柳钢1450热轧线薄规格稳定轧制控制实践

耿 伟，粟劲超，赵忠云

(广西柳州钢铁集团有限公司热轧板带厂，广西 柳州 545002)

柳钢1450热轧线于2012年建成投产，年产能350万吨，设计轧制厚度规格1.2 mm～12.7 mm,采用全国内集成的设备布置及控制系统。该产线自建成以来经多次技术改进和工艺优化，目前设备维护良好，工艺技术成熟，能够批量稳定生产极限厚度为1.5 mm的薄板。

通常薄规格极限材(泛指厚度≤2.0 mm)轧制稳定性及产品技术质量指标控制水平一定程度上代表着一条热连轧产线的综合技术能力和产品市场竞争力。同时，薄规格极限材具有较强的附加创效能力，可为企业创造较好的经济效益和品牌效应。本文主要针对柳钢1450热轧线薄规格极限材轧制过程中存在的影响生产效率及质量稳定性的共性问题，制定了涵盖轧制排产优化、全流程工艺制度精细化设计与管控、关键设备运行状态在线监控、操作技能标准化推广等措施，有效提升薄规格生产稳定性及产品综合质量指标，不断提高薄规格极限材的创效能力及市场竞争力。

1 薄规格生产的主要影响因素

(1)轧制温度窗口较窄，全工序温度均匀性控制要求较高。薄规格极限材在轧制过程中对温度要求极其严苛，局部区域温度波动会遗传到后工序，引起轧制过程的不均匀性变形，造成尺寸、板形恶化，甚至出现带钢中尾部局部低温区域进入两相区轧制的情况。由于两相区轧制时奥氏体和铁素体的组织结构存在明显差异性，在大压下率变形过程中易出现严重的板形质量问题，造成甩尾轧破、堆钢等重大生产事故[1]，且随着轧制厚度越薄，温度因素导致的局部两相区轧制几率越高，板形、尺寸控制难度越大。

(2)对设备精度要求高，薄规格轧制必须保证设备功能精度良好。严格控制非工艺性的漏水冷却[2]，设备状态优劣直接影响到薄规格生产的稳定性。

(3)对人员操作水平要求高，薄规格轧制对于操作人员的技能、综合素质要求更加严格。由于薄规格轧制速度快，精轧头部穿带稳定性差，受现场设备状态和生产环境因素干扰较大，生产难度和风险都明显高于常规品规，容易发生浪形、轧破、甩尾以及其后引起的精轧工作辊损伤产生辊印缺陷，严重时会发生堆钢轧废等严重故障。

(4)生产成本高。薄规格必须保证精轧在足够高的温度以上进行轧制，因此加热要求较长的在炉时间和较高的炉气温度。同时生产节奏缓慢，煤耗、电耗、烧损大幅增加，小时产量和成材率低于常规品规，生产成本明显高于常规品规。

2 薄规格轧制稳定性提升措施

2.1 轧制排产精细管控

由于薄规格轧制要求加热温度高、在炉时间长，对于生产节奏和能耗影响较大，同时薄规格生产不稳定因素较多，对此采用合理控制过渡材和排产模式提高薄规格加热效率，需要做好完整的临时可改计划准备，主要采取以下措施：

(1)薄规格过渡材要求，薄规格生产计划将停机保温过渡材控制在5块/炉，同时将薄规格计划排产在精轧换辊后，利用换辊时间进行保温。

(2)薄规格连续排产及热装热送模式，由于薄规格轧制节奏慢，薄规格后计划钢卷温度跟随偏高，同时操作人员状态适应等因素，通常采用3个计划连续排产的模式，提高生产效率及操作稳定性。

(3)临时非计划改轧准备，针对薄规格计划提前准好可改轧计划规格，当工况或者人员状态不理想时，可及时进行非计划紧急改规格轧制，确保生产的连续进行。

2.2 定制化工艺设计

由于薄规格轧制全过程对于温度的苛刻要求，特别是精轧温度对于薄规格轧制的稳定性至关重要，因此通过制定详细的加热工艺制度，缩小加热温度波动范围，同时降低轧线过程温降，提高精轧入口温度。

2.2.1 加热制度优化

针对薄规格精轧稳定轧制温度要求，优化加热炉温度制度，合理控制各段炉气温度目标和在炉时间，为后续轧制提供温度保障[2]。薄规格炉气温度目标如表1，采用较小的炉温控制偏差范围及稳定的各段加热时间控制提高板坯加热质量及均匀性，要求入炉温度≥400 ℃热坯装钢间距按250 mm控制、入炉温度<400 ℃冷坯装钢间距按400 mm控制，开轧前4块在炉时间控制在210±10 min。

表1 薄规格加热温度制度

2.2.2 减少精轧前过程温降

控制中间坯过程温降，主要通过提高精轧前轧制节奏，缩短中间坯温降时间，同时在保证表面质量的前提下减少除鳞开水量。

(1)对粗轧辊道加减速、粗轧区速度控制及热卷箱速度控制优化，适当缩短粗轧各道次抛钢距离；由于薄规格板坯加热温度较高，将各粗轧道次咬钢速度、轧制速度、抛钢速度提高至最大值。

(2)热卷箱穿带速度、卷取速度均适当提高，减少粗轧轧制和热卷箱卷取时间，很好地缩小了中间坯温降以及通板温差。

(3)减少薄规格粗轧机架间除鳞、适当采用精除鳞单排、精轧带钢水和侧喷水等全关闭的模式，在保证带钢表面质量的同时减少温降。

2.2.3 轧线非工艺冷却

排查轧线漏水与冷却不均情况，冷却不均即温度不均在轧制过程中出现变形不均匀，板形控制困难。

(1)将轧线地辊冷却水集管角度逐个调整，避免水溅射到钢板表面。

(2)及时调整变形的精轧机架导卫，更换磨损严重的切水板，避免切水不良导致漏水。

(3)恢复热卷箱区域外冷水的自动控制，避免外冷水常开造成带坯的异常冷却。

(4)将精除鳞箱切水板按设计标准恢复，提高切水效果及排水能力，避免大量除鳞水对钢板的不均匀冷却。

2.2.4 宽度拉窄控制

薄规格由于其轧制温度高、变形量大、精轧穿带稳定性差、对于活套状态敏感等特点，经常出现精轧宽度拉窄缺陷，特别是Q235B低强度系列更加凸显，拉窄距离达到100 m。对此主要从粗轧中间坯宽度预补偿、精轧活套优化等方面进行改进，减少拉窄缺陷量。

(1)立辊短行程优化

AWC液压立辊控制，可实现通板实时宽度调整，通过对短行程控制参数优化，增加中间坯尾部控制距离，提高立辊短行程宽度控制有效长度，参数优化如表2。

表2 粗轧立辊尾部短行程优化

(2)精轧活套优化

精轧活套主要用于保持机架间秒流量均衡，同时起到张力对正纠偏的作用。在精轧穿带过程中带钢从自由态转变为张力态，活套在建立张力过程中不稳定，容易出现带钢宽度拉窄问题。对此考虑薄规格轧制温度高、变形抗力较小，适当将活套张力调小可一定程度减少拉窄量，同时要求每次活套停电后恢复均要进行码盘和阀芯零漂标定。

2.3 动态管控设备运行状态

保持粗轧设备精度状态良好，改善粗轧中间坯板形质量，同时提高精轧设备控制稳定性及可操控能力[2]，主要从监控轧机刚度稳定、牌坊窗口间隙良好、对中设备精度良好等几个方面。

2.3.1 粗轧区域

(1)每次检修对粗轧区域拉线做对中校准，调整粗轧机前后推床对中及水平，核对标定粗轧立辊对中，确保轧钢过程中对钢板的对中调整，防止轧制跑偏造成中间坯板形不良[3]。

(2)每次检修测量粗轧机工作辊牌坊窗口尺寸和导卫间隙尺寸，更换支撑辊时测量支撑辊牌坊窗口尺寸，对于不满足要求的及时调整更换。粗轧机牌坊窗口尺寸控制标准及测量周期如表3。

表3 粗轧机牌坊窗口尺寸及导卫间隙控制标准

(3)及时更换磨损严重的粗轧机阶梯垫、前后导卫，对于粗轧机辊缝的水平及平衡至关重要，而辊缝的水平对中直接决定了轧制板形质量。

(4)每周定期做轧机刚度测量，实时监控轧机当前状态，刚度测量数据异常或者两侧偏差较大时，及时排查支撑辊圆弧垫、阶梯垫磨损等并及时处理[4]，同时对比分析支撑辊和工作辊的匹配情况，粗轧机刚度测量如图1。

图1 粗轧机刚度测量曲线Fig.1 Stiffness measurement curve of roughing mill

2.3.2 精轧区域

精轧区域是热轧成品轧制工序，将直接决定成品带钢板形质量，而薄规格轧制的技术瓶颈也在精轧区，精轧区设备功能精度、中间坯温度均匀性、非工艺性冷却控制良好是薄规格稳定轧制的基础条件[5]。

(1)每次检修以轧机牌坊中心为对中点校准精轧小立辊、F1-F7入口侧导板对中，并核对不同开口度时对中情况。

(2)定期测量F1-F7工作辊窗口尺寸、支撑辊窗口尺寸并及时调整，精轧机牌坊窗口尺寸控制标准及测量周期如表4。

表4 精轧机牌坊窗口尺寸控制标准

(3)每周定期做轧机

刚度测量，实时监控轧机当前状态。刚度测量数据异常或者两侧偏差较大时，及时排查支撑辊圆弧垫、上下阶梯垫、均匀垫磨损等并及时处理，同时对比支撑辊和工作辊的匹配情况。

2.4 轧制调整策略优化

2.4.1 粗轧板形控制

在轧制薄规格时需利用过渡材调整粗轧板形趋势至良好状态，薄规格轧制时一般不进行板形调整，保持比较稳定的中间坯板形，同时固定机架除鳞道次和轧制速度，尽可能为精轧提供板形和温度稳定的中间坯。

2.4.2 精轧负荷分配

轧制薄规格时精轧大压下率轧制、设备高负荷运行，因此采用合理精轧负荷分配既可以有效提高穿带和轧制稳定性也可以保证设备运行安全性，经过长期的探索分析制定了一整套薄规格精轧轧制负荷分配参数，1.8×1250 mm规格精轧负荷分配如表5。

表5 1.8×1250 mm精轧负荷分配

2.4.3 轧线侧导板控制优化

轧线侧导板等对中导向设备在轧制薄规格时至关重要，良好精准的对中纠偏可以提高薄规格轧制稳定性，因此在保证侧导板精度的前提下将轧线侧导板开口度偏移量适当收小，提高侧导板导向对中的效果，可改善轧制稳定性。

2.4.4 精轧AGC压尾功能

薄规格轧制时，头部穿带和尾部抛钢均处于不稳定的自由态，外界小的扰动都容易出现轧破、甩尾等缺陷故障，因此在头部穿带和尾部抛钢时要尽可能保持稳定，在轧制薄规格时取消掉后机架AGC压尾功能。

2.4.5 精轧速度制度

薄规格轧制时，设备和人员通常处于相对极限的状态，应尽可能减少环境变量影响因素，因此精轧速度采用恒速轧制，同时也有利于终轧温度的稳定控制。

2.4.6 润滑轧制合理控制

精轧轧制润滑工艺的使用可以显著降低轧制负荷，提高产品质量，但是由于现场工况环境的影响，往往润滑工艺不能达到上下辊面、左右两侧辊面完全一致，因此会出现轧制时的变形状态不均匀，容易产生轧破、甩尾等缺陷故障。对此在轧制强度较小的钢种薄规格时取消精轧工艺润滑。

3 实施效果

通过实施排产优化及精细化生产组织管控、薄规格工艺制度定制化、设备良好状态控制以及操作调整技巧策略标准化执行，热轧1450线薄规格生产稳定性以及效能和技术经济指标显著提升，≤2.0 mm薄规格轧制节奏可达到18块/小时、综合成材率达到97.5%，精轧出口带钢中心线基本控制在±30 mm以内如图2，产品辊印缺陷、板形和卷形不良如图3、尺寸不合等质量问题较大幅度减少。

图2 薄规格中心线趋势图 图3 薄规格轧卷实物Fig.2 Center line trend of thin specification Fig.3 Thin gauge rolled coil

4 结论

(1)通过薄规格计划排产优化、工艺制度精细化管控，保证精轧后机架大压下率变形区的相区转变与相变理论的吻合性，确保精轧区温度质量和温度均匀性，提高薄规格轧制稳定性和生产效率，降低生产成本，薄规格综合成材率提高至97.5%以上。

(2)保持设备运行状态优良，加强轧线核心设备功能精度状态监控维护，提高轧线设备功能精度及可控性，为薄规格轧制提供基础条件。

(3)结合设备控制精度实施的操作调控策略优化，提升产品的尺寸、板形、实物质量指标，进一步提高薄规格轧制稳定性，减少轧破、甩尾、浪形缺陷，同时提高成品卷形质量。