天铁热轧极薄规格带钢轧制堆钢事故分析及处理

李准，张鑫辉，刘景阳

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

天铁热轧极薄规格带钢轧制堆钢事故分析及处理

李准，张鑫辉，刘景阳

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

根据极薄规格带钢生产工艺情况，分析出带钢头部飞起、起套现象的产生原因包括带钢速度、带钢板型及层流冷却水的影响。通过对精轧机速度、层流辊道超前速度及冷却水等方面进行改进，提高了薄规格轧制的稳定性，成功生产出了热轧极限薄规格带钢。

热轧 板卷 薄规格 带钢 飞头 速度 板型 控制

1 引言

天铁热轧在轧制极薄规格带钢时，特别在1.6 mm带钢轧制时，由于带钢较薄，在高速出F7后，受空气阻力、层流水压阻力对带钢影响较大，再叠加薄规格本身板型波动，带钢头部在辊道上极易飞起、起套，造成在卷取时无法正常进入卷取机。经常造成堆钢事故，严重影响天铁热轧极薄规格生产的稳定性。同时，对带钢成材率及头尾卷形造成很大影响。针对存在的问题，对精轧机速度、层流辊道速度及冷却水等方向进行了改进，有效保障了极薄规格轧制的顺利生产。

2 薄规格开发简介

通过对轧制状态及轧制数据总结分析，造成极限薄规格带钢头部飞起、起套的原因进行了详细分析，对开发治理措施进行综述。

2.1 增加带钢头部运行稳定

辊道速度优化；精轧机组限速；层流冷却水调整。

2.2 带钢头部进行板型优化控制调整

通过以上调整，减少带钢在辊道上的飞起和起套现象，保证薄规格顺利轧制。

3 造成薄规格带钢头部飞起、起套的原因

3.1 带钢速度影响

在现场轧制过程中，由于带钢厚度规格较薄，本身单位自重较小，在辊道上高速运行时，受到空气阻力、板型缺陷、冷却水吹扫等因素影响，带钢头部出现飞起、拱套现象。在调整控制中，带钢运行速度强制降低是调整治理的基础，在带钢头部强制速度降低后，会增加带钢头部在辊道上的运行稳定性，相对减小了空气阻力、板型缺陷等因素对头部运行的影响。

经过现场轧制状态观察及数据总结，1.6 mm薄规格带钢轧制时，精轧速度F7抛钢速度在12.0～13.0 m/s之间，在此速度下带钢头部出精轧后，头部飞起现象明显，由于头部运行的不稳定，造成带钢头部在层流辊道上严重飘动，无法正常进入卷取机，出现轧制失败。

3.2 带钢板型的影响

带钢在轧制过程中，板型控制是轧制成功的一个重要影响因素。在带钢头部出现浪形、扣翘头时，极易造成带钢头部运行不稳定。同时，再叠加薄规格带钢头部自重小，受外界条件影响较大的特点，所以板型影响对带钢头部的飞起、起套现象有较大的影响。

在天铁热轧薄规格轧制时，带钢头部板型一直是轧制的控制要点，在出现带钢头部浪形、头部S弯、扣翘头等缺陷时，头部在辊道上的运行极不稳定。经常出现运行起套、速度计算偏差大等现象。在后续卷取时，无法正常卷取。因此在此次薄规格飞头治理中，将对头部板型进行控制调整，增加头部运行稳定性。

3.3 层流冷却水的影响

带钢正常运行时，层流冷却水及侧喷水对带钢运行无明显影响，但在薄规格轧制时，由于带钢规格较薄、单位自重轻，受外界影响较大，同时带钢存在一定的浪形，在通过层流辊道时，层流冷却水及侧喷水对带钢的运行有一定的影响：

通过现象观察，带钢头部在经过层流水下落区域时，冷却水由上至下流下，落在带钢上，增加了带钢表面的重量，由于带钢规格薄，后续带钢向前作用力受阻，后续带钢出现拱起、起套现象。

带钢头部在刚出精轧，经过部分侧喷水时，由于侧喷水压力较大，带钢规格薄且宽度较窄，将带钢头部吹向一边，出现带钢头部向一边跑偏现象。

通过以上现象，在调整控制中，将对层流冷却水开启时间进行调整，同时对部分侧喷水进行关闭，增加头部运行稳定性。

4 薄规格带钢轧制改进措施

4.1 精轧机组限速控制

带钢在轧制过程中，轧制速度遵循着机架秒流量相等的原则，薄规格带钢轧制时，由于带钢规格薄，变形量大，轧制速度一般在较高的速度范围内，同时现场轧制为保证头部终轧温度，轧制速度进一步升高。

带钢头部在辊道上运行时，带钢的速度的高低对头部飞头、起套现象的轻缓有很大的影响作用。在带钢速度较高时，由于带钢规格薄、单位自重较轻，高速的带钢头部受到空气阻力的影响，极易出现飞起现象。所以在调整措施中，结合带钢的终轧温度，实际轧制状态等因素，对精轧机进行速度限制，减少头部飞起的不利因素。

（1）原有极限薄规格轧制速度状态

在原有薄规格轧制中，没有进行限速控制，带钢厚度为2.0、1.8、1.6 mm时，实际穿带速度分别达到10.2、11.3、12.5 m/s。

在此速度下，带钢头部飞头现象严重，同时拱套量较大。在轧制曲线中，明显看出带钢头部存在起套现象及浪形缺陷。

（2）影响限速的因素

在轧制过程中，由于带钢存在不同程度的温降，为保证带钢能有一个稳定的终轧温度，保证轧制顺利，精轧机组对带钢速度自动进行调节，在终轧温度降低时，将自动升速来补偿温降。在本次强制限制速度中，将结合带钢的终轧温度进行调节，在保证终轧温降在合理范围内的前提下，进行降速控制。

（3）精轧限速治理措施

结合现场轧制状态，在保证终轧温度偏差及精轧终轧轧制稳定性的前提下，在二级控制中，逐步对极限薄规格带钢穿带速度进行强制最高穿带速度设定，1.6 mm带钢穿带速度设定实验见表1。

表1 极限薄规格速度设定

通过限制速度，带钢头部的运行速度有了较大幅度的降低，结合现场实际情况，可看出，带钢头部在10.1 m/s穿带速度运行时，飞起量有所下降，对后续的层流辊道拉平带钢起到基础保障作用。

4.2 辊超前道速度优化

通过对现场带钢在层流辊道上的实际运行状态进行查看，发现带钢头部在层流辊道前50 m飞头、起套量较大，在层流辊道后段，随着辊道的超前量逐步加大，飞头、起套现象有所减小，但仍存在起套现象。根据以上实际运行现象，可得出结论，带钢在E1～E7辊道上（头50 m）运行时，由于辊道超前是逐步超前，前段辊道的超前量较小，对带钢头部的拉拽作用不明显，无法对带钢头部起套现象进行有效的拉拽减缓，故造成后续飞头、起套量加大。

根据薄规格带钢在辊道不同位置的飞头、起套现象，对层流辊道前半段超前量逐步分配的控制方式进行修改，主要控制方式是将层流辊道前段超前量修改为同一个较大的超前量，在辊道前半段对带钢头部起套进行拉拽、抻平，同时将夹送辊的超前量做出单独控制方式，并加大控制量，在带钢头部进入卷取机时，再次进行拉平作用，具体修改如下：

（1）原有控辊道超前制方式为：天铁热轧层流辊道共14组，分别为E1～E14共130 m，原有超前控制方式是将人为设置的超前速度逐步分配到整个层流辊道和夹送辊上，速度值由E1～E14再到夹送辊进行逐步递增（如将24%的超前速度按比例逐步分配到14组辊道和夹送辊上）。辊道超前速度曲线见图1。

现超前控制方式为：为减小带钢在辊道上的起套量，将辊道速度设定分配进行修改，把原有的辊道速度逐步分配修改为二级速度超前，即E1～E7保持一个整体较大的速度超前，此值可在HMI操作画面中人为进行修改设定，E7～E14仍保持逐步超前速度控制，将设定的超期量逐步分配在E8～E14辊道上。同时，夹送辊也可进行单独超前速度设定，对带钢头部进行拉平。修改后的辊道超前速度见图2。

（2）对带钢采取的基准速度进行修改，由原有的辊道速度积分进行计算带钢实际位置，修改为以精轧F7实际轧制速度为基准值，进行后续辊道超前跟踪计算。使带钢的速度基准值更贴近现场实际带钢速度，增加带钢超前速度计算的准确性，减少由于带钢头部位置超出时间窗口而造成的堆钢事故。

在此超前控制中，当带钢厚度≤2.3 mm时，系统自动进行辊道二级超前控制，操作人员在HMI画面中将整个辊道超前控制进行设定，有针对性地对辊道前段进行单独超前设定。后段辊道根据系统自动计算，将整体辊道超前量减去前段辊道的超前量后的剩余超前量，逐步分配到后段辊道上。同时在辊道超前速度的基础上，对夹送辊的超前速度进行设定，使夹送辊对带钢起到进一步拉平作用。根据以上调整方式，在轧制薄规格带钢时，进行几轮速度调整试验，调整实验内容见表2。

表2 超前速度调整试验

此项调整加大了飞头、起套现象较严重的时间段辊道的整体超前量，使辊道对带钢运行最不稳定的阶段进行了较大抻平作用，有针对性地对带钢起套严重点进行专项控制，减小带钢飞头、起套现象。总结效果入下：

（1）通过以上几轮实验，在层流冷却前半段，E1～E7的整体大超前对带钢头部10 m起到一定的拉平作用。现场查看，带钢头部的飞起现象明显减小，运行较平稳。

（2）在带钢头部10 m到建立张力之间的起套现象，可以看见明显减小，E1～E7的整体超前作用对头部130的起套现象有较好的拉平作用。在现场看到前半段辊道上带钢的起套量在逐步减小。到辊道后半段时，起套量基本消除。在第三轮实验中，同时对精轧机组进行了限速，对冷却水进行了修改，对卷取的基准速度进行了修改，起到了很好的控制效果。

（3）带钢运行速度基准值改为精轧末机架速度，通过数据对比，整个辊道的超前值及夹送辊超前值与带钢实际运行的实际超前值相匹配，带钢头部位置计算准确，未出现超出时间窗口现象。

4.3 头部板型方面

带钢头部板型好坏直接影响到头部的飞起量及起套量，在带钢板型浪形较小的前提下，为后续的辊道拉平起到了很好的基础作用。在本次治理措施中，将对带钢头部板型进行控制调整。

主要治理措施为：在原有薄规格板型控制基础上，对中间坯厚度、中间坯板形、侧导板开口度优化、优化弯辊控制模式转变、取消F7机架的板形自动控制功能等方向的调整。

带钢板型治理的主要措施为：

（1）通过优化中间坯厚度来提高轧制稳定性，将1.6 mm原中间坯厚度由32 mm改为36 mm，通过加厚中间坯有效降低了中间坯的温降，提高了开轧温度，提高了带钢头部穿带的稳定性，对带钢头部的跑弯和浪形都有所改善，从而对带钢头部在输出辊道上稳定运行起到积极作用。

（2）在粗轧控制中，对中间坯板形进行观察调整，保证中间坯平直没有严重的镰刀弯和S弯，为避免精轧产生镰刀弯打下良好的基础。

（3）精轧侧导板已实现三段式控制，在此基础上进一步将各段的开口度进行优化，主要是针对穿带阶段，在保证带钢头部的顺利穿带的前提下，将穿带阶段的开口度适当缩小，增加带钢的对中性。

（4）调整精轧穿带过程弯辊力控制模式的转换参数。出F7带钢头部的板形中间浪的情况偏多，存在浪形会使带钢在辊道上运行不稳定，极易造成薄规格飞头现象。通过对轧制过程参数IBA曲线的分析，得出这一缺陷的原因主要是由于精轧机架弯辊力，在穿带过称程中由平衡模式向轧制模式转换时存在一个明显的降幅而造成的。分析为当前三架弯辊力下降时会使带钢头部产生较大的凸度，而当这种情况后几个机架辊型和弯辊力无法与之匹配时就产生了较大的中浪。所以为了带钢平整的头部板形，对弯辊力两模式转换时存在的降幅进行消除，使带钢在穿带的瞬间就达到设定弯辊力，保证头部的板形。

（5）将F7板型自动控制功能取消。由于带钢起套时，监控系统把起套现象检测为浪形，自动对板型进行调整，造成板型恶循环，所以关闭监控系统，增加了头部板型控制的准确性。

通过以上调整措施的实施，在薄规格带钢轧制时可以明显看出带钢头部板型有很大改善，头部跑偏、浪形缺陷明显减少，为后续层流辊道对头部飞头、起套拉平起到基础保障作用。下图为在板型调整实验中，1.8 mm带钢头部板型情况对比情况见图3。

4.4 层流冷却水控制

图3 薄规格调整后平直度对比曲线

通过对薄规格带钢在层流辊道上的实际运行进行查看，发现层流冷却水对带钢头部运行有一定的影响。带钢在层流辊道粗调段运行时，层流冷却水及侧喷水对带钢头部影响较大，在带钢进入精调段时，由于带钢温度降低，本身变形抗力增大，对外界因素影响减小，所以在调整过程中，主要对粗调段冷却水进行控制调整。

根据上述原因分析及现场实际运行情况，主要对层流冷却侧喷水及冷却水的开启时间进行了调整，以下为具体调整内容；

（1）在薄规格带钢轧制，带钢头部经过粗调段时，对层流辊道冷却水开启时间进行调整。通过二级画面中的头部不冷却长度设定，对带钢头部不冷却长度进行加长，当带钢头部经过时，层流水处于关闭状体，待头部经过后再开启冷却水。现阶段轧制薄规格带钢时，将头部不冷却长度设置为10 m，经过现场实验，冷却水的开启时间可避开带钢头部运行的时间段，减少冷却水压对带钢头部的影响。

（2）带钢头部出F7后，在头部40 m运行中，由于带钢温度高变形抗力低，且运行速度高，经过前几组侧喷水时，带钢头部受侧喷水吹扫，出现左右飘动现象。结合现场带钢实际运行情况及侧喷水控制方式，在薄规格轧制中，将4号、5号侧喷水关闭，减少侧喷水对带钢头部运行的影响。

5 改进效果

在极限薄规格带钢头部飞头、起套现象治理过程中，通过一系列调整实验，总结出了带钢头部飞头、起套的控制方法，以及各个控制方法在治理过程中起到的具体作用及效果，轧制效果如下：

精轧机组限速、辊道超前修改、冷却水控制修改，主要对带钢头部是10 m的飞头现象起到很好的改善作用。

板型控制、辊道超前修改主要对带钢头部10 m至建张阶段的起套现象起到很好的改善作用。

卷取基准速度采集点的修改，增加了带钢头部计算和辊道超前计算的准确性，保证了带钢顺利卷取的稳定性。

在实际生产中，根据现场带钢头部的运行状态，总结出了各个控制手段对带钢头部的飞头、起套、拱起现象的影响主次关系，在调整中根据具体运行情况，进行相应调整，增加头部运行稳定性。

现阶段对轧制1.6 mm规格带钢的轧制数据进行了总结，并对一些操作系数在操作系统中进行保存，在后续轧制薄规格中，继续对此控制方式加以固化。

6 结束语

改进后，对极限薄规格带钢现场带钢运行状态进行查看，带钢头部飞头、起套现象得到了很好的治理，能够顺利轧制卷取。

极限薄规格带钢的顺利生产，消除了堆钢事故发生，提高了生产成功率及轧制成材率，保障了天铁热轧顺利轧制极限薄规格带钢，为以后轧制更高级别的带钢打下了良好的基础。

[1]王有铭，李曼云，韦光.钢材的控制轧制和控制冷却[M].北京：冶金工业出版社，1999.

[2]王延薄.轧钢工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1981.

[3]黄华清.轧钢机械[M].北京：冶金工业出版社，1980.

Analysis and Treatment of Extremely Thin Strip Cobble at Tiantie Hot Rolling Mill

Li Zhun,Zhang Xinhui,Liu Jingyang
(Hot Rolling Plate Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group, She County,Hebei Province 056404)

On basis of actual production situation,the authors analyze and find that strip head upwardness and looping are influenced by strip speed,profile and laminar cooling.Improvement was made on finishing mill speed,lead speed of laminar cooling roller table and cooling water.Afterwards the small size rolling was stabilized and hot rolled extremely thin strip produced successfully.

hot rolling,coiled strip,thin strip,head upwardness,speed,strip profile,control

李准，男，2006年毕业于河北工院金属材料工程专业，现在天铁热轧板公司从事轧钢方面的研究工作。

（收稿 2012－03－27 编辑 崔建华）