冷轧带钢横向机械压痕产生的原因

倪泽娅

(宝钢工业技术服务有限公司 上海201900)

冷轧带钢横向机械压痕产生的原因

倪泽娅①

(宝钢工业技术服务有限公司 上海201900)

某冷轧机在生产过程中，带钢表面曾出现严重压痕质量缺陷，影响到产品的质量，困扰着机组正常生产。围绕着冷轧机带钢表面压痕，通过跟踪确定了压痕的形貌特征，分析了该压痕产生的机理，并提出了综合性防治对策。通过措施的优化，既消除了该压痕缺陷的产生，又提高了换辊效率。

冷连轧机 压痕 有带钢校零

1 前言

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，钢铁消费呈高、精、薄趋势发展，人们对钢铁品质的要求也逐步提高，成本低、品质高的钢铁成品更能满足用户需求，也更具竞争力。特别是近年来汽车市场的增量式增长，人们更是对汽车板品质提出更高要求。[1][2]

宝钢某冷连轧机，以生产汽车板和家电板为主，品种涵盖CQ、DQ、DDQ、EDDQ、SEDDQ、TRIP钢等，年设计产能170万t，原料规格为2.0mm～6.0mm×730mm～1600mm，成品规格为0.3mm～2.3mm×730mm～1600mm。在该机组生产过程中，尤其是生产汽车板时，带钢表面曾出现严重的压痕缺陷，影响着汽车板成材率，同时也增加了工作辊辊耗，该问题曾一度困扰着冷轧机的生产。针对此问题，现场技术人员研究了其产生的机理，提出了防治措施，最终取得了良好实效，以下是该缺陷消除的情况描述。[3][4][5]

2 压痕形貌特征

归纳压痕缺陷形貌，先要确定其规律性和时刻点。通过跟踪对比发现，该缺陷在冷轧机换辊重新开机后易发生。带钢在检查台处开卷，带钢表面发现压痕，该压痕沿带钢宽度方向一条状，其形貌示意见图1。该压痕的详细特征为：带钢下表面较深而上表面较浅，上下对称分布，横向压痕间距基本呈规律性，间距为πD5(5号机架工作辊周长)。

3 压痕产生的机理

根据横向压痕产生的时刻点，为换新辊后的头几卷。因此，初步怀疑横向压痕的产生与换辊和穿带过程有关，这些过程中辊与辊之间会压靠并与带钢表面接触，可能该过程中在辊子表面产生了缺陷，开机轧制时通过辊子作用到带钢上，使带钢表面显示出横向压痕。

图1 压痕形貌示意图

图2 轧辊内部布置图

BUR-支撑辊; IMR-中间辊; WR-工作辊

3.1 压痕产生的辊面位置分析及确定

UCM轧机为6辊轧机，其轧辊内部布置如图2所示，轧机内任一辊辊面有缺陷，都有可能将缺陷印到带钢表面上，以下是辊面缺陷产生的可能性分析。

从轧辊结构分析，辊面横向压印缺陷位置及该缺陷印在带钢上的缺陷特征具有关联性。因轧机内工作辊、中间辊和支撑辊辊面检查，需将辊抽出，然后才能目视观察辊面是否有缺陷，但检查整个辊面圆周方向则存在一定困难，需要手动盘转整根轧辊。为此，采用“检查带钢表面，归纳缺陷形貌特征，以带钢压痕特征间接推测辊面缺陷位置”的方法来判断。

轧机换辊过程中涉及各轧辊平衡缸和压上油缸动作，在这些油缸动作和上下辊压靠过程中，如果动作不平稳和位置不正确，都可能产生轧辊间的剧烈冲击。经归纳，轧辊辊面缺陷位置、带钢压痕特征及冲击可能过程具有表1之关系。

将有缺陷钢卷上质检台开卷检查，发现不仅带钢上表面有横向压痕，而且下表面也有横向压痕，且上下表面对称，上浅而下深，根据表1的经验归纳，确定压痕产生于上下工作辊表面，冲击产生的过程为校零过程和压靠过程。

表1 辊面横向缺陷及带钢压痕特征

3.2 带钢上下表面横向压痕机理

带钢上下表面产生了横向压痕与校零、压靠过程有关，需要上下工作辊平稳接触，以下是相关调查和分析：

3.2.1 主压上油缸控制曲线

辊缝在校零过程中和压靠过程中，先采用位置控制方式，然后再切换成轧制力控制方式，轧制力达到设定轧制力时结束。在该过程中，压上油缸先由比例阀控制、然后切换至伺服阀控制，主液压油缸的速度要进行切换，从10mm/s→1mm/s→0.1mm/s，主液压油缸速度控制曲线如下图3所示。

主油缸控制有三种速度：a：10mm/s(高速)；b：1mm/s(中速)；c：0.1mm/s(低速)。

图3 主液压油缸速度控制曲线

速度切换点的依据为辊缝值，因此辊缝的准确性才能保证以0.1mm/s(低速)进行上下工作辊的压靠。

3.2.2 校零和压靠过程调查

校零是冷连轧机常规的作业之一，因轧机压上油缸具有辊逢控制功能，该功能根据辊逢的位置进行相应的设备动作，故要求辊逢位置精确。为了提高辊逢的检测精度，虽然采用了1μm分辨率的磁尺来检测压上油缸的位移，但由于轧辊常往复上下移动，辊逢检测值与实际辊逢值不可避免存在累积误差，需要不定期对辊逢进行校零，通过校零消除辊逢计算值的累积误差。

检查1：冷轧机设计校零过程：

冷轧机停机→带钢停止→换辊→校零

检查2：横向压痕产生前冷轧机校零过程：

冷轧机停机→带钢点动→带钢停止→换辊→校零

两过程的主要区别为：原设计，轧机停机后，程序将5机架下方带钢厚度记忆下来；而压痕产生的校零过程为，轧机停机后，有时进行了带钢点动(手动控制轧机往前或往后移动带钢的作业)，使5机架下方带钢的厚度发生了变化，即程序内部记忆的机架内带钢厚度与现场实际的带钢厚度不一致，辊缝有偏差，误差的累积作用使辊缝偏差逐渐变化。如下图4所示。

图4 校零过程辊缝变化图

S5-5机架辊缝值;h4-4机架出口厚度;H1-1机架入口厚度，即来料厚度;h1-1机架出口厚度

3.2.3 横向压痕产生的原因

原来程序控制方案中a、b、c三种速度的切换条件为：

1)a→b：辊缝距轧制线3mm时，比例阀关闭，然后HYROP MASTER ON，切换至伺服阀，主液压油缸速度切换至b，即10mm/s→1mm/s。

2)b→c：辊缝距轧制线1mm时，主油缸速度切换至c,即1mm/s→0.1mm/s。

但由于校零过程中辊缝存在偏差，根据以上控制方案就容易产生横向压痕。例如，停机时带钢厚度规格4.0mm(入口)→0.5mm(出口)，那么5机架的辊缝为S5≈0.5mm。由于停机时带钢点动,带钢停机位置发生了变化，例如1机架带钢点动到5机架，那么5机架的辊缝变为为S5≈4.0mm。 原软件控制方案中当辊缝为1mm时，主油缸速度从1mm/s切换到0.1mm/s进行压靠。但由于辊缝存在偏差，在辊缝为4mm时，上下工作辊就以10mm/s的速度进行压靠，导致靠辊速度不正确，大轧制力冲击造成工作辊表面产生横向压痕。

4 防治对策

由于断带或某些原因，根据生产需要，机架内带钢可能发生变化，为此采取了以下改进措施：

4.1 改进措施1

因轧机入口最后规格为6mm，为避免压上油缸以10mm/s进行压靠，修改了压上油缸切换条件，并完全由程序实现自动切换，见表2。

表2 主压上油缸速度切换条件新设定值

改进后的主油缸速度控制曲线如图5所示。

图5 改进后主油缸速度控制曲线图

4.2 改进措施2

措施1通过重新设定速度切换点参数，基本确保了上下工作辊以不大于1mm/s平稳速度进行压靠，基本解决了横向压痕的产生。但由于冷轧机时间损耗对轧机产量影响较大，从图5可以看出，改进后的速度控制曲线虽然能平稳靠辊，但是延长了靠辊时间。为了减少靠辊损耗时间，采取了较为理想的改进措施2。

合理使用5机架后配置的2台测厚仪功能，将测厚仪测得的厚度作为辊缝速度切换点。配置的2台测厚仪，其中一台用于在线测量厚度，另一台备用。优化后的措施为：

冷轧机停机→带钢停止→切换成小张力控制→换辊→读取测厚仪厚度→校零

这样就能在换辊时测量5机架出口带钢的厚度，根据带钢的厚度，动态修改主油缸速度切换点，这样就能弥补措施1的负面影响。

假设测厚仪测得的厚度为h5，那么，速度切换点改进如表3所示。

表3 主压上油缸速度切换条件优化后的设定值

5 结束语

所述的带钢横向压痕缺陷仅为冷轧带钢表面缺陷的一种。综观整个跟踪、分析和防治过程，带钢表面质量缺陷的产生，往往源于小细节的疏忽。本例就是设计时的校零过程与实际操作过程产生了偏差，从而产生了辊缝累积误差。因此，在冷轧机投产后，合理的操作习惯评估及各运行参数的仔细观察，都将有利于发现问题，为冷轧机高效、高产创造条件。

[1]叶学卫,黄佩杰.流量AGC在宝钢冷连轧机上的应用[J].冶金自动化，2005(4):31-35.

[2]韩立强.中厚板轧机高精度厚度自动控制系统的开发及应用[J].冶金自动化，2011(3):113-114.

[3]舒萦,羌菊兴.动态设定及自适应技术在酸轧机组上的应用[J].宝钢技术，2007(4):37-39.

[4]丁志宇,柳军.鞍钢冷连轧机AGC系统的分析及应用[J].冶金自动化，2005(5):5-8.

Causes of Cold Rolled Steel Strip Transverse Mechanical Impression Mark

Ni Zeya

(Baosteel Technology Service Co., Ltd., Shanghai 201900)

A kind of serious roll impression mark happened on the surface of cold strip during cold rolling mill was producing. The defect not only affected the quality of the production, but also made the normal produce hard to continue. In this paper, it focused on the defect. Whose reason was founded by site staff after a long time tracking, and then they made a comprehensive optimization method to solve the problem. It not only eliminates the defect of roll impression mark but also improved the efficiency of roll changing process.

Cold tandem mill Impression mark Gap zeroing with strip

倪泽娅，女，1977年出生，2000年毕业于华东理工大学，工程师，现从事项目管理及产品研发工作

TG333.12

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.019

2014-07-18)