镰刀弯产生原因及控制措施探讨

1、镰刀弯产生原因及解决措施探讨杨胜清（江苏沙钢集团 沙景宽厚板厂 张家港）摘要：针对沙钢5000mm宽厚板厂现场轧制过程中产生镰刀弯的原因进行分析，并结合实际给出解决措施，减少和避免了镰刀弯的现象，保证双边剪的顺利剪切，提高车间综合成材率。关键词：宽厚板 镰刀弯 锲形 温度 对中 辊型 1.前言 目前沙钢5000mm宽厚板厂的轧机功能调试和剪机调试已经结束，本着轧制精品钢材的理念，满足市场需求，船板、管线钢等四切边品种钢轧制比例将大幅度提高，避免和减少轧制过程中的镰刀弯成了提高产量和质量的关键因素之一。我厂在轧制薄规格(厚度16 mm) 钢板时,钢板镰刀弯较为严重,经常出现头尾镰刀弯现象。这对轧

2、制过程的稳定性危害极大，轻则造成边部切损过大、长度短尺，降低成材率和定尺率，重则出现快停、刮框，造成轧废或损害推床等设备，耽误大量的生产时间。因此,防止轧件镰刀弯显得十分重要。2.镰刀弯产生原因分析 在宽厚板轧制过程中，经常出现镰刀弯现象，即使操作人员在轧制过程中反复调节轧辊两侧倾斜量,但这种调节在某些情况下不是一直有效。特别是两侧都弯的时候，方向判断困难，容易造成误调节，使镰刀弯加剧 。造成板形不好和尺寸精度变差,这些都严重影响了产品的尺寸精度和质量。结合我厂宽厚板的生产实际情况,下面主要对薄板轧制时产生镰刀弯的主要因素进行分析：常见的镰刀弯形成原因有: 坯料楔形； 坯料切斜；温度分布不均匀

3、的影响; 轧机两侧刚度存在差异；EGC 和A GC 偏差；推床不对中； 轧辊辊形不合理；薄板轧制规程不合理。以上影响因素不是单一作用在钢板上,一般是多种影响因素同时作用于钢板上。1.1 坯料楔形的影响由于坯料宽度方向的厚度不均，造成钢板两侧压下量不一样,从而轧机两侧弹跳不一样,使得钢板两侧出口厚度不一致,随着钢板长度的增加,这种现象越来越明显。这种镰刀弯主要出现在全纵轧的情况下，不易调节。但实际上，我厂纵轧料少，一般需要进行展宽轧制和延伸轧制,坯料宽度方向的楔形,在展宽阶段经过1-3个道次轧制，其厚度差远小于初始厚度差，基本可以忽略。同样,坯料长度方向的楔形,在延伸阶段可以消除。所以坯料楔形对

4、宽厚板的侧弯影响很小,可以忽略。只要在全纵轧的时候特别注意坯料的楔形即可。1.2 坯料切斜的影响 我厂使用的连铸坯都是倍尺坯较多，要进行二次切割，在切割时候易出现切斜现象，这种切斜坯料在轧制时转钢对中性不好，钢易走斜，轧出尖角，且随着道次的增加，尖角越明显，在最后几道次，导致轧件两侧不是同时咬入轧机，且此时钢板较长，钢板在咬入瞬间尾部容易朝尖角侧摆动，此时推床和钢板有80-120mm的安全距离，无法对中，造成头尾镰刀弯。1.3 温度分布不均的影响温度的影响主要有四方面: 加热炉加热的板坯,在宽度方向上存在温度差,即操作侧和传动侧的温度不同（主要是炉内静梁黑印的程度及进钢对中不精确引起的黑印不对

5、称）；或者由于轧辊冷却水的分布的不均匀,造成轧辊的辊身的操作侧和传动侧温度不同；或者由于工作辊刮水板传动侧和操作侧间隙不等而漏水,导致轧件在宽度方向上的温度偏差；或者精除鳞预冲水漏水，使头部过冷，同道次轧制力波动大，使轧制不稳定。温度分布不均匀的危害比坯料楔形要大,因为温度分布不均匀存在于每个道次,即这种影响因素对侧弯的干扰不随道次增加而衰减。在钢板比较厚,温度较高时,轧件的塑性系数较小,但压下量较大,综合起来可知两侧出口厚度偏差较大,但是由于初期钢板较短,所以在轧制初期温度分布不均匀对镰刀弯影响较小;在轧制后期,轧件的塑性系数明显大于轧机刚度,虽压下小,但由于轧件较长,镰刀弯的危害加大。同时

6、温度差造成的影响会累计,所以多个道次的累计会造成镰刀弯现象越来越大,虽然轧机本身AGC对坯料侧弯具备一定的消除功能,但是随着钢板长度的增加,镰刀弯的影响越来越大。1.4 轧机两侧刚度差的影响轧机在制造过程中,会通过各种工艺技术保证两侧牌坊刚度的一致,但大部分轧机两侧刚度还是存在一定的差异,这个差值决定于制造工艺,本厂的轧机模数为8820KN/mm，轧机的刚度差值较小。但是传动侧有主电机和机架辊传动，对轧机模数也是有影响的。轧机两侧刚度不一样,于是两边牌坊及零件的弹性变形不再相等,从而两个轧辊轴线不再平行,这就造成钢板两边压下率不相等,从而钢板两边出口厚度不相等。刚度差对镰刀弯的影响可以通过调整

7、AGC偏差进行消除。所以在轧机两侧刚度相差较小时,可以不考虑轧制过程轧机两侧刚度对镰刀弯的影响。1.5 EGC和 AGC偏差的影响 厚度控制方式分为电动EGC 和液压AGC ,其作用是在轧制过程中维持设定辊缝不变,但咬入瞬间压下螺丝会发生少量的回缩,电动EGC 不能补偿该回缩量,虽然两侧压下有机械同步装置,但是我厂传动侧压下轴窜多次,抱闸经常有松动,有抱不紧的情况,导致在有负荷的情况下两侧压下螺丝有偏差,而液压AGC 可以对该回缩量进行补偿,(VAI调试时加入了头部沉入补偿,实际辊缝比设定值小0.02mm。)所以从本质上看,两者没有什么区别,对镰刀弯没有主动影响。A GC 对镰刀弯的影响可以从

8、两个方面分析:两侧伺服阀和液压C系统的响应时间不一样,造成A GC 调整过程中,两侧压下动作不同步,这对镰刀弯有一定的影响,这个缺陷可以通过PLC 程序强制压下动作同步及机械同步来解决；A GC 调整过程可以对两侧辊缝分别进行调节,如果不依靠镰刀弯检测设备,仅仅依靠两侧轧制力偏差值来调节两侧辊缝值,很容易造成误调节。1.6推床不对中 推床对中不正或轧制过程不进行对中操作,都会造成镰刀弯。假定工作辊辊形为平辊，如果钢板由轧制中心线偏移a 的距离,如图1 所示,轧辊两端轴承上所受的力不再相等,于是两边牌坊及零件的弹性变形不再相等,从而两个轧辊轴线不再平行,这就造成钢板两边压下率不相等,从而钢板两边

9、出口厚度不相等。图1 推床不对中对镰刀弯的影响由图1可以求出钢板偏移a 的距离而引起的钢板两边厚度的差值11 为:1 = 4 FaB/L 2 K式中, F 是轧制力； B 是钢板宽度； L 是两压下螺丝轴线中心距； K 是轧机刚度。可见，钢板偏移a值与厚度偏差值是正比例函数关系，即随着钢板偏移值的增加，厚度偏差将增加，镰刀弯会更加明显。由轧制原理可知,压下率增加,将使金属出辊速度增加而进辊速度减小。则压下较大的一边出辊速度较大而进辊速度较小,使钢板出现镰刀弯,向着压下较小的那边继续偏移。同时咬入端轧件会向压下较小的那边发生偏移,所以因为不对中造成的钢板偏移产生的轧辊倾斜在轧制过程中具有自动扩大

10、的趋势。另一方面虽对中使得两侧厚度差不大,但a 值的不确定使得钢板镰刀弯方向不定,这容易造成误调节。如果前后推床对中偏差方向相反,则镰刀弯的弯向更难确定,且轧辊倾斜调整会加剧镰刀弯的影响。所以对中不好对镰刀弯影响非常大。1.7轧辊辊型不合理 目前辊型不外乎三种，如图2(a) 工作辊平辊；(b) 工作辊为负凸度；(c) 工作辊为正凸度图2 有载辊形对侧弯的影响 由推床不对中引起的偏移与出口厚度差值之间的函数同样可以解释上面三种辊型对镰刀弯的影响，如果工作辊为负凸度，则中间辊缝大，两边金属有向中间流动的趋势，即有自动定心的作用，最能防止镰刀弯的产生，其次是平辊，再次是正凸度辊，目前我厂采用的是+0

11、.10的辊型，这就对轧不同规格的板（特别是薄板）有一定的轧制吨位要求，主要是使轧辊的磨损大于轧辊热凸度，实际综合辊型为负凸度辊型，从而控制镰刀弯。所以轧辊的配辊对轧制稳定性影响很大, 。通过长期跟踪发现,在换辊以后的一段时间内,镰刀弯现象比较严重,而在轧辊中后期,镰刀弯现象明显好转。且轧辊初期发生镰刀弯时,一般出现弯向不定的特点,给操作人员的人工干预带来很大困扰。我目前换辊采用正凸度辊,这样由于热凸度的影响，换辊初期,工作辊有载辊形为正凸度,这对轧制稳定性是非常不利的，而在轧制中后期,随着轧辊磨损的增加,工作辊辊形逐渐向负凸度发展,改善了轧制稳定性。直接用正凸度辊进行轧制,这时很容易造成镰刀弯

12、,而且这种镰刀弯的走向非常随机,人工很难通过轧辊倾斜进行调节。1.8 薄板轧制规程不合理 轧制12mm以下的薄板时，关键是温降快，轧制稳定性不好，而且最后两道次二级没有对中请求，这样会使钢板偏移轧制中心线加剧，且镰刀弯方向不定，操作工调节幅度大，最佳控制点不易确定；我厂仍然采用的220mm厚度坯料轧制12mm以下的薄板，压缩比太大，轧制道次多，基本在11-13道次，而且成品是多倍尺的，这样成品钢板长度大，头尾温差大，累计镰刀弯会加大；最后几道压下率仍然很大，这样轧出的钢板易出现中浪和双边浪，轧制危险，也给镰刀弯方向的判断带来一定的困难。容易误调节。概而言之，就是VAI做的薄板辊型预测模型不够准

13、确也是镰刀玩不好控制的原因之一。3. 控制镰刀弯的措施 通过对镰刀弯产生的原因具体分析，有针对性的提出避免和减少镰刀弯的措施：3.1 工艺上 对连铸车间过来的坯料严格控制宽度方向上厚度不均的坯子，（特别是要进行全纵轧的坯料）；加强而且的质量，减少切斜的钢板；保证进炉钢板的对中性，严格执行加热工艺制度和保温制度；保证轧件出炉温度的均匀性。控制板坯出加热炉时,板坯横向和纵向温度应在板坯出炉温度在工艺范围之内；轧制12mm以下薄板时采用150mm或120mm自开坯，解决压缩比大，道次多，温降快的问题。3.2 设备上定期检查工作辊冷却水,冷却水管，精除鳞水及喷嘴应保持完好,不得有缺少或堵塞的情况,且应

14、水量充足,冷却水均匀。并且应解决轧制过程中工作辊刮水板漏水问题,避免轧件的横向温差。解决好轧机入口精除鳞预冲水漏水问题，防止钢板头部过冷；及时处理压下轴窜，定期紧固抱闸，防止压下定位不准；处理好伺服C系统漏油及压力低的问题，保证AGC运行稳定；定期调整和校准机前、机后侧导板。并定期更换侧导板耐磨板。保证轧机前、后侧导板与轧制线对中。3.3 电气上 加强对轧制过程中A GC 和EGC监控。观察两侧A GC 液柱变化，保证AGC两侧响应时间同步；两侧EGC 位置, EGC有偏差时，及时做好清零工作；解决轧制12mm薄板时由于推床夹紧力太大而不能对中的问题。3.4 模型上 调整和优化二级规程,在宽厚

15、板轧机上自动轧制薄、宽、长的钢板,必须快速而稳定地进行,否则温度损失太大,会使其余道次的轧制力增加,轧制不稳定。这就需要解决轧薄板时道次间等待时间太长和推床不对中或对中太慢的问题。同时需要较好的温度、轧制力、板性型预测模型来根据轧辊的形状，钢板的宽度、厚度、压下量、轧制力、弯辊力等重要参数来做好辊型预测，从程序上解决因辊型预测不准而产生的镰刀弯。 3.5 操作上 操作工加强轧制过程中板形的监控,利用增设专门观看板形的摄像头跟踪板形，准确判断镰刀弯方向，并及时调节两侧辊缝差到最佳控制点，减少镰刀弯；同时对于头、尾板形不稳定的产品规格,热检工应及时卡量两侧厚差，以便轧机操作工根据卡量值及时调整板形

16、；对于12mm以下规格, 建议关小轧辊冷却水，保证轧辊热凸度，使轧制稳定，适当提高开轧温度、关闭辊道冷却水、减少精除磷道次、解决温降快和冷却不均匀对镰刀弯的影响。3.6 轧制计划编排上 从目前来讲，轧制16mm以上钢板可以少考虑辊型对镰刀弯的影响，主要是对16mm以下规格要对辊形考虑，并且设计要好，通过相关数据汇总、分析及长期的经验总结，结合现场生产实际和我厂备辊情况，轧制计划编排上给出两方面建议：一是倍尺长度限制，二是计划和辊型的配合，下面用表格给出具体方案：厚度（mm）宽度（mm）长度（mm）13-1635003535003012350030350025表一 成品规格限制辊型 吨位(t)宽

17、度（mm）350035000200500+0.055001000+0.1012002000表二 辊型控制 此外，对于不同的钢种也要求不一样的辊型：对于抗拉强度小于500Mpa的低强度钢种，如A、B、Q235B、Q345B等建议用平辊或+0.05的辊型；对于抗拉强度大于500Mpa的高强度钢种，如X管线系列、AH32、DH36等高级别船板钢建议用+0.10的辊型,解决同板差大的问题.3.7 换辊、备辊制度上 加强对轧辊的控制。严格执行工作辊更换周期和原则,严禁工作辊超期使用。换辊应该是和轧制计划同步,而不是固定在白班换辊,最好是具体到某块大板号准时换辊；保护好工作辊，认真检查磨辊的精度,所用的工作辊必须保证修磨技术标准，保证工作辊的装配质量，减少因夹钢、网纹、划伤、辊印等造成的非计划换辊；准备一定的负凸度辊或平辊，解决在轧制薄料时候的非计划换辊，这样才能有效减少因辊型不好造成的镰刀弯。 4. 结论和效果 从镰刀弯产生原因分析来看，坯料楔