粗轧E1R1轧制张力对中间坯板形的影响及对策

1 粗轧 制张力对中间坯板形的影响及对策 段 勇 （攀钢 钒 热轧板厂） 摘 要 ：根据 1450 热轧板厂粗轧设备及工艺特点，对 制状态不稳定的成因进行了深入分析。从立辊和水平辊的张力入手，发现张力变化对轧制稳定性产生影响，提出了： (1) 水平辊轧制打滑对立辊和水平辊张力的影响 ;(2) 立辊侧压量过大对立辊主传动实际线速度的影响。立辊和水平辊不仅需要基准速度匹配，还应该达到实际线速度匹配。消除过大的速度差，真正实现微张力轧制，确保轧制稳定性，实现中间坯板形良好受控。 关键词 ： “S”弯 ；甩尾；侧压量 0 引言 攀钢钒热轧板 厂原设计年产 100 万 t，经 3 次技改后扩能到年产 240 万 t，粗轧区除快速换辊、 统及 传动电机外，其余关键设备没有大的改进。为实现新的产能目标，大幅增加单位卷重，除原料板坯长度延长到 11 m，根据 改后的实际生产效果是明显的。在没有巨大投资的前提下以最短的时间使产量突飞猛进，获得了巨大的经济效益。但在实际生产中也暴露出一些具体问题对产品质量和设备造成不利的影响，亟待解决。其中较突出的就是粗轧轧制状态很不稳定，轧出的中间坯板形 出现比较明显的 “S”弯和甩尾，造成板形不受控的因素很复杂，我们就现场的实际生产情况进行跟踪，找出有可能影响轧制状态的具体原因，并逐一进行剖析。 1 粗轧 制状态不稳定的影响及中间坯板形缺陷 机在轧制过程中会出现阶段性的板形异常及轧制打滑严重，对送到 出的中间坯有明显的 “S”弯 和甩尾，造成精轧轧制时调整难度加大，头部和尾部压下的调整量很大 。 还极易造成精轧尾部轧烂，缺陷在下段工序不能根本消除，最终影响成品实物的板形或卷形，需要平整线上线切头去尾处理，降低了成材 率，造成一定的经济损失。 引起中间坯板形不稳定的主要表现是： “S”弯； 甩尾； 侧弯。其中甩尾和 “S”弯又占到缺陷总量的 40%以上。因单纯的侧弯原因比较简单，可及时调整，在此不作分析。如果其中甩尾和 “S”弯两个原因得以消除，中间坯板形合格率将得到比较明显的提高。 2 粗轧 制状态不稳定的原因分析 制状态不稳定在每个轧制周期的分布是有规律可循的，集中表现在工作辊更换后的第一个轧制单位。在第一个轧制单位的冷轧料（低碳钢系列）随着变宽量的增加，甩尾和 “S”弯在加剧 ，因此我们可以总结轧制状态不稳定的关键因素： “新工作辊 ”、 “低碳钢 ”、 “大侧压量 ”。我们就以上关键因素逐一进行分析。 工作辊 作辊更换的第一个轧制单位轧制状态极不稳定，从轧辊的原因分析，新辊辊面光洁度过高，轧件咬入和轧制过程中变形区内辊面与轧件表面摩擦系数减小，轧件金属流动速度小于轧辊的线速度，金属的流动方向发生改变，稳定持续的变形过程被中断。导致轧件在轧制过程中出现沿轧辊轴线方向的左右摆动。 低碳钢在加热过程中表面氧化比较严重，除磷后只是去除了表面的氧化铁皮，靠近最里层的氧化 膜 (附着在轧件表面。由于氧化膜的熔点较低，基本呈液态，在轧制过程中起到润滑剂的作用，降低了轧制时的摩擦系数，与光洁度很高的新工作辊辊面的共 2 同作用下，会导致不稳定状态的加剧。严重的轧制打滑不但会影响轧制状态，还会对设备安全构成很大的威胁，导致跳闸等事故。 新换工作辊或轧低碳钢造成打滑时， 轧件的变形速度小于水平辊的线速度甚至变形速度等于零。由于 道次时参与宽度控制，立辊和水平辊形成连轧，为实现微张力轧制，必须保证： 水平辊 的速度匹配关系。因此 辊的线速度取决于 平辊的线速度，而不是轧件在水平辊的变形速度。虽然轧件在水平辊的变形速度突然下降了，但立辊却没有降低速度，因为 件在 轧件在水平辊的纵向延伸瞬间速度减小或停顿时，原来立辊对水平辊施加的起到稳定轧制作用的后张力变成了向着水平辊方向推动的破坏力，同时水平辊轧制打滑造成的张力消失或负张力又会加剧打滑现象的延续，使轧件在奇道次轧制过程出现甩尾和 “S”弯。 由于前期对水平辊轧制打滑有较直观的感受和认识，采取了有针 对性的措施，甩尾和 “S”弯缺陷有较大幅度下降。但我们看到 没有换工作辊的轧制单位也出现了 S”弯。通过现场观察和统计，甩尾和 “S”弯比较集中的出现在轧制大变宽量规格轧件的过程中。随着变宽量的加大，甩尾和 “S”弯表现的越明显，如果同时具备新换工作辊的条件，控制就更加困难。 为什么甩尾和 “S”弯会随着变宽量增加？变宽量与轧制状态有什么直接和必然的联系？ 首先我们知道变宽量增加的负荷主要集中在 机，设计作为改变宽度的大立辊，最大单次侧压量 80 于 要考虑水平辊轧制过程中的轧制宽展量和板坯加热时产生的热膨胀，对于轧制绝对变宽量达 80 中在 、 3道次的轧制力分别能达到 2 00000 次侧压量最大 95 本达到 大的侧压量和轧制力会使立辊在咬钢后产生明显的速降，无法达到设定速度。立辊与水平辊形成连轧时，为实现微张力轧制，必须保证： V 立辊 =平辊 的速度匹配关系。当立辊由于大侧压量无法达到 平辊并不会主动降速，致使立辊和水平辊的张力大于稳定轧制状态的要求。水平辊的后张力过大，轧件的实际后滑值大于理想轧制状态的后滑值，金属流入速度减小，不能满足轧件完全稳定填充水平辊变形区的要求，破坏了轧制稳定性。并且附加过大的拉应力还改变了部分金属的流动方向，形成了水平辊和立辊间拉钢轧制，造成轧件在水平辊轧制时沿水平辊轴线方向左右摆动。 对现场观察到的现象作出初步判断，要找到支持的证据。通过对各种历史数据的定向采样分析，特别是立辊轧制力和立辊速度的关系进行比对，从表 1两块不同规格的轧件实际 的轧制数据对比，发现立辊轧制力很大时，立辊的实际线速度会明显低于基准速度，速度曲线上实际速度与基准速度出现了较大的偏差。轧件 1的立辊实际线速度比基准速度低 0.2 m/s，速降比例达到 13%，且轧制力很大。轧件 2的立辊实际线速度与基准速度基本相等，且轧制力很小。生产现场观察图表记录轧件的实际轧制状态，发现侧压量大，立辊负荷重的轧件在 S”弯和甩尾，侧压量小的轧件轧制状态稳定，板形良好。 表 1 两种规格轧件的轧制技术参数对比 板坯宽度/品宽度/宽量 /辊基准速度 /(m立辊实际速度 /(m速度差/(m轧制力/形 轧件 1 1 160 1 080 80 746 轧件 2 1 300 1 300 0 3 板形良好 3 3 如何控制立辊水平辊间张力变化对板形的影响 前面我们分析了造成张力变化的原因，下面就如何控制立辊和水平辊间张力的变化分两个方面进行分析：（ 1）如何减小因水平辊轧制打滑造成的立辊水平辊间失张；（ 2）如何消除大侧压量对立 辊造成的速降？ （ 1）通过分析生产现场能直观感受到的 制打滑现象，针对工作辊辊面光洁度过高，低碳钢轧制时的轧件表面氧化膜液化，造成的摩擦系数降低采取了一些措施。对工作辊表面进行激光毛化处理，保证轧辊辊面有足够的粗糙度；降低出炉温度和开轧温度，减小低碳钢的表面氧化膜造成的轧制润滑现象，提高了轧制时的摩擦系数；在主台设置了主传动减速选择开关，在轧制不稳定时进行主动降速，使轧制速度小于或等于1 m/s，且速度恒定，避免轧件咬入后的升速和抛钢前的降速过程，最大限度的减小速度变化对轧制稳定性的影响，通过这些工作，初步控制了新换 作辊后轧低碳钢时的甩尾和 “S”弯，效果比较明显。 （ 2）造成 传动电机的机械特性偏软，带较大负荷后（最大允许载荷以内）无法达到设定速度，根本的解决途径是通过对电机特性的调校，实现电机运转在允许载荷以内不会出现明显的速降，保证实际速度等于设定速度，实现立辊和水平辊速度匹配。 粗轧立辊水平辊速度匹配的控制逻辑过于简单，水平辊的基准速度传递给立辊后，就完成了速度匹配工作，立辊的线速度在实际生产中是被动跟随水平辊，当立辊产生速降时，不会对水平辊的轧制速度 产生影响才会导致张力大于设定值。当不能解决立辊的速降时，也可在 辊和水平辊速度匹配控制逻辑上采取措施，应该考虑将立辊设定速度与实际速度的差值反馈给水平辊，给水平辊线速度一个修正值，实现水平辊的主动降速来保证立辊和水平辊速度的匹配。此修正值对水平辊产生的速降不再传递给立辊，避免循环控制对速度匹配产生新的影响。 以上措施的实现需要电气相关技术人员进行专业可行性论证，让设备和控制能满足工艺的要求，在确保设备安全的前提下最大限度的发挥现有设备能力。在工艺制度上，优化 立辊负荷分配， 轧制负荷分配由 操作工根据经验来使 辊各轧制道次的轧制负荷尽可能均衡，也可根据实际反馈的立辊轧制负荷对轧制参数及时修改； 模型计算要考虑立辊轧制负荷的均衡，而不是每道次侧压量的简单平均，因为影响立辊负荷的因素不光有侧压量还有板坯厚度、钢质、温度等。 因此轧制计划的安排就很重要，通过合理的计划编排，特别是在新换工作辊的轧制单位不安排或少安排大侧压量的低碳钢轧制，最大限度的减小 4 结语 制状态不稳定是一个综合因素，包括设备和工艺的各个方面，对一些常规因素在 此不作过多的复述。