形成和變化規律。不管單機可逆軋制或是聯合軋機，其張力的形成過程和變化規律在基本原理上都與此一致。

冷軋CDCM 機組適當的優化卷取張力能夠減輕4架軋機主電機的負荷，使卷取機卸卷時鋼卷內圈無打折現象，避免鋼卷退火后平整開卷時產生粘結缺陷，同時還方便機架操作員觀察軋機出口帶鋼的平直度，能夠根據現場帶鋼板形的需要及時準確地調整彎輥及傾斜。

本鋼冷軋CDCM 機組卷取張力優化分配：

對卷取張力的優化，實際就是對卷取單位張力的優化。二者之間關系可通過下面計算公式來表達：

T=qbh

式中：

T——卷取張力，t。

q——卷取單位張力，N/mm2。

b——帶鋼寬度，mm。

h——帶鋼厚度，mm。

4 軋機板形控制

根據軋制帶鋼的規格，各架分配好壓下率。主控操作人員應根據所軋制帶鋼的規格、原料含碳量、硬度、總壓下率等，設定合理的軋制策略及各個機架的壓下率。特別是1，4 架壓下率的分配對板形影響至關重要。在來料板形允許的條件下，1 架應盡量采用大壓下率，使帶鋼的大部分變形在加工軋制初期被完成，有利于后面機架對板形更好的控制。4 架可根據實際的出口板形，通過適當的調節軋制力對彎輥進行一定的補償，以起到平整的作用。而機架的操作人員應根據各架分配的軋制力及現場帶鋼的實際板形對彎輥和傾斜進行1-4 架的統一調節，保證出口帶鋼板形的平直度。與此同時，在軋制過程中，要保證軋制狀態的穩定，減少手動的干預，特別是主控操作人員對軋制力的干預，因為軋制力變化對板形的影響起到至關重要的作用。這樣就提高了軋制時的連續性，降低了因板形缺陷而造成的降級率。

壓下量的分配：

各道次壓下量分配用公式Δh=biΣΔh計算，其中，Δh為各道壓下量，bi 為各道次壓下分配關系，最后道道次考慮到板狀，以及對外觀品質的需求，取較小的壓下率。

壓下率分配優化過程中要考慮哪些條件？

1.保證一座和三架的電動機動力均勻，增加軋機可靠性。

2.降低四架壓下率，提高帶鋼平直率。

3.提高軋機軋制速度。

4.控制電流波動，避免軋機高速斷帶。

什么是工作輥正彎、負彎？

1.操作輥正彎曲：將反彎力加到兩個操作輥中間，使上下操作輥之間獲得與軋制壓力方向相反的反扭力，從而降低了軋制操作輥的撓性。

2.操作輥負彎：將反彎力加到兩個操作輥的支承輥軸承瓦座中間，使上下操作輥獲得與軋機壓力相等的反彎力，從而提高了軋制操作輥的抗拉強度。[2]

彎輥調節。液壓彎輥是CDCM 機組中目前調節帶型鋼形狀的最簡單且最高效的手段，它可以迅速地調整軋輥的凸度，進而改善了輥縫外形，使四條出口帶鋼的延長線呈橫向角度均衡布置，保證帶鋼的平直度。彎輥的調整對板形的影響速度也非常快，所以改善板形對操作人員的要求特別高，需要其能快速且準確地實時改善帶鋼板形，為減少帶鋼頭尾的板形缺陷，降低因板形產生的降級率起到了非常重要的作用。通常當變換為新的產品型號時，要求主控人員及時地檢查產品的型號、鋼種、含碳量、工作輥公里數等工藝參數，提前告知機架操作人員，由機架操作人員根據現場的軋制力、板形情況，及時準確地調整至最佳經驗彎輥和傾斜值，保證帶鋼的板形的平直度。帶鋼在厚度恒定、張力平穩以及熱軋機高速軋制的狀態下，板形突然發生浪形，運行管理人員需要對彎輥速度及傾斜方向做出快速的控制并告訴主控人員及時減速，待調整完畢后再及時通知升速。[3]

對水銹、過酸洗帶鋼的板形控制。帶鋼有水銹缺陷的部分，其表面粗糙度加大，增大了帶鋼與軋輥的摩擦系數，在軋制過時使軋制力明顯增加，使帶鋼出現不同程度的浪形，需要主控人員手動增加1-2、2-3架間的張力值，以減小軋制力。機架操作人員再根據實際帶鋼板形和軋制力情況減小一架彎輥值，來改善帶鋼板形不好的情況。

過酸洗會使帶鋼的厚度減薄，使一架軋制力降低，而一架出口厚度還是保持不變，二、三架則需要維持原有的壓下率，又因為摩擦系數的增大，使軋制力瞬間增大，造成一架出口不規則浪形，甚至有造成斷帶勒輥的風險。主控需要根據規格和測厚儀反饋的缺陷程度及時修改預設定，減少二、三架的壓下率，機架操作人員再配合實際帶鋼板形和軋制力情況減小一架彎輥值，來改善帶鋼板形不好的情況，使一架出口的帶鋼板形相對平直，再配合適當調整二三架的彎輥值，這樣不僅保證了帶鋼的板形，而且還避免了勒輥、斷帶或開架放鋼，減少下輥及不必要的停車，降低了因板形缺陷的降級率，提高了生產的連續性。

軋輥凸度對板形的影響。冷軋使用的軋輥具有一定的凸度，該凸度的大小是經過科學計算后選擇的，使其在軋制力的下壓時，有一個均勻的輥縫，使中間的帶鋼沿橫向獲得均勻分布的壓力。可見，軋輥磨削精度制約了板形的質量。軋輥初始凸度的正確選取對于板狀控制來說十分關鍵，合理地選取初始凸度，才能使板狀變形被始終限制在型鋼軋機控制范圍以內。

在使用工作初始凸度a 時，熱凸度-工作軋制壓關聯曲線T 和在完好板狀曲線F 上的切點正好相對于工作軋制壓關聯里PA，這時才能得到正確板形。但若初始凸度選取錯誤，比如b＞a，則真實的熱凸度-軋壓關系曲線會上漲至T1，而真實熱凸度K 一則在較好的板形曲線方向上，會形成中浪。[4]

原料的影響。熱軋來料的斷面形狀和平直度對冷軋后的板形質量十分重要。因為經過冷軋機組后其液壓彎輥及傾斜值額調節、分段冷卻工藝及軋輥凸度的影響，都不可能完全消除熱軋產品的斷面形狀的變化和板形不良。實質上，這是因為熱軋機組所產生的板形對冷軋機架板形狀的沖擊，要想改善其截面形態，將會導致帶鋼產生中間浪和雙變浪的問題，從而導致帶鋼橫向拉伸方向的不均，很難保持帶鋼的均勻性，所以要想排除熱軋帶鋼的性能不均給冷軋造成的干擾，保證冷軋成品的板形要求，就需要向熱軋提出優化熱軋工藝制度要求，這才是解決冷軋板形受其影響的根本辦法。[5]

5 總結

綜上所述，本文指出要掌握軋機的工藝特點、工作原理及性能，并根據帶鋼的鋼種、規格及實際板形的需要，及時準確地調節各機架的彎輥及傾斜值，還要準確調節板型儀的目標曲線，使其自動控制調節分段帶鋼板形的平直度，得到最理想的板形，同時工作輥的磨削精度，保證軋輥凸度，配輥必須準確無誤，提高軋制的穩定性，降低板形的降級率，使其冷軋產品質量得到有效提升。