宽规格花纹板板形控制技术及应用

张志坚 戴德胜 王 超 张向厅 张瑞贺

（日照钢铁控股集团有限公司）

0 前言

花纹板因其美观大方、防滑效果好、去水和去油污方便、纹高耐磨，广泛应用于汽车、机械设备、建筑等行业。因轧钢设备装备水平及品种结构问题，市场上花纹板的主流宽度为1 000～1 500 mm，在一些车辆、钢结构、风电设施上，为了减少拼接时产生的焊缝，需要1 800～2 000 mm宽度的花纹板。某2150产线在生产1 800～2 000 mm花纹板时，板形检测显示中间浪形严重，通过分析优化凸度、轧制编排、精轧负荷分配、弯辊力、辊型等，解决了宽规格花纹板的板形问题，取得了较好的应用效果。

1 某2150带钢生产线的生产工艺路线

热轧2150线的主要设备包括3座步进梁式加热炉，四辊可逆粗轧机（R1、R2）和R2后的热卷箱，精轧机组（由7台长行程AGC液压压下、带窜辊和正弯辊板形控制系统的四辊不可逆轧机组成），3台地下卷取机[1]，生产工艺路线如图1所示。

图1 热轧2150带钢线生产工艺路线

2 板形控制技术

板带是由平辊生产出的，由于较大的宽厚度比，在生产过程中需要大的轧制力，随着轧制装备和工艺技术的进步，客户对板带的厚度精度、板形及表面质量提出越来越高的要求，尤其是板形，如果板带断面形状不好，则会严重影响客户的使用性能。

板形包括横向、纵向两个尺寸方向，纵向俗称浪形，随着AGC的广泛应用，纵向板形已经得到很好的控制；横向主要是宽度方向尺寸控制，主要影响因素有凸度、楔形等，目前板形控制的关键技术主要是横向厚度控制精度[2]。

凸度是指板横断面中心处厚度与边部代表点平均厚度的差值（如图2所示）,这里取距板带边部40 mm处。为使带钢在轧制过程中的板形稳定，要保证带钢沿宽度方向各点有均匀的延伸率，也就是说轧制前后断面各点的尺寸比例一定，即:

图2 轧制前后横断面形状

越宽的带钢，板形控制越不稳定，越容易出现板形问题。1 800/2 000 mm板形控制的要点是前机架控制好轧后板形，从而确保下一道次轧制可以获得良好的凸度和平直度。在某2150线F1～F4出口板形是控制成品板形的重要条件，F5～F7微调整凸度调整量，以保证成品稳定的凸度值[4]。

3 板形优化措施

3.1 中间坯保温措施

粗轧后辊道上中间坯的边缘处温度的降低高于中间位置的，板坯的中心温度高于表面温度，板坯温度不均匀在轧制过程中会产生热应力，导致层流冷却后边部与中间位置应力不同，从而使宽规格花纹板产生双边浪。对宽规格花纹板，在中间坯辊道投用保温罩，可以减缓中间坯边部、表面和心部的温降以及板坯头尾的温差，从而减少宽规格花纹板因温度差异导致的边部浪形问题[5]。

3.2 优化轧制工作辊辊型

轧机工作辊辊型是控制板形的重要因素，对工作辊周期内的板形起重要作用，辊型的选择影响着轧制状态和带钢板形的稳定性。某2150轧线轧制花纹板时，原F1～F6采用CVC辊型，F7采用平辊辊型。F1～F6辊型在生产实践中能满足板形和凸度的要求，F7的平辊受弯辊力控制及钢带温度、水温等因素的影响，平直度和凸度控制不稳定，容易出现批量双边浪、1/4边浪、中间浪等质量问题。在生产实践中发现，F7采用-40 μm的辊型（如图3所示），通过前后轧机轧制力负荷的分配，生产1 800 mm、2 000 mm宽度花纹板卷板时，有效消除了双边浪及1/4边浪[6]。

图3 F7轧辊辊型

3.3 精轧机负荷及弯辊力分配优化

精轧机轧制力分配是控制板形的一个关键性因素，轧制力通过工作辊、支撑辊的弹性挠度控制轧辊间隙。精轧机压下力作用于支撑辊轴承座，通过支撑辊最终作用于工作辊，在压下力的作用下工作辊会产生弹性变形，产生的挠度会加大凸度值，从而影响成品板形[7]。在相同压下力下，工作辊直径越小，弹性变形越大，根据F1～F7工作辊直径的大小，F1～F4采用大辊径工作辊，F5～F7使用小辊径工作辊， F1～F4阶段带钢厚度较大，金属更容易横向流动，带钢凸度值较容易调整，可以通过增加F1～F4的轧制力，相应减少F5～F7的凸度调整量来优化板形，确保带钢的平直度[8]。精轧机组F1～F7均有液压弯辊设备，采用在工作辊轴承箱装配液压缸的正弯辊法，可以有效减小工作辊挠度，降低双边浪的产生，轧制规格9.8 mm×2 000 mm精轧机主要参数详见表1。

表1 精轧机组主要参数控制

为保证花纹纹高，F7压下率＞15%，根据实际生产中带钢凸度情况，适时通过压下率设定对F7负荷调整，以保证宽规格花纹板整体板形。

3.4 轧制编排对凸度的影响

轧制计划编排对生产效率及板形控制有重要作用，不同的轧制计划编排对轧辊的磨损程度不同，进而影响凸度的控制。生产计划编排原则：烫辊材-过渡材-主轧材-收尾材，轧制计划编排原则详如图4所示。宽度设定原则由窄到宽再到窄进行组织，在热凸度建立前，宽度跨度≤500 mm。单位轧制计划内公里数≤40 km，单位总块数≤80块。1 800/2 000 mm宽度花纹板过渡材不少于15块，以建立稳定的轧辊热凸度，均匀化轧机工作辊轧辊磨损，优化带钢边部形状的控制，消除边部因轧辊凹陷导致的钢板边部高点。

图4 轧制计划编排原则

3.5 宽规格花纹板板形优化效果

通过宽规格花纹板板形控制生产工艺改进，生产实践中宽规格花纹板板形明显改善，多功能板形仪检测板形平直度均＜10I，优化后宽规格花纹板的板形如图5所示。

图5 优化后宽规格花纹板板形

宽规格花纹板经过开平后实测板形，1 800/2 000 mm宽度花纹板已基本消除双边浪、1/4边浪，存在轻微中间浪，浪高均在5 mm以下，开平后板形情况如图6所示。

4 结束语

2150生产线通过中间坯保温、优化精轧末机架辊型、调整精轧负荷及弯辊力分配及轧制计划编排优化等措施，宽规格花纹板板形质量显著提升，厚度6.0～16.0 mm宽度2 000 mm花纹板整体平直度均＜10I，开平后存在轻微中间浪且浪高均在5 mm以下。

宽规格花纹板板形的质量的提升，市场订单量持续增加，既满足了市场需求，也为公司带来了可观的经济效益。