熱軋供冷軋高強鋼基料頭部板形控制分析

摘 要：針對本鋼2 300 mm熱軋線供冷軋590 MPa級別以上的高強鋼基料生產過程中頭部板形缺陷問題，分別從工藝、設備和模型控制方面對板形質量問題進行分析，詳細解釋了頭部板形質量問題成因。提出通過優化輥溫計算模型、優化溫度工藝和軋制模型控制、提升設備精度等方面，對板形問題進行優化，使得本鋼2 300 mm線供冷軋590 MPa級別以上的高強鋼基料頭部板形控制取得了顯著效果，具有重要的指導意義和客觀經濟效益。

關鍵詞：高強鋼；板形；平直度；質量缺陷；模型；溫度

CONTROL ANALYSIS OF HEAD PLATE SHAPE OF COLD-ROLLED HIGH-STRENGTH STEEL HOT-ROLLED BASE MATERIAL

Zuo Yuanhong Chang Zhanlong

（Benxi Steel Co.， Ltd. Hot rolling mill Benxi 117000，China）

Abstract：In view of the problem of head plate shape defects in the production of high-strength steel base materials above the 590Mpa level of cold-rolled 2300mm line of this steel， the plate shape quality problem is analysed from the aspects of process， equipment and model control， and the cause of the head plate shape quality problem is explained in detail. It is proposed to optimise the plate shape problem by optimising the roller temperature calculation model，optimising the temperature process and rolling model control， and improving the accuracy of the equipment， so that the head shape control of the high-strength steel base material above the 590Mpa level of cold-rolled steel 2300mm line has achieved remarkable results， which is of great guiding significance. And objective economic benefits.

Key words： high-strength steel; plate shape; flatness; quality defect; model; temperature

0 前 言

本鋼2 300 mm熱軋帶鋼生產線工藝和機械設備由德國西馬克德馬格公司（SMSD）負責設計，電氣部分由TMEIC設計，為半連續式熱軋帶鋼軋機，設計年產量為515萬t熱軋鋼卷。

板形質量是板帶材的質量的重要方面，也是軋制領域關注的核心問題。板形質量控制水平不僅直接關系到板帶產品質量，同時也是鋼鐵企業的軋制技術、裝備及生產管理水平的重要標志[1]。板形不良一直是困擾熱軋產品質量難題，供冷軋基料板形質量缺陷直接影響后續冷軋工序的生產效率及其最終的產品質量，尤其是590 MPa以上強度的冷軋高強鋼板形問題，可能導致冷軋工序使用時降速生產、損傷設備、焊接困難等問題。對于板形缺陷產品，一部分熱軋工序進行平整返修處理，缺陷輕微部分直接流入冷軋工序生產；另一部分缺陷嚴重鋼卷采取產品降級議價處理或判為廢品進入廢鋼廠進行二次冶煉。因此，板形缺陷影響本鋼整體的經濟效益，在擠占平整資源、增加熱軋切廢的同時，也限制了冷軋產能的提升，冷軋高強鋼頭部板形不良問題亟待解決。

1 板形質量問題分析

熱軋常見的板形缺陷為浪形、翹曲和瓢曲等，熱軋帶鋼板形問題實質為帶鋼殘余應力的分布不均[2]。本文針對影響本鋼2 300 mm熱軋線冷軋高強鋼熱軋基料板形的因素進行分析。

1.1 平直度指標與板形對應關系

目前2 300 mm熱軋線冷軋高強鋼平直度與實際板形關系分為兩種情況，一種為平直度控制不良產生目視可見浪形；另一種為平直度良好，目視不可見浪形，后續開卷是表現為帶鋼浪形。此種板形在操作過程中，操作人員控制難度較大。目視可見浪形可以通過優化模型參數、板形監控手段，改善平直度，保證原始板形平直。目視不可見浪形分析與鋼種特性、橫向溫差、冷卻不均相關。

1.2 帶鋼溫差對板形的影響

通過對2 300 mm熱軋線2022年冷軋高強頭部板形不良數據分析，終軋溫度存在頭部偏低、尾部偏高的情況，通卷溫度不均，縱向存在溫差，結合金相檢驗表明，頭尾晶粒度與卷中相差2級-3級，存在強度差。

對比高強鋼工藝，590 MPa高強鋼產品中，DP590無熱頭熱尾工藝，而級別相近鋼種等頭尾均存在80 m，30 ℃熱頭，無板形不良缺陷。

對于強度780 MPa級別高強鋼，平直度控制較好時同樣出現浪形缺陷，分析為受鋼種特性、橫向溫差影響，開卷后內應力釋放產生浪形。通過檢驗，板形不良樣片橫向操作側對比中間及傳動側晶粒度偏細最大相差2級，而板形優良產品橫向晶粒度變化比較平穩。

2 板形控制改進方法

2.1 工作輥輥溫計算優化

原模型內計算溫度偏低，與實測下機輥溫相差20 ℃左右，易導致負竄量不夠引起浪形。調整工作輥冷卻水熱傳遞系數，使模型內計算的軋輥溫度接近實際溫度，提高板形設定精度。

2.2 板形控制原則優化

操作員可見板形優先為原則，對操作員彎輥力調整量轉化為CVC竄輥補償系數進行優化， F1～F7原參數0.05，調整為0.15，提高轉化比例，可增加操作員彎輥力引導竄輥的效果，目前F1～F7為同一參數0.15，根據實際軋制效果，可進行不同參數的優化。

2.3 終軋溫度指標調優

為解決帶鋼縱向溫度不均問題，進行工藝調整，根據天氣溫度變化，修訂加熱溫度制度，隨溫度變化而動態燒鋼，調節荒軋軋制道次、軋制速度，為終軋溫度提供溫度儲備；同時處理加熱爐出料端至F7出口熱檢前的所有工藝水及設備冷卻水，為溫度精確控制提供基礎；調整產品中間坯厚度，精軋區域穿帶速度、加速度，精軋冷卻水系數等模型控制參數（涉及39個家族，25個厚度層別、10個寬度層別），提升終軋溫度控制精度。

2.4 卷取溫度指標調優

優化12個高強鋼產品家族軋制加速度、層冷前饋系數等控制參數，確保產品卷取溫度通板穩定，提高帶鋼通板均勻冷卻性，確保產品金相組織均勻，避免出現縱向強度差。同時增大冷軋高強鋼層冷冷卻系數，避免水量調節大幅度變化，保證卷取溫度通卷控制平穩，并定期對層流冷卻卻集管閥門響應時間進行測試，控制噴水閥門開啟時間，減輕延遲對冷卻的影響。

2.5 軋機精度提升

通過更換精軋支撐輥小車、采用激光熔覆防腐、更換F1～F7下支撐輥滑板等提升軋機設備精度，使軋機剛度得到有效恢復。尤其是上游機架剛度恢復較為明顯，軋機剛度提升幅度4.54%～6.38%。

2.6 層冷設備改造升級

層流冷卻增加強冷區域長度，加入兩組反饋水（精調），對原有的蝶閥進行處理更換，并且在層冷下每根集管處加裝蝶閥，實現層冷下噴單根集管水量可控，保證帶鋼下表面冷卻均勻。

2.7 調整高強鋼終軋、卷取溫度目標值

以冷軋反饋板形問題最為強烈的某高強鋼種為切入點進行板形調試。終軋溫度按照880±30 ℃控制，卷取溫度通卷按照650±30 ℃控制，頭尾采用“U形”卷取，通卷板形良好，無浪形及瓢曲缺陷。

為深入研究卷取溫度對板形的影響機理，分別對卷取溫度720℃及650℃時的產品進行取樣分析。卷取溫度720℃時頭部6m與頭部30m晶粒度相差1.5～3個晶粒度，組織分布不均勻，而650℃時頭部6m與30m對比同位置晶粒度僅相差0.5，組織更為均勻，帶鋼縱向不易出現應力差，有利于板形控制。

2.8 微中浪軋制調試

為彌補帶鋼兩側溫差，調試時采用微中浪控制，3D模型顯示為肋浪，結合多次現場及平整機組跟蹤，肋浪在開卷時實物板形為雙邊浪形，微中浪控制未能達到理想狀態。為解決此類寬板CVC軋機彎輥力作用不完全導致的肋浪問題，后續更改CVC輥形進行試驗，驗證輥形對產品板形影響。試驗結果表明，F7出口兩側肋浪明顯加重，

2 300 mm產線精軋成品機架輥形對產品實物板形影響較為明顯。

根據軋制過程中軋輥有害變形區大小，合理設計軋輥輥型，可以有效減少中間浪、邊浪等現象的產生[3]。精軋輥形曲線選擇最為合適的支撐輥輥形曲線，原曲線輥形波動范圍為0～1 mm，新曲線變為0～0.537 mm波動。測量采用新CVC輥形曲線的下機輥磨損程度，新曲線磨損更為對稱均勻，利于實現微中浪控制。

3 結 論

1）通過在二級模型中優化工作輥輥溫計算參數和竄輥補償系數，可提高板形設定精度，利于操作員對板形的控制。

2）終軋溫度、卷取溫度命中率提高后，確保冷軋高強鋼產品終軋、卷取溫度通板穩定，有效降低帶鋼縱向溫差，對保證板形控制起到積極的促進作用。

3）軋機精度恢復后，軋機剛度提升明顯，利于模型參數對板形控制的自學習調整，同時層流冷卻設備改造后，帶鋼下表面冷卻均勻性得到提升。

4） 通過對冷軋高強鋼熱軋溫度工藝進行調整，卷取溫度按照650±30 ℃控制，頭尾采用“U形”卷取時，通過取樣檢驗分析，組織更為均勻，帶鋼縱向不易出現應力差，有利于板形控制，實物通卷板形良好。

參考文獻

[1] 靳振偉，滕洪寶，張長利，等．高強鋼SFB700熱軋板形缺陷的成因及控制措施[J]．中國冶金，2018，28（7） ： 50-53．

[2] 柴簫君．2 250 mm熱連軋機變規格下的板形差異與調控策略 [D]．北京：北京科技大學，2017．

[3] 王連生，楊荃，何安瑞，等．濟鋼1700ASP寬帶鋼熱連軋板形設定模型的研究[J]．冶金自動化，2010，34（5）：18-23．