平整機組板形控制研究

閆玉三，周文賓，馬 俊*

（酒泉鋼鐵集團有限責任公司碳鋼薄板廠，甘肅 嘉峪關 735100）

1 板形與軋輥使用控制參數之間關系

1.1 表面粗糙度的影響

依據軋制過程中帶鋼表面粗糙度傳遞原理,軋制力是將軋輥表面粗糙度傳遞到帶鋼上的，動力對帶鋼表面粗糙度的形成起到至關重要的作用。在軋制過程中只要軋輥表面粗糙度沒有衰減到所允許的最低值且壓下量足以使得軋輥表面微觀形狀壓入帶鋼，帶鋼就能獲得滿意的表面粗糙度。軋制力越大越容易使得毛化后得到硬化的軋輥表面粗糙度尖峰扎入帶鋼表面形成帶鋼表面粗糙度[1]。

支撐輥與軋制力的最初形態是決定承載輥縫狀態的主要原因。軋制力度隨軋輥撓度的增大而增大，帶鋼板容易出現邊浪現象，支撐輥的凹陷程度受到影響，承載輥的撓度隨之減小，對抑制邊浪起到一定的作用，尤其是使用變接觸支撐輥輥形技術，能夠有效的降低承載輥縫凸起程度，將承載輥的橫向剛度提升上去，控制軋制力對板形的影響，調節彎輥力。在以上控制理論的基礎上，酒鋼平整機組支撐輥凸度由投產初期0um（平輥）,后期調整為10um，在目前的生產控制過程中，表現出在板形控制以及工作輥彎輥力干預板形方面，后期輥形調整后明顯優于前期輥形。

1.2 軋輥輥型、軋制量的影響關系

1.2.1 支撐輥輥形磨損

平整機支撐輥的硬度低于工作輥，并且服役時間較長，所以支撐輥的磨損要大于工作輥的磨損。但是在實際成產中發現支撐輥的磨損對輥縫的影響比較小。主要有兩方面的原因，一方面為支撐輥輥形對輥縫的控制是通過改變其彎曲度而達到的，由于平整機組軋制力度不夠，工作輥的變形得到了控制，受輥縫影響自然有所減弱；另一方面原因為支撐輥的磨損狀態對工作輥的形變造成一定影響。因支撐輥磨損位置出現在工作輥的不同位置，支撐輥的凸出狀況沒有受到影響，因此可以判斷受磨損的程度較微弱[2]。因此改善支撐輥的輥形，充分利用支撐輥換輥周期長、磨損對板形控制特性影響不大的特性改善支撐輥對板形的控制。在酒鋼平整機組根據將近一年半的生產跟蹤中，總結出平整機組支撐輥輥役穩定在15000t～22000t之間時，支撐輥磨損對工作輥在板形控制方面有害干預最小，所以將支撐輥輥役量定位為最高不能超過25000t。

1.2.2 工作輥輥形及輥役量的影響

依照板形軋制工藝原理，對板形造成影響主要原因有兩點：輥系與輥形的形變。在平整機上，由于軋制力減弱，輥系變形也隨之變小，所以因工作輥的輥形對板形的影響變得尤為重要。

關于輥形的作用，重點從一下幾個方面分析，對輥形進行科學設計。依照軋機生產工藝條件、上料情況來確定軋輥運行路線、凸出程度以及分配方案，對輥形制度進行優化，有利于增加其加工精度。因工作輥反復更換，在平整機上，工作輥平均每6h更換一次。所以，控制輥形的磨損程度十分必要；在實際加工過程中輥形的凸起程度小于輥形的設計凸出程度，大大超出了精度工作輥的精度控制目標。輥縫形狀受工作輥的影響，此種輥形的波動對于板形的穩定性造成不良影響。工作輥的生產誤差會造成板形的誤差，在正常的工作狀態下，板形容易出現大邊波浪、中復合波浪等加工缺陷。

簡化工作輥輥形，降低輥形加工和管理的難度，減小輥形加工誤差，可以有效的減小工作輥輥形對板形的不良影響。

2 張力的影響

張力對板形的影響實質上是張力對殘余應力的影響。由于軋制過程中金屬的變形沿板寬方向的不均勻分布，導致了殘余應力沿板寬方向的分布也呈現不規律的狀態；但隨著張力的增大，無論是橫向還是縱向，殘余應力的絕對值基本都減小，這與所軋帶鋼的板形(平直度)狀況的逐漸好轉是一致的，這說明殘余應力的大小與板形(平直度)的好壞有內在關系。

隨著張力的增大，帶鋼內殘余應力的分布趨于平均，對應著板形平直度的改善；帶鋼內縱向應力與橫向應力沿板寬方向，有著基本一致的分布；另外，靠近邊部的應力變化較大，靠近中部的應力變化趨于平緩，對應著帶鋼軋制后產生的邊浪及中部的相對平直。平整工藝過程中合適的張力系統不僅可以使平整后的帶鋼保證工藝要求的延伸率，而且前后張力抑制了軋制過程中帶鋼的跑偏現象，同時減輕了由此帶來的板形缺陷，提高了平整后帶鋼的平直度。

帶鋼在軋制過程中不僅存在縱向殘余應力，而且也存在橫向殘余應力。說明帶鋼不僅存在縱向金屬流動不均勻，而且也存在明顯的橫向流動不均勻。改善金屬的塑性變形條件（包括潤滑、輥形、坯料橫斷面、彎輥力、前后張力等）非常必要。

3 軋制計劃編排原則對板形控制的影響

在生產過程中，由于軋輥磨損、熱膨脹的發生和變化，其輥形在軋制一定的公里數之后會發生一定的變化是必須要考慮的。由于酒鋼平整機組軋制過程斷面、厚度、鋼種變化頻繁，為保證在此工藝條件下能有效的控制板形，對于計劃的編排特做以下要求：

（1）換新輥后開始軋制前3卷（大卷）厚度必須維持在0.8≤H≤1.2mm。

（2）若同端面計劃新換輥后無0.8≤H≤1.2mm規格時，可以按以下計劃編排，軋制1000mm時，換輥后前兩卷可以安排1250mm厚度為0.8≤H≤1.2mm規格；軋制1250mm時，換輥后前兩卷可以安排1500mm厚度為0.8≤H≤1.2mm規格。

（3）計劃編排遵循由薄到厚，由寬到窄的原則，軋制H≤0.6mm規格時盡可能安排在輥役前中期。

（4）新支撐輥前兩個輥役必須安排1250mm斷面以上寬度，軋制1000mm斷面計劃連續編排不允許超過3個輥役，若超過3個輥役計劃，中途必須安排一個輥役1250mm斷面，新支撐輥上線前3000t之前，第一個輥役不允許安排0.6mm以下規格，之后輥役每個輥役0.5mm規格小于6卷，3000t之后正常安排。

（5）H≤0.6mm規格，單個輥役內安排卷數少于15個，單個輥役公里數大于60KM后不允許安排H≤0.6mm規格。

（6）軋制H≤1.0mm規格時，前后卷厚度跳躍小于等于0.3mm。

（7）同端面混軋時，必須遵循由寬到窄的原則，計劃安排可以各半編排，但編排過程必須同時遵循以上幾條規定。

4 帶鋼的粘接影響

粘結就是在一定的溫度和應力作用下，在一定退火時間下，發生層間局部焊合的現象。在平整生產時，由于帶鋼突然扯開，帶鋼局部應力超過帶鋼的屈服極限，從而導致形成垂直于帶鋼縱向的弧形折皺，從而引發帶鋼橫斷面應力變化不均，在軋制過程中影響板形的變化，尤其是目前酒鋼粘接基本為中部粘接，此種缺陷轉化為平整機組板行控制為雙邊浪的大幅度波動。

對酒鋼產品進行跟蹤發現發生粘結的帶鋼厚度多在0.8mm以下，而薄規格軋制過程中軋機的軋制力、力矩、電流都屬于區域設計上限，板形控制難度也隨之增加，薄規格帶鋼的粘結一定程度上影響了平整機組板形控制。

5 結論

（1）軋輥表面粗糙度的合理設定，增加了軋輥與板帶的有效接觸，提高板形控制能力。

（2）合理的支撐輥和工作輥輥形、磨削精度、軋制輥役量的設定對有效的控制冷軋帶鋼板形有非常重要的影響。

（3）軋制計劃的合理安排，一定程度上穩定軋制過程，提高軋制過程的適應性，降低了板形的控制難度。

（4）原料粘結對薄帶鋼板形的控制有著非常明顯的影響作用，粘結越嚴重帶鋼板形越不易控制，從原料入口杜絕薄帶鋼的粘接，從另一方面降低了冷軋帶鋼板形的控制難度。