邯鋼熱軋汽車面板凸度偏差原因分析與改進(jìn)

常彥青 蘇振軍 萇蘭麗

1.引言

河鋼邯鋼擁有3200m3高爐、260噸轉(zhuǎn)爐、2250mm熱連軋生產(chǎn)線、2180mm冷連軋生產(chǎn)線、1780mm冷連軋生產(chǎn)線和1650mm高強(qiáng)連退生產(chǎn)線等一系列具備國(guó)際領(lǐng)先水平的現(xiàn)代化裝備，形成了汽車用鋼、家電用鋼、優(yōu)特鋼、管線鋼、重軌、中厚板等系列品牌產(chǎn)品。在汽車用鋼方面具備了汽車用板材和汽車用特鋼有機(jī)結(jié)合的品牌優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品性能從140兆帕到1500兆帕，形成了多項(xiàng)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，構(gòu)建起了完善的國(guó)標(biāo)、日標(biāo)、美標(biāo)、德標(biāo)、歐標(biāo)等系列汽車用鋼體系。在生產(chǎn)汽車面板過程中，2250mm熱連軋產(chǎn)品作為原料卷供給冷軋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些表面質(zhì)量問題，如凸度不合、鼓包、浪形、麻點(diǎn)、壓痕、色差等。為降低汽車面板的凸度偏差現(xiàn)象，通過對(duì)問題原因進(jìn)行分析，并在生產(chǎn)中采取控制措施，取得了較好的效果。

2.概況

河鋼邯鋼2250mm熱軋生產(chǎn)線采用全數(shù)字化燃燒加熱爐；定寬壓力機(jī)；粗軋雙立輥設(shè)置，具有短行程控制功能，寬度控制精度高；精軋機(jī)組F1-F7，CVCPLUS＋工作輥彎輥/竄輥與AGC系統(tǒng)相配合；密集型層流冷卻裝置，3臺(tái)強(qiáng)力卷曲機(jī)（見圖1）。

3.影響板凸度的主要因素

熱軋產(chǎn)品的板形受許多因素的影響，板形控制的核心是板凸度控制，軋制過程和軋輥狀態(tài)是影響板凸度最重要的兩個(gè)方面原因。

3.1 設(shè)備狀態(tài)

設(shè)備精度情況，軋機(jī)單側(cè)HGC缸有無偏差，軋機(jī)兩側(cè)有無偏差，階梯板是否清潔；參數(shù)設(shè)定情況，模型學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)計(jì)算是否正常合理；測(cè)量?jī)x表狀態(tài)；其它輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 邯鋼2250mm熱軋廠流程簡(jiǎn)圖

3.2 中間坯的質(zhì)量情況

中間坯可能出現(xiàn)寬度不均，厚度不均，加熱爐爐內(nèi)和軋制冷卻不均造成的鋼板兩側(cè)溫差大，軋制時(shí)板坯對(duì)中不好，HGC調(diào)整不當(dāng)和機(jī)械壓下調(diào)整不當(dāng)造成的楔形和鐮刀彎等。

3.3 PFPC（凸度、斷面平直度控制）設(shè)定

PFPC設(shè)定包括目標(biāo)凸度、軋制溫度、軋制寬度、軋制長(zhǎng)度、軋制鋼種、軋制材質(zhì)、CVC設(shè)定、CVC步長(zhǎng)、自學(xué)習(xí)過程等。

3.4 軋輥狀態(tài)

不同廠家不同材質(zhì)的軋輥硬度不同，輥徑的差異；冷卻水溫水量對(duì)軋輥溫度的影響；軋制寬度和規(guī)格對(duì)軋輥的影響，環(huán)境溫度引起的冷卻水的溫度變化也使軋輥狀態(tài)在不斷變化。

3.5 操作影響

因生產(chǎn)線連續(xù)作業(yè)，班次班組、中夜白班、精神狀態(tài)、操作心態(tài)和疲勞情況以及周邊環(huán)境對(duì)操作都有不同程度的影響。

4.產(chǎn)生凸度偏差關(guān)鍵原因分析

在設(shè)備狀態(tài)正常的情況下，通過系統(tǒng)查詢和人工測(cè)量，收集了影響板凸度2-3個(gè)月的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析因果關(guān)系，選擇了五方面關(guān)鍵影響因子。具體包括：軋制道次、加熱溫度、軋制參數(shù)、軋輥狀態(tài)、操作水平；從733個(gè)數(shù)據(jù)中隨機(jī)取了200塊凸度為60μm冷軋備料產(chǎn)品做分析。

表1 可控因素改進(jìn)后的生產(chǎn)實(shí)踐

4.1 軋制道次影響

圖1中R2的軋制道次對(duì)凸度的影響顯著，3道次明顯好于5道次，證明中間坯的來料對(duì)板帶的最終凸度影響非常顯著。

4.2 加熱溫度影響

3號(hào)加熱爐的溫度最穩(wěn)定，對(duì)凸度的影響最小；1、2號(hào)加熱爐溫度波動(dòng)對(duì)凸度的影響最大，要多關(guān)注1、2號(hào)爐的溫度調(diào)整。

4.3 軋制參數(shù)影響

分析壓下量、精軋F(tuán)1溫度、終軋溫度、F1有4個(gè)變量，均對(duì)凸度影響較大。

4.4 軋輥狀態(tài)影響

精軋機(jī)F5-F7軋輥下輥磨損出現(xiàn)異常，大部分軋輥都有同一磨損趨勢(shì)，產(chǎn)生“W”形狀。經(jīng)分析，F(xiàn)4和F5機(jī)架正好是輥縫凸度控制由正值變?yōu)樨?fù)值的交替處，即板坯由F4的正凸度輥縫進(jìn)入F5負(fù)凸度輥縫，所以導(dǎo)致板坯四個(gè)邊角部對(duì)軋輥的磨損比較嚴(yán)重。

因軋制寬斷面和軋制窄斷面時(shí)軋輥產(chǎn)生的撓度不一樣，而2250mm機(jī)組軋輥長(zhǎng)度較長(zhǎng),所以軋制窄斷面時(shí)軋輥產(chǎn)生的撓度較大，板坯邊部對(duì)軋輥的應(yīng)力點(diǎn)比較集中，加速了軋輥和板坯邊部接觸部位的磨損；而軋制寬斷面時(shí)，軋輥撓度較小，板坯邊部對(duì)軋輥的磨損相對(duì)較小。

抽取A、B、C三個(gè)不同廠家各7套軋輥?zhàn)龇治觯珹廠家軋輥硬度最高，而且穩(wěn)定性較好，C廠家次之，B廠家的硬度最低。當(dāng)軋輥直徑隨著不斷磨損變小時(shí)，三個(gè)廠家的軋輥硬度都沒有發(fā)生明顯的變化。

4.5 操作影響

鋼種、班次和班別對(duì)凸度的影響不顯著，四個(gè)班組的操作水平差不多，對(duì)凸度的影響不大。

5.生產(chǎn)實(shí)踐采取的改進(jìn)措施

為了達(dá)到冷軋備料凸度值60±20μm的要求，減少凸度偏差，在對(duì)影響凸度的關(guān)鍵原因進(jìn)行分析后，分別對(duì)軋制過程中處于可控狀態(tài)、不可控狀態(tài)的情況；對(duì)軋輥狀態(tài)可控與不可控狀態(tài)的情況制定了改進(jìn)措施（見表1）。

6.效果

通過分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建凸度與F1前溫度，終軋溫度，F(xiàn)1CVC方程模型：

Y=-1512.26+F1前溫度*0.765+終軋溫度+F1CVC*1.88-F1前溫度*F1CVC*0.00154167

當(dāng)F1前溫度為1060℃，終軋溫度920℃，F(xiàn)1CVC為-17.1032，預(yù)測(cè)的凸度為60μm，經(jīng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，方程有效。

R2軋制道次由原來的5道次改變?yōu)?道次軋制，凸度偏差情況明顯減小；減小F4和F5間的CVC值差距后，F(xiàn)5-F7的軋輥W型磨損得到改善，有利于凸度控制；軋制計(jì)劃安排由原來軋制公里數(shù)80km-100km降至70km，軋輥磨損在300μm以下，軋輥后期板形得到改善。

在生產(chǎn)過程中，采取了一系列改進(jìn)措施后，經(jīng)過半年實(shí)踐，河鋼邯鋼2250mm熱連軋機(jī)組生產(chǎn)的汽車面板凸度CPK指標(biāo)由原來的0.56達(dá)到了1.09，有效地降低了凸度偏差。

7.結(jié)語

針對(duì)具體產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，進(jìn)行了全面影響因素分析，確定了關(guān)鍵因素，選擇了最優(yōu)可控的改進(jìn)措施，優(yōu)化了生產(chǎn)過程，成為在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量的一條有效途徑。