粗轧中间坯镰刀弯的分析与改进

汪明新 李美华

摘要：为提升粗轧板形控制水平，產线结合自身实际，对影响中间坯板形的R2轧机进行了多项精度改进，提出了刚度偏差、正反转偏差概念，稳定控制立辊对中，最终实现稳定控制R2出口±10mm中心线命中率在90%以上，为整条轧线的稳定生产奠定了基础。

关键词：粗轧;镰刀弯;板形

Abstract： In order to improve the strip shape control level of rough rolling， the production line is combined with its own reality， the accuracy of R2 rolling mill， which affects the shape of intermediate billet， has been improved. The concept of stiffness deviation and positive negative deviation are put forward， stable control of vertical roller alignment，. Finally stable control is achieved， and the hit rate of R2 outlet ±10mm  center line is above 90%. It lays a foundation for the stable production of the whole production line.

Key words： Rough rolling; Slab camber; Strip shape

1 前言

随着市场竞争越来越激烈，钢铁企业的利润被不断压缩，全产业链都面临较大的降成本压力，下游用户对产品质量要求的不断提高，用户对生产效率及成材率都非常关注，热轧带钢的镰刀弯会造成下游切边用户的堵边、跑偏及头尾剪切量增加等，对用户的生产效率及成材率影响较大。随着对精轧板形技术攻关的推进，发现精轧出口的镰刀弯很大程度上来源于粗轧镰刀弯的遗传，因此粗轧板形控制技术也逐步走向板形攻关的前沿，同时薄规格热轧带钢由于其性价比高、生产周期短的优势，越来越受下游工序青睐，但是对于常规热连轧来讲，薄规格带钢的生产一直都是产线的重点和难点，主要是薄规格轧制时，精轧机组的速度快、温降大、轧制力大，容易导致废钢、甩尾、轧破等生产事故，而这些生产事故当中90%以上都是因为镰刀弯引起，因此对粗轧镰刀弯进行技术攻关的呼声逐渐增大。某钢厂1422产线经过多年的技术攻关努力，使得该产线在粗轧镰刀弯方面改善显著，粗轧出口中心线±10mm命中率达到90%以上。

2 相关性分析

该产线的轧线主要配置为：3座加热炉+R1两辊不可逆+E2立辊+R2四辊可逆轧机+热卷箱+精轧7机架（电动+液压）+2台地下卷取机，如图1所示;

由于该产线的R1轧机设备老旧，牌坊锈蚀严重，压下为电动压下、无轧制力检测装置且不具备可逆轧制功能，所以R1机架只保留简单的压下功能，将230mm或210mm板坯压下至185mm，无板形检测装备，由于整改投资较大，所以产线对于R1机架的定位为维持现有状态不恶化，因此粗轧板形的好坏直接取决于R2区域的轧制状态。

R2出口的宽度计能够实现对板形游动进行测量，粗轧板形的好坏直接可以通过R2出口中心线命中率进行评价，由于该产线的2.1mm轧制比例达到30%以上，且粗轧区域和精轧区域之间热卷箱的卷取和开卷过程会对中间坯板形有明显影响，为了减少粗轧对中间坯的影响，对粗轧板形及镰刀弯的控制提出较高的要求，因此将R2出口中心线±10mm命中率作为评价R2板形的关键指标。

我们将粗轧出口中心线命中率与精轧的轧破甩尾数据进行相关性分析，如图2所示，样本分别是2018年1月至5月每天粗轧±10mm中心线命中率和2.1mm以下轧破率（当天轧制2.1mm以下块数大于50块且同时2.1mm以下的当天轧制比例大于20%）。

由于数据不能继续的分层分析，虽然R-Sq值只有56.7%，但是其线性关系已比较明显，所以粗轧出口±10mm中心线命中率与精轧轧破甩尾关系对应较为显著，进一步说明可以将粗轧出口±10mm中心线命中率作为评价标准。

3 分析及对策

经过长期的生产跟踪试验，总结出粗轧出口镰刀弯的改善贡献主要有三个方面：R2两侧刚度偏差、控制轧机横向间隙、保证粗轧区域设备对中且稳定。

3.1 轧机刚度

通过对轧制过程的分析，镰刀弯的产生最可能的原因就是轧机牌坊两侧刚度存在差异，从客观上讲，粗轧机牌坊两侧刚度并不可能是完全一致的，但牌坊本身原有的性能并不是导致镰刀弯失控的关键因素，导致镰刀弯失控的主要原因在于机架的管控精度没有得到有效的识别及控制[1]，结合实际工作中对粗轧板形的控制技术分析，制定轧机牌坊两侧刚度偏差标准，目前产线评价刚度偏差的标准是：在800吨以上任一轧制力下，刚度偏差≤5%：

经过长年的现场跟踪发现，影响R2刚度偏差主要因素有：牌坊底衬板表面状态、阶梯垫表面状态及工作环境、下支弧形板表面及硬度、上支撑辊轴承箱上表平面度、上支撑辊轴承箱垫板平面度、AGC下表面平面度、支撑辊及工作辊的装配精度。因此建立对应的轧制刚度测试档案，对黑名单轧辊进行跟踪拆检与针对性优化调整[2]。

3.2 间隙管理

从镰刀弯的产生过程分析，镰刀弯一般都出现在轧件头部咬钢过程，这主要是由于在咬钢环节当中，如果轧机横向间隙过大则必然会导致轧辊出现径向与横向运动的情况，最终导致轧件的头部进一步运动，从而产生镰刀弯，然后在粗轧的往复轧制过程当中，进一步加重镰刀弯的程度。为了保证轧机横向间隙稳定受控，我们引入轧机正反转概念，因为粗轧在轧制过程本身就是往复轧制，而随着轧制的进行，轧机间隙会全部偏向一侧，这样就能真实反映这个轧机的真实的总间隙，而轧辊在不同间隙下体现的交叉或偏移方向不一样必然带来轧制力偏差的不同，因此定义正反转偏差的公式如下：

所有的轧制力偏差和实际轧制力均采样转动后10秒到40秒内的均值，制定标准为：正反转偏差≤5%。通过长期跟踪及整改发现影响正反装偏差的主要因素有：支撑辊两侧间隙、工作辊锁门板间隙、锁门板间隙、支撑辊及工作辊的装配精度。

3.3 立辊对中稳定

镰刀弯产生的根本原因就是轧件的非对称轧制，而在粗轧区域非对称挤压时中心线偏向哪一侧，哪侧的“狗骨”就比较高，并随偏移量的增加而增加。通过分析认为粗轧强有力的对中装置主要是立辊和出入口侧导板，如侧导板中心线与立辊的中心线出现偏差，那么带钢进入立辊时头部被立辊“强制纠偏”轧制，出现“狗骨”不对称，进而出现较大的头部镰刀弯[3]。

在改进过程中发现，该产线的侧导板中心线和立辊中心线与侧粗轧机中心线、仪表检测中心线有不重合现象，因此需要以轧机牌坊中心线作为基准，保证粗轧区域中心线一致性，机“四线合一”轧制策略。

在改进过程中，较难保证的是立辊中心线的稳定。众所周知，立辊的运动过程是靠上下四个油缸的协调动作来保证运转正常，在动作过程中需要保证两侧油缸的平行度，否则在立辊轧制过程中会出现受力不均，所以要测量立辊对中，首先要保证的是立辊两侧的垂直度，但是在此過程中经常出现需要不停的泄压标定，因此常会出现标定时间长，不同测量人的误差范围大的问题，从而造成立辊对中精度、稳定性差。

为了解决立辊对中的标定时间长且精度波动大的问题，我们自主开发了一套立辊自动标定程序，只要现场不更换磁尺或液AWC油缸，即使是现场更换立辊也能保证立辊的开度和对中的自动校核，不仅提高了立辊对中精度，还能保证在一次常规标定完成后，立辊对中的稳定性。

4 改善效果

经过长时间的现场整改及分析，以上问题在2020年3月得到有效的解决，粗轧±10mm中心线命中率大幅度提升，有力的保证了现场轧制稳定性，中心线命中率稳定控制在90%以上，波动也大幅减小，如图3所示。2.1mm以下轧破率由之前的9%左右下降到目前的3%左右，为公司降本做出了贡献，大大减少了热轧产品对下游用户的生产效率及成材率的影响。

在得到良好效果的同时，我们同时制定了与中心线控制相关的技术标准，如表1所示，以此来保证成果的巩固和持续。

5 总结

热轧板形镰刀弯的产生原因有很多，而粗轧是镰刀弯产生的关键环节，文中首先通过论证粗轧板形偏移量与轧线的轧制稳定性的相关性，得出镰刀弯与轧制稳定性的较高相关性和攻关必要性的结论，然后通过一系列创新手段建立轧机的相对科学的数字化管理方式，如刚度偏差、正反转偏差、立辊自动标定，提升现场的设备功能精度管控能力，最终粗轧出口±10mm中心线命中率稳定控制在95%以上的水平，达到了国内较高控制水平，助推了产线的制造能力提升。

参考文献：

[1]高秀郁.热轧粗轧镰刀弯控制技术研究[J].设备管理与维修2017，12：80.

[2]夏小明，李冠华，廖松林，张萃.带钢热连轧机两侧刚度差的成因分析与对策[J].中国冶金 2017，7：45-49.

[3]霍光帆，崔二宝，王蕾，尹玉京，刘丰，王伦.热轧粗轧镰刀弯控制技术研究和应用[J].轧钢 2019，2：70.

（作者单位：海梅山钢铁股份有限公司）