平整机组板形控制研究.doc

平整机组板形控制研究论文类型：技术类作 者： 罗晓阳单 位： 平整机组平整机组板形控制研究罗晓阳酒泉钢铁集团有限责任公司碳钢薄板厂，甘肃嘉峪关735100摘要：以平整机组实际生产中遇到的板形不良问题为背景，本文通过分析板形控制与轧辊的表面粗糙度、辊形、轧制量及磨损之间的相互影响，提出合理的工艺改进，有效的减少了轧辊表面粗糙度、轧辊的磨损及辊形的变化对板形的不良影响，并且规定了轧辊的更换依据，进一步改善了冷轧卷的板形控制。作者结合酒钢生产的冷轧卷的产品质量，分析研究了张力在轧制过程中对板形的重要作用，提出带钢来料粘接对板形的不良影响，总结以往的生产经验制定出平整机组稳定轧制的轧制计划的编排原则。关键词：板形、轧辊、张力、残余应力前沿在冷轧带钢的生产过程中，平整工序是其中一重要工序，平整工艺将决定带钢最终的质量。随着带钢质量要求的不断提高，酒钢碳钢冷轧非常重视带钢的平整过程。带钢平整的过程是一次小压下量的(通常为0.5%3)的轧制过程。目前，酒钢碳钢冷轧卷的质量在各个方面都存在一定的不足，其中板形（平整度）的控制是提高酒钢冷轧卷质量的重要指标之一。板形理论的发展分成三个阶段，第一个阶段是以轧辊弹性变形为基础的理论；第二个阶段是日本新日铁和美国为代表的以轧件为基础的动态遗传理论；第三阶段为北京钢铁研究总院建立的轧件轧辊统一的板形理论。板形理论研究的目的是消除和减少板带轧制中波浪和翘曲等缺陷，控制凸度值。1、板形与轧辊使用控制参数之间关系1.1、表面粗糙度的影响 依据轧制过程中带钢表面粗糙度传递原理,轧制力是将轧辊表面粗糙度传递到带钢上的，动力对带钢表面粗糙度的形成起到至关重要的作用。在轧制过程中只要轧辊表面粗糙度没有衰减到所允许的最低值且压下量足以使得轧辊表面微观形状压入带钢，带钢就能获得满意的表面粗糙度。轧制力越大越容易使得毛化后得到硬化的轧辊表面粗糙度尖峰扎入带钢表面形成带钢表面粗糙度1。 轧制力和支撑辊初始辊形是决定承载辊缝形状的主要因素。当轧制力增大时轧辊挠度增大，带钢易产生边浪，增大支撑辊初始凸度，可以减小辊系的挠度，抑制边浪的产生，特别是采用变接触支撑辊辊形技术，可以降低承载辊缝的基本凸度，并显著提高承载辊缝的横向刚度，大大减弱轧制力对板形的干扰，明显增加弯辊力的调控功效，提高轧机的板形控制能力。在以上控制理论的基础上，酒钢平整机组支撑辊凸度由投产初期0 um（平辊）,后期调整为10um，在目前的生产控制过程中，表现出在板形控制以及工作辊弯辊力干预板形方面，后期辊形调整后明显优于前期辊形。 另外每次更换轧辊后与前期相比要求开始热辊。平整机组热辊时以100吨的轧制力进行辊缝负载吻合，热辊过程也是支撑辊表面粗糙度和工作辊表面粗糙度进一步吻合的过程，目前新换辊后热辊5min，再开始轧制对带钢板形的控制明显优于不热辊而直接轧制。1.2、轧辊辊型、轧制量的影响关系1.2.1、支撑辊辊形磨损平整机支撑辊的硬度低于工作辊，并且服役时间较长，所以理论上支撑辊的磨损要大于工作辊的磨损。但是在实际生产中发现支撑辊的磨损对辊缝的影响比较小。原因有二，其一，支撑辊辊形对辊缝的作用是通过工作辊的弯曲变形来实现的。因平整机组轧制力较小，工作辊的弯曲变形不大，支撑辊对辊缝的影响自然较弱；其二，支撑辊的磨损形态对工作辊的弯曲变形也有影响。由于支撑辊的磨损分布在辊身全长，并未使支撑辊凸度明显改变，所以磨损对辊缝的影响不明显2。所以优化支撑辊辊形，充分利用支撑辊换辊周期长、磨损对板形控制特性影响不大的特性改善支撑辊对板形的控制。在酒钢平整机组根据将近一年半的生产跟踪中，总结出平整机组支撑辊辊役稳定在15000吨22000吨之间时，支撑辊磨损对工作辊在板形控制方面有害干预最小，所以将支撑辊辊役量定位为最高不能超过25000吨。1.2.2、工作辊辊形及辊役量的影响根据板形理论，影响板形的因素主要有两点：辊形和辊系变形。在平整机上，因轧制力较小，相应的辊系变形也较小，故工作辊的辊形对板形的作用就显得十分重要。有关辊形的作用，主要考虑以下三个方面，合理的辊形设计。即根据轧机、来料、工艺条件等确定轧辊凸度、优化辊形曲线及配置方案，建立完善的辊形制度；辊形的加工精度。由于工作辊更换频繁，在平整机上，工作辊平均每6个小时左右换一次。因此，保持辊形的磨削精度十分重要；在实际生产中辊形的凸度明显的小于设计凸度，远远的超出其精度控制目标。工作辊辊形直接影响辊缝形状，这种辊形的波动对于板形的稳定十分不利。辊形的加工误差会引起板形控制的偏差，在该辊形下，极易出现大边浪及难以控制的边、中复合浪等板形缺陷。简化工作辊辊形，降低辊形加工和管理的难度，减小辊形加工误差，可以有效的减小工作辊辊形对板形的不良影响3。酒钢平整机组在2011年年初根据现有条件，对工作辊使用制定以下措施；A、工作辊凸度修改为50um和100um两种，具体使用为：W1100mm 时，使用50um凸度轧辊W1100mm时，使用100 um凸度轧辊。B、工作辊辊役量：95公里或1000吨（满足公里数或吨位数均可下机）2、张力的影响4张力对板形的影响实质上是张力对残余应力的影响。由于轧制过程中金属的变形沿板宽方向的不均匀分布，导致了残余应力沿板宽方向的分布也呈现不规律的状态；但随着张力的增大，无论是横向还是纵向，残余应力的绝对值基本都减小，这与所轧带钢的板形(平直度)状况的逐渐好转是一致的，这说明残余应力的大小与板形(平直度)的好坏有内在关系。随着张力的增大，带钢内残余应力的分布趋于平均，对应着板形平直度的改善；带钢内纵向应力与横向应力沿板宽方向，有着基本一致的分布；另外，靠近边部的应力变化较大，靠近中部的应力变化趋于平缓，对应着带钢轧制后产生的边浪及中部的相对平直。平整工艺过程中合适的张力系统不仅可以使平整后的带钢保证工艺要求的延伸率，而且前后张力抑制了轧制过程中带钢的跑偏现象，同时减轻了由此带来的板形缺陷，提高了平整后带钢的平直度。带钢在轧制过程中不仅存在纵向残余应力，而且也存在横向残余应力。说明带钢不仅存在纵向金属流动不均匀，而且也存在明显的横向流动不均匀。改善金属的塑性变形条件(包括润滑、辊形、坯料横断面、弯辊力、前后张力等)非常必要。3、轧制计划编排原则对板形控制的影响在生产过程中，由于轧辊磨损、热膨胀的发生和变化，其辊形在轧制一定的公里数之后会发生一定的变化是必须要考虑的。由于酒钢平整机组轧制过程断面、厚度、钢种变化频繁，为保证在此工艺条件下能有效的控制板形，对于计划的编排特做以下要求；A、换新辊后开始轧制前3卷（大卷）厚度必须维持在0.8H1.2mm；B、若同端面计划新换辊后无0.8H1.2mm规格时，可以按以下计划编排，轧制1000mm时，换辊后前两卷可以安排1250mm厚度为0.8H1.2mm规格；轧制1250mm时，换辊后前两卷可以安排1500mm厚度为0.8H1.2mm规格； C、计划编排遵循由薄到厚，由宽到窄的原则，轧制H0.6mm规格时尽可能安排在辊役前中期；D、新支撑辊前两个辊役必须安排1250mm断面以上宽度，轧制1000mm断面计划连续编排不允许超过3个辊役，若超过3个辊役计划，中途必须安排一个辊役1250mm断面，新支撑辊上线前3000吨之前，第一个辊役不允许安排0.6mm以下规格，之后辊役每个辊役0.5mm规格小于6卷，3000吨之后正常安排。E、H0.6mm规格，单个辊役内安排卷数少于15个，单个辊役公里数大于60KM后不允许安排H0.6mm规格。F、轧制H1.0mm规格时，前后卷厚度跳跃小于等于0.3mm；G、同端面混轧时，必须遵循由宽到窄的原则，计划安排可以各半编排，但编排过程必须同时遵循以上几条规定。4、带钢的粘接影响粘结就是在一定的温度和应力作用下，在一定退火时间下，发生层间局部焊合的现象。在平整生产时，由于带钢突然扯开，带钢局部应力超过带钢的屈服极限，从而导致形成垂直于带钢纵向的弧形折皱，从而引发带钢横断面应力变化不均，在轧制过程中影响板形的变化，尤其是目前酒钢粘接基本为中部粘接，此种缺陷转化为平整机组板行控制为双边浪的大幅度波动5。对酒钢产品进行跟踪发现发生粘结的带钢厚度多在0.8mm以下，而薄规格轧制过程中轧机的轧制力、力矩、电流都属于区域设计上限，板形控制难度也随之增加，薄规格带钢的粘结一定程度上影响了平整机组板形控制。5、结论5.1、轧辊表面粗糙度的合理设定，增加了轧辊与板带的有效接触，提高板形控制能力；5.2、合理的支撑辊和工作辊辊形、磨削精度、轧制辊役量的设定对有效的控制冷轧带钢板形有非常重要的影响；5.3、轧制计划的合理安排，一定程度上稳定轧制过程，提高轧制过程的适应性，降低了板形的控制难度；5.4、原料粘结对薄带钢板形的控制有着非常明显的影响作用，粘结越严重带钢板形越不易控制，从原料入口杜绝薄带钢的粘接，从另一方面降低了冷轧带钢板形的控制难度。参考文献：1 张青东，王文广等.冷轧带