SUS304不銹鋼冷軋硬態板型質量對活套跑偏的影響分析

禹云龍

（天津太鋼天管不銹鋼有限公司，天津 300461）

0 引言

不銹鋼冷軋廠連續退火機組均設計出入口活套工段，以保證機組出入口工段出現異常情況時，能夠提供套量，保持退火酸洗工藝段速度穩定運行。因此帶鋼在活套內穩定運行，是銜接工藝工序與操作工序的重要部分，常規入口活套設計最高運行速度為225m/min，在此高速運行下，帶鋼運行發生跑偏概率較大。跑偏嚴重的情況下，會造成帶鋼邊部產生刮邊翹曲、斷帶等質量風險。同時造成機組出現升降速的運行問題，影響機組生產產量。在影響活套跑偏的主要因素條件中，不銹鋼冷軋硬態基礎板型質量是關鍵性因素，尤其針對1200～1350mm 寬幅帶鋼的生產，基礎板型良好對稱顯得十分重要。因此深入研究板型質量控制與活套跑偏的對應性，有針對性改進軋制工藝參數，已經成為工藝質量研究的專項攻關方向。

本文根據不同冷軋硬態板型對退火機組活套內帶鋼跑偏影響的分析研究，明確了冷軋硬態板質量最佳板型。通過對比不同工藝參數條件下的板型實物質量，優化了二十輥森吉米爾軋機一中間輥和后支撐輥的工藝控制參數，得到最優實物板型的控制標準。

1 入口活套布置淺析

太鋼天管不銹鋼公司連續退火機組入口活套選用臥式活套設計，長度110 米，入口活套基本布置如圖1 所示。活套采用六層帶鋼平鋪，可儲存帶鋼量將近700 米，為工藝段速度穩定運行提供充足保證。整體入口活套采用5 組糾偏裝置，分別位于帶鋼層與層之間的轉向處。5組糾偏裝置同時糾正帶鋼在活套的運行跑偏情況，活套入口配置兩組糾偏輥，輥徑1000mm，出口配置三組糾偏輥，輥徑300mm。各機架小車上每層均配置傳動托輥，活套小車配置3根傳動導向輥。因此在單程110米的行程距離中，帶鋼自由運行長度較大，將會導致在活套每層之間的導向輥換向處跑偏量較大。如果此時運行的帶鋼板型不良，雙側不對稱，將會出現在運行過程中，越來越偏離中心線的情況。為了保證寬幅帶鋼的正常生產以及保護設備狀況，更應保證來料帶鋼的良好板型，減少機組跑偏的壓力。同時良好的板型同時能夠延長輥面的壽命以及降低更換頻率，減少設備維護損耗。

圖1 臥式入口活套基本布置

2 冷軋帶鋼跑偏機理分析

帶鋼在經過冷軋退火機組入口活套時，主要與各種輥子進行接觸。從受力分析上看，當帶鋼與輥子接觸時受到的橫向擾動力不大于輥子與帶鋼間的橫向靜摩擦力，帶鋼不會跑偏；當橫向擾動力大于輥子與帶鋼間的橫向靜摩擦力，帶鋼將會跑偏；當橫向擾動力又小于橫向靜摩擦力時，帶鋼跑偏停止并在新的中心線上繼續運動[1]。帶鋼在運動中不產生跑偏的條件是帶鋼在運行過程中受到的張力、重力的合力F 必須與輥子的中心線重合；同時帶鋼運行趨勢為輥面切線。而在實際生產過程中，帶鋼跑偏受多重因素和條件影響，這里不過多論述。本文重點研究分析SUS304 不銹鋼冷軋硬態板型質量對帶鋼在活套內跑偏的影響[2]。

冷軋硬態基礎板型的影響。硬態基礎異常板型一般分為中浪、雙邊浪、單邊浪、塔型、帶鋼厚度不均等，其中單邊浪對帶鋼在運行過程中跑偏影響最為嚴重，跑偏量與帶鋼浪邊程度、張力大小、活套套量大小有關。帶鋼跑偏主要是由于帶鋼兩側受力不均，所以即便是板型不好，只要帶鋼兩側受力均勻，同樣不會發生跑偏，而單邊浪缺陷基板的有浪邊一側帶鋼張力較小，張力及重力的合力F 偏移出輥系中心線，指向有浪邊的一側，導致帶鋼向浪邊測跑偏[3]。不同基礎異常板型的受力分析如圖2所示。

圖2 不同基礎異常板型的受力分析圖

3 冷軋硬態板型質量控制

3.1 軋機設備簡介

太鋼天管不銹鋼公司不銹鋼冷軋硬態帶鋼均通過二十輥森吉米爾軋機軋制生產完成，帶鋼厚度范圍0.3～3.0mm，寬度范圍1200～1350mm 為主。軋機基本控制結構采用封閉式控制，包括所有的軋輥、內部部件及配件，以減小帶鋼的軋制厚度、提高平直度，保證所生產的產品符合訂單合同要求。為保證下工序運行平穩以及成品板型質量，要求帶鋼表面不允許存在輥印、劃傷和油斑等缺陷問題。

二十輥軋機鏜孔內的輥系包括上部10 個輥和下部10 個輥，形成兩個金字塔形，軋機輥系具體配置如圖3 所示。上部的第一中間輥和第二中間輥懸吊著，與支持部件總是保持接觸。后支撐輥配有偏心齒條，用于板型調整預設以及彌補輥系尺寸不足。輥系外側配置有4組刮油輥、2根板型輥以及2組X 射線測厚儀系統。二十輥軋機主要工作特點為：

圖3 軋機二十輥輥系簡圖

（1）采用小直徑工作輥，變形區長度小，可以軋制較薄的帶鋼。

（2）采用整體式牌坊，軋機剛度大。

（3）板形輥、第1 中間輥竄輥和后支撐輥凸度調節聯合作用，可以得到優良板形。

（4）具備厚度控制AGC、板型控制AFC、帶鋼張力控制和CPC 控制系統。本文中所論述的冷軋硬態板型質量主要通過AFC 系統控制。軋機操作人員根據板型輥反映的板型進行相應的調節，達到目標曲線控制。

（5）配備軋制油循環過濾系統。

3.2 二十輥森吉米爾軋機板型質量控制

在本套軋機板型控制系統中，一中間輥和后支撐輥調節起到關鍵性作用。

3.2.1 軋機一中間輥

在冷軋硬態板的軋制過程中，帶鋼中間位置的軋制抗力比兩邊部的要大很多。在整個帶鋼寬度上相同的軋制力會導致邊浪，由于材料的加工硬化，這種現象在每一個道次會變得更加的明顯。軋機四根一中間輥在起到支撐工作輥作用的基礎上，輥身端部呈錐形，且能夠實現軸向竄動，將受控制的軋制力傳遞到帶鋼邊部，用于控制帶鋼寬度方向兩邊部的板型質量，同時也能夠避免兩邊部軋制力過大造成帶鋼出現抽印甚至斷帶的風險。

3.2.2 軋機后支撐輥

軋機后支撐部分共計配置8 根輥，軸承裝在軸上，通過不同的輥子壓下設定、軋制線調整和凸度調整，可以影響工作輥之間的輥縫，相應的來調整軋制線或軋制力。上半部分中間兩根后支撐輥分別完成凸度調節和液壓壓下，另外六根輥用于補償輥子磨損和軋制線調節。一方面可以實現修正帶鋼寬度上的局部壓力來補償輥形變化或板型變化，另一方面當帶鋼存在楔形情況時可以輔助調整軋制線位置。

3.2.3 軋機板型質量控制對比分析

在實際軋制生產過程中，尤其針對1.5～3.0mm厚度范圍的寬不銹鋼卷，常常會出現板型控制不良的情況，由于軋制控制采用大張力的方式，在張力狀態下，往往看不出來明顯的邊浪問題。但是當不銹鋼卷到達下工序冷軋退火機組時，整卷展開后，會顯現明顯的邊浪情況，在活套中運行時，就會出現跑偏的問題。

現針對具體軋制工藝參數以及實物板型情況進行了對比實驗，實驗以5.0mm 厚SUS304 不銹鋼熱軋卷為原料，軋制成2.5mm 厚冷軋硬態板，軋制變形率為50%。本次實驗所采用的原料均為投用破鱗機處理的NO.1 表面白皮卷，鐮刀彎滿足每2m長度范圍內≤4mm標準要求，浪形高度≤寬度的2%，無楔形異常情況。實驗分三種工藝參數設置條件進行：一中間位置、后支撐下齒條位置固定，試驗參數對比如表1 所示；一中間位置、后支撐上齒條位置固定，試驗參數對比如表2 所示；后支撐上、下齒條位置固定，試驗參數對比如表3所示；

表1

表2

表3

上述對比實驗結果證明，經過對比不同工藝參數實驗條件下板型情況，一中間、后支撐輥的對稱條件為影響最終實物板型質量的主要因素。

4 冷軋硬態板型對跑偏效果影響

在不銹鋼冷板退火酸洗機組生產過程中，帶鋼在入口活套的運行穩定性尤其重要。現針對冷軋硬態實物板型質量，對應跑偏情況進行分析。機組運行條件為：活套量控制在40～70%，運行速度最大225m/min，觀察不同板型下跑偏趨勢，通過記錄帶鋼在三個不同位置的糾偏輥輥面跑偏量，來評價影響效果。糾偏控制系統中，當跑偏量超過90mm時，速度降速至50m/min；當跑偏量超過110mm 時，速度降速至0m/min，機組停機。

由表4 實驗結果可以看出，只要是雙側對稱的冷軋硬態板型，帶鋼在活套糾偏輥位置跑偏量整體偏小，平整和雙邊浪的板型最優；存在中浪和1/4浪時，跑偏量會有所增大；當出現雙側不對稱的冷軋硬態板型時，跑偏增加效果明顯，會觸發糾偏報警，導致機組降速甚至停機；單邊浪的雙側不對稱板型尤為嚴重，可能會造成帶鋼刮邊、損傷設備的情況出現，此類板型需作為質量控制重點，嚴格把控作業標準。

表4 不同冷軋硬態板型對跑偏量的影響

5 結語

本文分析了不銹鋼冷軋硬態帶鋼在連續退火機組出入口活套工段跑偏的原因和影響因素，通過對軋制工藝參數與實物板型情況的對比實驗，優化了二十輥森吉米爾軋機一中間、后支撐輥的工藝控制參數，得到最優實物板型標準。

通過深入研究不銹鋼不同冷軋硬態板型對退火機組活套跑偏量的影響，發現雙側對稱的硬態板型能夠實現冷軋退火機組活套內帶鋼穩定運行，在保證質量穩定的基礎上，實現機組產能最大化。而單邊浪的雙側不對稱板型跑偏最為嚴重，會造成帶鋼刮傷和設備損毀，應嚴格控制此類板型出現。