6mm板轧钢难点分析与对策

程永固 卢瑜玲 王景 董浩

(安阳钢铁股份有限公司)

6mm板轧钢难点分析与对策

程永固 卢瑜玲 王景 董浩

(安阳钢铁股份有限公司)

对安钢2800mm中板机组6mm板生产组织中的轧钢难点进行了分析，结合生产线工艺特点提出了相应的对策及改进措施，通过对坯料选择、配辊、轧制、剪切等关键环节的细化控制，使产品实物质量满足标准要求，实现了批量生产，取得了显著的经济效益。

6mm板 板型 剪切 控制

0 前言

6mm小规格板具有较大市场需求和较强的创效能力，其生产特点是厚度薄、温降快、变形抗力大，不均匀变形敏感性强，在中厚板轧机轧制时易产生镰刀弯、浪形、瓢曲等缺陷，在头尾部还易于产生翘头或扣头、凸形尖角或燕尾;剪切时由于钢板自重较轻，易于发生甩尾造成边部切不净等缺陷。因此，6mm小规格板多在热轧薄板连轧机组上生产，国内整体产量不高。

对于中板机组而言，6mm板已经接近产线的设计极限规格，生产难度大，成材率、轧成率低，一般承接订单多为大订单中的零星小单，少有厂家组织批量生产。在当前严峻的钢材市场形势下，安钢着力于产品结构调整创效，2800mm中板生产线逐渐形成了“一薄一厚一高”的产品经营策略，着力于小规格板的生产研究，加大极限规格产品创效能力，为此适时对该机组6mm板的生产难点进行分析，采取有效对策，成功攻克了6mm板的生产瓶颈，提高了批量生产能力。下面笔者就中厚板生产线提升6mm钢板生产能力的过程控制措施作一介绍。

1 主要工艺设备及技术参数

安钢2800mm中板生产线轧制设备为双机架四辊可逆式轧机，允许最大轧制力50000 kN，最大轧制力矩2×1720 kN·m，轧机刚度8360 kN/mm，轧制速度0～ ±2.36～5.65 m/s，电动压下速度0～20/30(返回)mm/s，压下电机功率2×186 kW、转数435/1100 r.p.m。采用的轧辊材质及尺寸参数见表1，主电机型号见表2，轧机液压压下液压缸参数见表3。

表1 精粗轧机轧辊材质及尺寸

表2 精粗轧机主电机电机型号

表3 精粗轧机液压压下液压缸参数

剪切钢板双边的设备为圆盘剪，剪切钢板规格为6mm～25mm×1600mm～2600mm×4000mm～21500mm、最大强度极限800 N/mm2，剪切速度0.4 m/s～0.8 m/s，切边宽度小于75mm，对中钢板最大重量7.36 t。

2 6mm板轧制难点及分析

2.1 轧制板型不易控制

中厚板轧件变形均匀与否，是板型能否得到保证的根本。在实际轧钢过程中，受轧件温度变化、轧机刚性、轧辊微窜动等影响，轧机辊缝不断的发生变化。沿辊身长度上，辊缝值小的压下量大，其延伸就大;辊缝值大的压下量小，其延伸就小，变形不均匀导致钢板镰刀弯、中间浪、边浪、头尾翘扣等板型缺陷的发生。

2.2 同板差控制难度大

小规格板与常规规格相比，成品道次时温降较快，现场观察，6mm板精轧最后三道次时每道温降达60℃ ～100℃，钢板轧制过程中长度方向的温差较大，变形抗力不均匀，同板差偏大。

2.3 剪切甩尾现象严重

6mm钢板自重较轻，头部存在斜尖时，圆盘剪剪切两边不对称咬入，受力过程不稳定，造成甩尾现象，导致钢板尾部两边切边量差别较大，严重时单边残留少量毛边不能切除。

3 轧制过程的控制措施

针对6mm板生产板型、同板差不易控制，圆盘剪剪切易甩尾的难点采取措施，主要是优化坯料设计、优化辊型配置，降低控制难度;在轧制中优化节奏和关键道次压下量，实施推床夹钢轧制，以获得良好的板型及同板差;在圆盘剪剪切过程中，分析甩尾原因，实施改进，以避免剪切残余毛边。

3.1 坯料的选型与质量要求

安钢2800mm中板生产线供坯规格主要有150mm×1600mm×Lmm、200mm ×1500mm ×Lmm、210mm×1600mm×Lmm、230mm×1600mm×Lmm，其中坯料长度L受加热炉滑道间距的工艺局限，不能小于1600mm。采用150mm×1600mm×1600mm的最小坯型，轧制2200mm宽度6mm板的长度约为27.5 m，该成品长度在后道工序生产组织存在较大难度:一是难于实现一般要求的10 m倍尺生产;二是钢板上冷床需剪切分段，增大了精整工序的过钢难度;三是轧制时钢板头尾温差大，不利于板型和同板差的控制。在轧制跟踪系统中随机选取5块钢板在成品道次穿过测温点时的检测温度，可表明长度方向的温度差，如图1所示。

图1以时间为横轴，终轧道次的纯轧时间为9 s，测温点在轧前5 m处，也可把该时间轴近视为钢板长度方向上不同位置的轧制温度，即把第1 s视为板头温度、第9 s视为板尾的轧制温度。实测结果表明:长度方向的温度差可高达40℃。对于低碳钢，轧制温度在700℃以上，摩擦系数随轧件温度的增加而下降(μ =0.55－0.00024 T)［1］，温度差的存在导致轧件长度上存在不同的磨檫系数，则各区域也相应的存有变形抗力差异。设计合理的轧制长度，缩小薄板温降过快产生的温度差区间，可减轻变形抗力差异程度，能在一定范围内控制成品的轧制变形均匀性。

图1 6mm板成品道次长度方向的温度差

因此，坯料设计采取缩短坯料分切长度的办法，选用150mm×1600mm×1200mm规格，使钢板毛长在20.5 m～21 m，以符合10 m长度的定尺要求，适度减小轧制钢板长度，实践表明，道次间温降虽然没有发生大的变化，但成品道次纯轧时间缩短1 s左右，同板温差缩小5℃ ～10℃，提高了产品质量保证过程控制能力，降低了同板差及板型的控制难度。此外，对坯料的切割质量提出了要求，对角线不得大于7mm，两边长度差不得大于5mm，断面不得存在切割错茬，有效避免成品斜尖、燕尾缺陷，降低了后续剪切工序难度、有利于成材率的提高。

3.2 选择合适的辊型配置，提高轧制稳定性

上下轧辊的辊型决定了辊缝的形状，是轧钢成型的基础，选择合适的配辊，提高轧制稳定性，有利于改善板型、降低同板差。轧制辊型的影响因素包括原始凸度、辊系热凸度、弹性压扁、挠度，轧制工况较复杂，很难准确测定轧制过程中的各个影响因素，实际生产中多采用实测产品反馈调整的办法［2］。经验表明，生产薄规格板时，轧辊凸度曲线在－0.10mm～+0.00mm时，轧制稳定，可以获得良好的板型。这是由于，当使用较大的综合辊凸度时，压下倾斜过大，进而造成支撑辊的不对称磨损，容易引起轧制状态不稳定，使钢板产生高度浪形;当辊型凸度为负时，无论轧件在咬入时是否对中或轧制时是否偏移，轧件所受的外力之和总是具有自动定位和夹持功能，轧件的轧制稳定性较强，不考虑同板差的控制，当产品允许公差范围越大时，轧制稳定性越强。兼顾产品厚度控制，需考虑同板差，有文献讨论板形和厚度一体化控制［3］指出:

式中:Ch——为轧件出口凸度;

CH——入口原始凸度;

C——机械凸度即综合辊凸度;

η——板凸度率遗传系数，和轧件与轧辊间分布的特性有关;

h、H——分别为轧件轧制前后的厚度。

可见，应用合适的综合辊凸度，可提高轧制稳定性，能获得良好的最终板型和同板差。

安钢板材生产，有2800mm机组和3500mm炉卷机组两条中板生产线，工艺不同，产品互补，因而2800mm机组的产品订单品种、规格变化相对较频繁，为了增强支承辊的普适性，精轧机的常用辊型凸度为+0.53mm，上机轧制量在10～12.5万 t;精轧机工作辊一天一换辊，辊型有平辊、+0.08mm、+0.20mm三种凸度曲线。生产6mm板的配辊制度必需与生产计划结合，一般的，在支承辊上机产量达3万吨以后安排生产6mm板为宜;工作辊辊型选择平辊，上机4 h后具备6mm板的生产辊型条件。另外，6mm板生产中，钢板扣头现象较为突出，实施“雪橇”轧制技术，调整上下轧辊辊径，使下辊辊径略大于上辊［4］，辊径差值保持在5mm～15mm，有效避免了扣头缺陷的发生。

3.3 选择合理的轧制力

轧钢过程中，轧制力的变化是板型影响因素变化的综合体现。根据弹性力学的知识可知，板带材发生翘曲的临界应力为［5］:

式中:σ——临界应力;

K——临界应力系数;

E——板材的弹性模量;

μ——材料的泊松比;

H——板材的厚度;

B——板材的宽度。

在轧制力的作用下，当板带受到压缩的应力超过临界应力值时，该部分的板材就会产生不同形式的屈服流动，这样当边部延伸大时就会产生“边浪”，中部延伸大时就会产生“中浪”。在实际轧制生产过程中，轧制力受多种因素的影响，所以轧制力的具体设定应在一定的范围内才不会产生板型缺陷。根据现场对生产6mm板的观察，当综合轧制力超过27000 kN时，板型有发生瓢曲的风险，因此，实际操作，成品道次三道的最佳压下量依次为1.4mm、1.0mm、0.6mm，必要时轧制结束辊缝上抬0.5mm～1mm，增加一道平整道次，该种轧制方法，轧制力实控在23000 kN～24000 kN，得到的轧后板型良好，同板差在0.5mm以下。

3.4 推床的夹钢控制

轧制前，通过推床对中轧件，可有效避免坯料的角部咬入，防止了边角部的先延伸变形产生的板型斜尖;轧制过程中，适度的推床夹持，与轧机配合能够形成拉钢现象，有利于板型的控制。

3.5轧制节奏的控制

批量生产6mm板，轧制节奏控制相当关键，为了避免轧制中间废，双机架轧制任务分配以确保精轧机的轧制质量为主。精轧程的大变形应集中在940℃ ～1030℃之间，经过温降较快的成品道次，终轧温度仍可控制在780℃以上，若中间坯厚度过小，温降速度快，精轧机轧制温度偏低，不利于板型及同板差的控制。在不影响产能的情况下，一般安排粗轧机甩钢厚度为30mm，连续轧制的每块钢板终轧温度都能大于800℃。另外，通过优化加热炉出钢操作，控制粗轧机机前板坯待钢时间，保持出炉、除鳞后即进入粗轧机轧制的节奏，缩短坯料开轧前的降温时间，是适应薄规格板批量生产的有益措施之一。

3.6 剪切甩尾现象的分析与解决

钢板在圆盘剪剪切的咬入阶段，受力分解有两个方向，一是向下压入钢板进行剪切的剪切力，二是沿钢板长度方向阻碍钢板前进的阻碍力;剪切稳定阶段，上下剪刃与钢板及切断的相连板边发生正压作用，新产生的摩擦力是钢板前进的主要动力，和咬入阶段相比，阻碍力的作用明显弱化。当钢板前头存在斜尖缺陷，双边咬入不同步，发生不对称咬入现象，先咬入的一边已处于稳定剪切阶段，后咬入的一边受阻碍力的作用，前进发生瞬间停顿，6mm板自重较轻，受阻碍力的影响，往往会发生钢板的整体甩动，即甩尾。

由以上圆盘剪剪切甩尾成因分析可见，解决圆盘剪甩尾，关键是避免原始板型斜尖，其次是在剪切工序采取补救控制措施。避免原始板型斜尖，一是加强坯料管理，避免切割质量缺陷，如减小坯料两边的长度差，避免切割错茬等，二是轧制时实行推床的夹钢操作，避免角部咬入产生的轧制斜尖。在圆盘剪剪切工序，对斜尖板的剪切，一是剪切对中操作考虑斜尖根据经验提前留出甩动余量;二是针对6mm钢板米重较轻、易甩动的情况，圆盘剪剪前不再进行长度分段，增加剪切钢板的自重，遏制甩动。多项措施并举，剪切甩尾现象的不利影响明显减轻，少量轻微甩尾产生的剪切残余毛边，也控制在头尾切除范围内。

4 效果

通过对薄规格生产质量关键工序的难点进行分析，结合机组工艺特点，采取针对性措施，安钢2800mm中板生产线6mm板的批量生产能力得到有效提升，减少了轧制中间废的发生，轧制废品率由1.4%左右降低到0.5%以下;实物质量不平度控制在4mm/m以下，因瓢曲改判协议材比例由1.2%降低到0.3%以下;同板差控制在0.5mm以内，厚度命中率达99.3%;杜绝了圆盘剪剪切残留毛边现象，剪切改判率降低了0.6个百分点;斜尖、燕尾等板型头尾缺陷的改善，降低了头尾切除量，为成材率贡献约0.1个百分点。在一次性生产520 t的实践中，轧成率达97.28%，成材率达89.46%，性能合格率100%，主要经济技术指标达到了预期的改进期望值。

［1］夏薇，杜铮，王相玲，等.咬入角对板材热轧成形影响的有限元模拟.铸造技术，2010(3):362－366.

［2］王洪，李文华.中板四辊轧机薄规格轧制稳定性的探讨.轧钢，1998(2):21－23.

［3］白埃民.试论实现高精度板形和厚度一体化控制的途径.轧钢，2001(1):10－13.

［4］张清东，孙林，陈先霖，等.2800四辊轧机板形控制功能完善及雪橇板控制参数优化.冶金设备，2005(3):10－13..

［5］王海雄，李积彬，刘海军，等.二辊可逆热轧铝板带板型的影响因素.机电工程技术，2010(11):113－115.

ANALYSIS ON ROLLING DIFFICULTY OF6mm STEEL PLATE AND COUNTERMEASURE

Cheng Yonggu Lu Yuling Wang Jing Dong Hao
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The rolling difficulties of6mm steel plate in2800mm medium plate mill were analyzed.The Corresponding countermeasure and improvement method were provided according to process characteristics.Through controlling slab selection，roller assembling，rolling and shearing etc，the product quality met standard requirements，which realized batch production and achieved obvious economic benefit.

6mm steel plate shape shearing control

联系人:程永固，高级工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁集团股份有限公司第二轧钢厂;

2012—4—2