平整机组板形控制研究

2020-12-10闫玉三周文宾

中国金属通报 2020年3期

闫玉三，周文宾，马俊*

（酒泉钢铁集团有限责任公司碳钢薄板厂，甘肃嘉峪关 735100）

1 板形与轧辊使用控制参数之间关系

1.1 表面粗糙度的影响

依据轧制过程中带钢表面粗糙度传递原理,轧制力是将轧辊表面粗糙度传递到带钢上的，动力对带钢表面粗糙度的形成起到至关重要的作用。在轧制过程中只要轧辊表面粗糙度没有衰减到所允许的最低值且压下量足以使得轧辊表面微观形状压入带钢，带钢就能获得满意的表面粗糙度。轧制力越大越容易使得毛化后得到硬化的轧辊表面粗糙度尖峰扎入带钢表面形成带钢表面粗糙度[1]。

支撑辊与轧制力的最初形态是决定承载辊缝状态的主要原因。轧制力度随轧辊挠度的增大而增大，带钢板容易出现边浪现象，支撑辊的凹陷程度受到影响，承载辊的挠度随之减小，对抑制边浪起到一定的作用，尤其是使用变接触支撑辊辊形技术，能够有效的降低承载辊缝凸起程度，将承载辊的横向刚度提升上去，控制轧制力对板形的影响，调节弯辊力。在以上控制理论的基础上，酒钢平整机组支撑辊凸度由投产初期0um（平辊）,后期调整为10um，在目前的生产控制过程中，表现出在板形控制以及工作辊弯辊力干预板形方面，后期辊形调整后明显优于前期辊形。

1.2 轧辊辊型、轧制量的影响关系

1.2.1 支撑辊辊形磨损

平整机支撑辊的硬度低于工作辊，并且服役时间较长，所以支撑辊的磨损要大于工作辊的磨损。但是在实际成产中发现支撑辊的磨损对辊缝的影响比较小。主要有两方面的原因，一方面为支撑辊辊形对辊缝的控制是通过改变其弯曲度而达到的，由于平整机组轧制力度不够，工作辊的变形得到了控制，受辊缝影响自然有所减弱；另一方面原因为支撑辊的磨损状态对工作辊的形变造成一定影响。因支撑辊磨损位置出现在工作辊的不同位置，支撑辊的凸出状况没有受到影响，因此可以判断受磨损的程度较微弱[2]。因此改善支撑辊的辊形，充分利用支撑辊换辊周期长、磨损对板形控制特性影响不大的特性改善支撑辊对板形的控制。在酒钢平整机组根据将近一年半的生产跟踪中，总结出平整机组支撑辊辊役稳定在15000t～22000t之间时，支撑辊磨损对工作辊在板形控制方面有害干预最小，所以将支撑辊辊役量定位为最高不能超过25000t。

1.2.2 工作辊辊形及辊役量的影响

依照板形轧制工艺原理，对板形造成影响主要原因有两点：辊系与辊形的形变。在平整机上，由于轧制力减弱，辊系变形也随之变小，所以因工作辊的辊形对板形的影响变得尤为重要。

关于辊形的作用，重点从一下几个方面分析，对辊形进行科学设计。依照轧机生产工艺条件、上料情况来确定轧辊运行路线、凸出程度以及分配方案，对辊形制度进行优化，有利于增加其加工精度。因工作辊反复更换，在平整机上，工作辊平均每6h更换一次。所以，控制辊形的磨损程度十分必要；在实际加工过程中辊形的凸起程度小于辊形的设计凸出程度，大大超出了精度工作辊的精度控制目标。辊缝形状受工作辊的影响，此种辊形的波动对于板形的稳定性造成不良影响。工作辊的生产误差会造成板形的误差，在正常的工作状态下，板形容易出现大边波浪、中复合波浪等加工缺陷。

简化工作辊辊形，降低辊形加工和管理的难度，减小辊形加工误差，可以有效的减小工作辊辊形对板形的不良影响。

2 张力的影响

张力对板形的影响实质上是张力对残余应力的影响。由于轧制过程中金属的变形沿板宽方向的不均匀分布，导致了残余应力沿板宽方向的分布也呈现不规律的状态；但随着张力的增大，无论是横向还是纵向，残余应力的绝对值基本都减小，这与所轧带钢的板形(平直度)状况的逐渐好转是一致的，这说明残余应力的大小与板形(平直度)的好坏有内在关系。

随着张力的增大，带钢内残余应力的分布趋于平均，对应着板形平直度的改善；带钢内纵向应力与横向应力沿板宽方向，有着基本一致的分布；另外，靠近边部的应力变化较大，靠近中部的应力变化趋于平缓，对应着带钢轧制后产生的边浪及中部的相对平直。平整工艺过程中合适的张力系统不仅可以使平整后的带钢保证工艺要求的延伸率，而且前后张力抑制了轧制过程中带钢的跑偏现象，同时减轻了由此带来的板形缺陷，提高了平整后带钢的平直度。

带钢在轧制过程中不仅存在纵向残余应力，而且也存在横向残余应力。说明带钢不仅存在纵向金属流动不均匀，而且也存在明显的横向流动不均匀。改善金属的塑性变形条件（包括润滑、辊形、坯料横断面、弯辊力、前后张力等）非常必要。

3 轧制计划编排原则对板形控制的影响

在生产过程中，由于轧辊磨损、热膨胀的发生和变化，其辊形在轧制一定的公里数之后会发生一定的变化是必须要考虑的。由于酒钢平整机组轧制过程断面、厚度、钢种变化频繁，为保证在此工艺条件下能有效的控制板形，对于计划的编排特做以下要求：

（1）换新辊后开始轧制前3卷（大卷）厚度必须维持在0.8≤H≤1.2mm。

（2）若同端面计划新换辊后无0.8≤H≤1.2mm规格时，可以按以下计划编排，轧制1000mm时，换辊后前两卷可以安排1250mm厚度为0.8≤H≤1.2mm规格；轧制1250mm时，换辊后前两卷可以安排1500mm厚度为0.8≤H≤1.2mm规格。

（3）计划编排遵循由薄到厚，由宽到窄的原则，轧制H≤0.6mm规格时尽可能安排在辊役前中期。

（4）新支撑辊前两个辊役必须安排1250mm断面以上宽度，轧制1000mm断面计划连续编排不允许超过3个辊役，若超过3个辊役计划，中途必须安排一个辊役1250mm断面，新支撑辊上线前3000t之前，第一个辊役不允许安排0.6mm以下规格，之后辊役每个辊役0.5mm规格小于6卷，3000t之后正常安排。

（5）H≤0.6mm规格，单个辊役内安排卷数少于15个，单个辊役公里数大于60KM后不允许安排H≤0.6mm规格。

（6）轧制H≤1.0mm规格时，前后卷厚度跳跃小于等于0.3mm。

（7）同端面混轧时，必须遵循由宽到窄的原则，计划安排可以各半编排，但编排过程必须同时遵循以上几条规定。

4 带钢的粘接影响

粘结就是在一定的温度和应力作用下，在一定退火时间下，发生层间局部焊合的现象。在平整生产时，由于带钢突然扯开，带钢局部应力超过带钢的屈服极限，从而导致形成垂直于带钢纵向的弧形折皱，从而引发带钢横断面应力变化不均，在轧制过程中影响板形的变化，尤其是目前酒钢粘接基本为中部粘接，此种缺陷转化为平整机组板行控制为双边浪的大幅度波动。

对酒钢产品进行跟踪发现发生粘结的带钢厚度多在0.8mm以下，而薄规格轧制过程中轧机的轧制力、力矩、电流都属于区域设计上限，板形控制难度也随之增加，薄规格带钢的粘结一定程度上影响了平整机组板形控制。