粗軋中間坯鐮刀彎的分析與改進

汪明新 李美華

摘要：為提升粗軋板形控制水平，產線結合自身實際，對影響中間坯板形的R2軋機進行了多項精度改進，提出了剛度偏差、正反轉偏差概念，穩定控制立輥對中，最終實現穩定控制R2出口±10mm中心線命中率在90%以上，為整條軋線的穩定生產奠定了基礎。

關鍵詞：粗軋;鐮刀彎;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

隨著市場競爭越來越激烈，鋼鐵企業的利潤被不斷壓縮，全產業鏈都面臨較大的降成本壓力，下游用戶對產品質量要求的不斷提高，用戶對生產效率及成材率都非常關注，熱軋帶鋼的鐮刀彎會造成下游切邊用戶的堵邊、跑偏及頭尾剪切量增加等，對用戶的生產效率及成材率影響較大。隨著對精軋板形技術攻關的推進，發現精軋出口的鐮刀彎很大程度上來源于粗軋鐮刀彎的遺傳，因此粗軋板形控制技術也逐步走向板形攻關的前沿，同時薄規格熱軋帶鋼由于其性價比高、生產周期短的優勢，越來越受下游工序青睞，但是對于常規熱連軋來講，薄規格帶鋼的生產一直都是產線的重點和難點，主要是薄規格軋制時，精軋機組的速度快、溫降大、軋制力大，容易導致廢鋼、甩尾、軋破等生產事故，而這些生產事故當中90%以上都是因為鐮刀彎引起，因此對粗軋鐮刀彎進行技術攻關的呼聲逐漸增大。某鋼廠1422產線經過多年的技術攻關努力，使得該產線在粗軋鐮刀彎方面改善顯著，粗軋出口中心線±10mm命中率達到90%以上。

2 相關性分析

該產線的軋線主要配置為：3座加熱爐+R1兩輥不可逆+E2立輥+R2四輥可逆軋機+熱卷箱+精軋7機架（電動+液壓）+2臺地下卷取機，如圖1所示;

由于該產線的R1軋機設備老舊，牌坊銹蝕嚴重，壓下為電動壓下、無軋制力檢測裝置且不具備可逆軋制功能，所以R1機架只保留簡單的壓下功能，將230mm或210mm板坯壓下至185mm，無板形檢測裝備，由于整改投資較大，所以產線對于R1機架的定位為維持現有狀態不惡化，因此粗軋板形的好壞直接取決于R2區域的軋制狀態。

R2出口的寬度計能夠實現對板形游動進行測量，粗軋板形的好壞直接可以通過R2出口中心線命中率進行評價，由于該產線的2.1mm軋制比例達到30%以上，且粗軋區域和精軋區域之間熱卷箱的卷取和開卷過程會對中間坯板形有明顯影響，為了減少粗軋對中間坯的影響，對粗軋板形及鐮刀彎的控制提出較高的要求，因此將R2出口中心線±10mm命中率作為評價R2板形的關鍵指標。

我們將粗軋出口中心線命中率與精軋的軋破甩尾數據進行相關性分析，如圖2所示，樣本分別是2018年1月至5月每天粗軋±10mm中心線命中率和2.1mm以下軋破率（當天軋制2.1mm以下塊數大于50塊且同時2.1mm以下的當天軋制比例大于20%）。

由于數據不能繼續的分層分析，雖然R-Sq值只有56.7%，但是其線性關系已比較明顯，所以粗軋出口±10mm中心線命中率與精軋軋破甩尾關系對應較為顯著，進一步說明可以將粗軋出口±10mm中心線命中率作為評價標準。

3 分析及對策

經過長期的生產跟蹤試驗，總結出粗軋出口鐮刀彎的改善貢獻主要有三個方面：R2兩側剛度偏差、控制軋機橫向間隙、保證粗軋區域設備對中且穩定。

3.1 軋機剛度

通過對軋制過程的分析，鐮刀彎的產生最可能的原因就是軋機牌坊兩側剛度存在差異，從客觀上講，粗軋機牌坊兩側剛度并不可能是完全一致的，但牌坊本身原有的性能并不是導致鐮刀彎失控的關鍵因素，導致鐮刀彎失控的主要原因在于機架的管控精度沒有得到有效的識別及控制[1]，結合實際工作中對粗軋板形的控制技術分析，制定軋機牌坊兩側剛度偏差標準，目前產線評價剛度偏差的標準是：在800噸以上任一軋制力下，剛度偏差≤5%：

經過長年的現場跟蹤發現，影響R2剛度偏差主要因素有：牌坊底襯板表面狀態、階梯墊表面狀態及工作環境、下支弧形板表面及硬度、上支撐輥軸承箱上表平面度、上支撐輥軸承箱墊板平面度、AGC下表面平面度、支撐輥及工作輥的裝配精度。因此建立對應的軋制剛度測試檔案，對黑名單軋輥進行跟蹤拆檢與針對性優化調整[2]。

3.2 間隙管理

從鐮刀彎的產生過程分析，鐮刀彎一般都出現在軋件頭部咬鋼過程，這主要是由于在咬鋼環節當中，如果軋機橫向間隙過大則必然會導致軋輥出現徑向與橫向運動的情況，最終導致軋件的頭部進一步運動，從而產生鐮刀彎，然后在粗軋的往復軋制過程當中，進一步加重鐮刀彎的程度。為了保證軋機橫向間隙穩定受控，我們引入軋機正反轉概念，因為粗軋在軋制過程本身就是往復軋制，而隨著軋制的進行，軋機間隙會全部偏向一側，這樣就能真實反映這個軋機的真實的總間隙，而軋輥在不同間隙下體現的交叉或偏移方向不一樣必然帶來軋制力偏差的不同，因此定義正反轉偏差的公式如下：

所有的軋制力偏差和實際軋制力均采樣轉動后10秒到40秒內的均值，制定標準為：正反轉偏差≤5%。通過長期跟蹤及整改發現影響正反裝偏差的主要因素有：支撐輥兩側間隙、工作輥鎖門板間隙、鎖門板間隙、支撐輥及工作輥的裝配精度。

3.3 立輥對中穩定

鐮刀彎產生的根本原因就是軋件的非對稱軋制，而在粗軋區域非對稱擠壓時中心線偏向哪一側，哪側的“狗骨”就比較高，并隨偏移量的增加而增加。通過分析認為粗軋強有力的對中裝置主要是立輥和出入口側導板，如側導板中心線與立輥的中心線出現偏差，那么帶鋼進入立輥時頭部被立輥“強制糾偏”軋制，出現“狗骨”不對稱，進而出現較大的頭部鐮刀彎[3]。

在改進過程中發現，該產線的側導板中心線和立輥中心線與側粗軋機中心線、儀表檢測中心線有不重合現象，因此需要以軋機牌坊中心線作為基準，保證粗軋區域中心線一致性，機“四線合一”軋制策略。

在改進過程中，較難保證的是立輥中心線的穩定。眾所周知，立輥的運動過程是靠上下四個油缸的協調動作來保證運轉正常，在動作過程中需要保證兩側油缸的平行度，否則在立輥軋制過程中會出現受力不均，所以要測量立輥對中，首先要保證的是立輥兩側的垂直度，但是在此過程中經常出現需要不停的泄壓標定，因此常會出現標定時間長，不同測量人的誤差范圍大的問題，從而造成立輥對中精度、穩定性差。

為了解決立輥對中的標定時間長且精度波動大的問題，我們自主開發了一套立輥自動標定程序，只要現場不更換磁尺或液AWC油缸，即使是現場更換立輥也能保證立輥的開度和對中的自動校核，不僅提高了立輥對中精度，還能保證在一次常規標定完成后，立輥對中的穩定性。

4 改善效果

經過長時間的現場整改及分析，以上問題在2020年3月得到有效的解決，粗軋±10mm中心線命中率大幅度提升，有力的保證了現場軋制穩定性，中心線命中率穩定控制在90%以上，波動也大幅減小，如圖3所示。2.1mm以下軋破率由之前的9%左右下降到目前的3%左右，為公司降本做出了貢獻，大大減少了熱軋產品對下游用戶的生產效率及成材率的影響。

在得到良好效果的同時，我們同時制定了與中心線控制相關的技術標準，如表1所示，以此來保證成果的鞏固和持續。

5 總結

熱軋板形鐮刀彎的產生原因有很多，而粗軋是鐮刀彎產生的關鍵環節，文中首先通過論證粗軋板形偏移量與軋線的軋制穩定性的相關性，得出鐮刀彎與軋制穩定性的較高相關性和攻關必要性的結論，然后通過一系列創新手段建立軋機的相對科學的數字化管理方式，如剛度偏差、正反轉偏差、立輥自動標定，提升現場的設備功能精度管控能力，最終粗軋出口±10mm中心線命中率穩定控制在95%以上的水平，達到了國內較高控制水平，助推了產線的制造能力提升。

參考文獻：

[1]高秀郁.熱軋粗軋鐮刀彎控制技術研究[J].設備管理與維修2017，12：80.

[2]夏小明，李冠華，廖松林，張萃.帶鋼熱連軋機兩側剛度差的成因分析與對策[J].中國冶金 2017，7：45-49.

[3]霍光帆，崔二寶，王蕾，尹玉京，劉豐，王倫.熱軋粗軋鐮刀彎控制技術研究和應用[J].軋鋼 2019，2：70.

（作者單位：海梅山鋼鐵股份有限公司）