萊鋼1 500 mm冷軋帶鋼平整軋制工藝實(shí)踐

劉化軍，王春剛，康華偉

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

生產(chǎn)技術(shù)

萊鋼1 500 mm冷軋帶鋼平整軋制工藝實(shí)踐

劉化軍，王春剛，康華偉

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

介紹了萊鋼1 500 mm單機(jī)架四輥平整機(jī)組的設(shè)備組成、控制系統(tǒng)以及平整生產(chǎn)模式。通過對(duì)平整延伸率自動(dòng)控制系統(tǒng)（AEC系統(tǒng)）和分段張力控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，在工藝參數(shù)的設(shè)置、系統(tǒng)控制的優(yōu)化、生產(chǎn)模式的選擇等方面做到有效控制，從而提高了平整延伸率的控制精度35%，確保了平整后產(chǎn)品力學(xué)性能與表面質(zhì)量的穩(wěn)定性，產(chǎn)量提高了26%。

冷軋帶鋼；平整機(jī)；平整軋制；延伸率；張力

在冷軋板帶生產(chǎn)工序中，平整處理占有重要地位。1 500 mm單機(jī)架平整機(jī)組作為萊鋼板帶廠冷軋生產(chǎn)線的重要設(shè)備，主要是對(duì)冷軋退火卷和熱軋酸洗卷進(jìn)行平整軋制。平整工序不僅能消除冷軋帶鋼退火后的屈服平臺(tái)，提高其力學(xué)性能，改善帶鋼平直度，還通過工作輥的磨輥加工和毛化處理，使帶鋼表面呈現(xiàn)出不同粗糙度的表面（毛面或麻面），為下一步深沖和涂鍍加工打下基礎(chǔ)。此外，平整工序改善帶鋼厚度精度，并能夠消除輕微的表面缺陷。

1 平整機(jī)組設(shè)備組成

萊鋼1 500 mm平整機(jī)組為單機(jī)架四輥平整機(jī)，主要由開卷機(jī)、入口S輥（上下張力輥）、入口測(cè)張輥、防皺輥、主機(jī)、防顫輥、出口測(cè)張輥、出口S輥（上下張力輥）、卷取機(jī)組成，見圖1。生產(chǎn)規(guī)模為40萬(wàn)t/a，代表鋼號(hào)有CQ、DQ、DDQ/EDDQ、HSS等，主要參數(shù)為：工作輥直徑Φ480～Φ430 mm；支撐輥直徑Φ 1 200～Φ1 100 mm；最大軋制壓力12 000 kN；最大平整速度1 000 m/min；最大延伸率3%。

圖1 萊鋼1 500 mm單機(jī)架四輥平整機(jī)設(shè)備組成

平整機(jī)的設(shè)備組成與冷軋機(jī)基本相同，但是平整機(jī)又有自身的一些特點(diǎn)：

1）驅(qū)動(dòng)方式。軋機(jī)一般采用上下工作輥雙驅(qū)動(dòng)，而此平整機(jī)采用下工作輥交流單電機(jī)傳動(dòng)，上工作輥的速度可隨鋼帶運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，平整過程平穩(wěn)，帶鋼表面質(zhì)量好。由于平整軋制的壓下量較小，力矩在上下輥分配不均的問題很敏感，如一對(duì)工作輥直徑稍微失配，必將在其中的一根連接軸中產(chǎn)生很高的扭矩，并容易出現(xiàn)打滑和振動(dòng)現(xiàn)象，從而影響帶鋼表面質(zhì)量，加劇軋輥磨損。

2）軋輥直徑。平整機(jī)的軋輥直徑比較大（Φ 480 mm），這是由于平整時(shí)延伸率較小，軋制壓力很小，幾乎看不出軋輥直徑對(duì)帶鋼的加工性能有影響，而對(duì)提高帶鋼平直度有利。

3）入口出口設(shè)S形張力輥。為了保證平整生產(chǎn)的張力穩(wěn)定和改善帶鋼質(zhì)量，要求盡可能大的張力，但較大的開卷張力會(huì)使鋼卷層間滑動(dòng)而劃傷表面。為了適應(yīng)薄鋼帶的平整，平整機(jī)前機(jī)后設(shè)定了S形張力輥，用于調(diào)整張力大小，實(shí)現(xiàn)帶鋼張力的分段控制。對(duì)于厚度大于1.1 mm的鋼帶，直接通過入、出口張力輥的上輥，此時(shí)為轉(zhuǎn)向輥工作方式；對(duì)于厚度小于1.1 mm的薄鋼帶，必須通過入、出口張力輥的上下輥，此時(shí)為S輥工作方式。

4）防皺輥與防顫輥。對(duì)于寬而薄的鋼帶，為了防止鋼帶平整折皺和顫動(dòng)，在平整機(jī)入、出口處分別設(shè)置了防皺輥和防顫輥，工作時(shí)通過液壓缸抬起，在平整機(jī)附近的較小區(qū)域內(nèi)形成穩(wěn)定的張力區(qū)，從而防止了帶鋼起皺褶和高速運(yùn)行中的顫動(dòng)，保證平整質(zhì)量。

2 平整機(jī)組控制系統(tǒng)

萊鋼1 500 mm平整機(jī)組采用兩級(jí)計(jì)算機(jī)（PLC）控制，有液壓壓下自動(dòng)控制（恒壓力控制和位置控制）、工作輥正負(fù)彎輥控制、張力自動(dòng)控制、平整延伸率自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)。下面重點(diǎn)對(duì)張力及延伸率控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

2.1 張力控制系統(tǒng)

為了保證平整生產(chǎn)的張力穩(wěn)定和改善帶鋼質(zhì)量，要求有盡可能大的帶鋼張力。若沒有S張力輥，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)帶鋼張力的分段控制，較大的開卷張力會(huì)使鋼卷層間滑動(dòng)而劃傷表面；同時(shí)，較大的卷取張力又會(huì)造成帶鋼塌卷。所以平整機(jī)采用了入、出口S張力輥，使帶鋼呈S形走向，從而實(shí)現(xiàn)了分段張力控制，見圖2。

圖2 單機(jī)架平整機(jī)組張力分段控制圖

根據(jù)平整工藝對(duì)張力的要求：T1∶T2∶T3∶T4=1∶（1.7～1.9）∶（2.1～2.3）∶1.2，一般情況下出口各段張力較入口相應(yīng)各段張力增大約15%，其中按上S輥為60%、下輥為40%進(jìn)行分配。本平整機(jī)組的各段張力分布范圍見表1。

表1 平整機(jī)組各張力設(shè)置范圍

張力的計(jì)算公式為：

式中：T為鋼帶張力，kN；KM為電機(jī)常數(shù)；Φ為電機(jī)勵(lì)磁磁通，Wb；I為電機(jī)電樞電流，A；D為鋼卷或輥筒直徑，mm。

2.2 延伸率自動(dòng)控制系統(tǒng)

延伸率是平整軋制過程中最重要的工藝參數(shù)，是平整機(jī)最終的控制目標(biāo)之一。延伸率應(yīng)控制在既能消除屈服平臺(tái)，又不產(chǎn)生加工硬化的范圍內(nèi)，穩(wěn)定的延伸率控制是保證帶鋼質(zhì)量的重要條件，所以在平整時(shí)要準(zhǔn)確地測(cè)量出延伸率。常用的延伸率檢測(cè)方法有轉(zhuǎn)速檢測(cè)器方式和激光測(cè)速儀方式兩種。

1）轉(zhuǎn)速檢測(cè)器方法。通過安裝在平整機(jī)組入、出口張力輥上輥的轉(zhuǎn)速檢測(cè)器，檢測(cè)出軋輥入、出口上S輥的轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖數(shù)，來(lái)測(cè)得實(shí)際延伸率。這種方法的缺點(diǎn)是張力輥的磨損、帶鋼與張力輥之間的滑動(dòng)等會(huì)直接引起測(cè)量誤差，且當(dāng)帶鋼停止平整時(shí)就不能測(cè)量了。此方法的延伸率計(jì)算公式為：

式中：δ為平整帶鋼伸長(zhǎng)率；L1，L0分別為平整前、后帶鋼長(zhǎng)度；P1，P2分別為入口側(cè)、出口側(cè)檢測(cè)脈沖數(shù)。

2）激光測(cè)速儀方法。通過安裝在平整機(jī)組入、出口側(cè)的激光測(cè)速儀，可檢測(cè)軋機(jī)出、入口帶鋼速度實(shí)際值，并根據(jù)該速度計(jì)算實(shí)際延伸率。這種方法的缺點(diǎn)是激光測(cè)速儀器在帶鋼高速運(yùn)行時(shí)容易振動(dòng)，或者在濕平整時(shí)油霧容易遮擋儀器，從而導(dǎo)致激光測(cè)速儀測(cè)量不準(zhǔn)或產(chǎn)生假信號(hào)，這現(xiàn)象一旦發(fā)生則后果相當(dāng)嚴(yán)重。此方法的實(shí)際延伸率計(jì)算公式為：

式中Vex，Ven分別為激光測(cè)速儀系統(tǒng)測(cè)得的出、入口帶鋼速度。

萊鋼板帶廠主要生產(chǎn)0.2～2.5 mm冷軋卷。從理論上講，平整1.0 mm以上的鋼帶，采用軋制力方式控制延伸率效果較好，但實(shí)際中當(dāng)軋制力過大時(shí)，軋制力波動(dòng)大且不穩(wěn)定，將出現(xiàn)鋼帶輥印、浪形、擦劃傷等質(zhì)量問題，所以過大的軋制力雖然能使延伸率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)鋼帶質(zhì)量不利。因此，必須通過控制張力來(lái)解決這個(gè)問題。平整機(jī)的入、出口段的最大張力均為40 kN，不僅適應(yīng)于厚度1.0 mm以下的鋼帶延伸率拉伸，而且對(duì)于厚度1.0 mm以上的鋼帶延伸率也能起到較好的補(bǔ)償作用。通過軋制力與張力或速度的綜合控制，能提高延伸率的控制精度。針對(duì)不同操作方式，延伸率調(diào)節(jié)手段也不一樣，其調(diào)節(jié)方法見表2。每一種材質(zhì)和規(guī)格的鋼帶都要求一定的延伸率，同一規(guī)格材質(zhì)的鋼帶要求延伸率恒定，其數(shù)值可參考表3。

表2 平整延伸率的調(diào)節(jié)方法

表3 冷軋帶鋼的平整延伸率規(guī)定%

3 平整生產(chǎn)模式

萊鋼1 500 mm平整機(jī)組具備干、濕平整兩種生產(chǎn)模式。機(jī)組帶有工作輥、支撐輥清理裝置以及除塵系統(tǒng)，以供干平整工作模式下將輥?zhàn)颖砻媾K物清理并吸掉；同時(shí)帶有噴射梁、吹掃梁以及除油霧系統(tǒng)，以供濕平整工作模式下將帶鋼表面粘附的一些鐵、碳之類的臟物清洗掉并吸除。通過以上手段從而避免了這些臟物在干平整時(shí)飛起或粘附在軋輥表面上而影響帶鋼的表面質(zhì)量。如何選擇這兩種平整工藝，要看生產(chǎn)者追求的最終目標(biāo)。對(duì)于生產(chǎn)那些要求延伸率波動(dòng)極小，而且對(duì)表面粗糙度復(fù)制率要求很高的產(chǎn)品，應(yīng)采用干平整工藝。反之，在許可的情況下應(yīng)盡量采用濕平整工藝，因?yàn)闈衿秸欣诟玫馗纳茙т摫砻尜|(zhì)量、提高防銹能力、延長(zhǎng)軋輥使用壽命、降低軋制力和提高平整率。本機(jī)組平整液濃度2%左右，因?yàn)闈舛忍腿菀资箮т摫砻驿P蝕，而太高則容易引起平整液斑跡缺陷。干、濕平整工藝比較見表4。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)萊鋼1 500 mm單機(jī)架四輥平整機(jī)設(shè)備和工藝的分析，在工藝參數(shù)的設(shè)置、系統(tǒng)控制的優(yōu)化、生產(chǎn)模式的選擇等方面做到有效控制，大從而幅提升了平整生產(chǎn)效率與延伸率控制精度，產(chǎn)量提高了26%，延伸率控制精度提高了35%，有效改善了平整后產(chǎn)品的質(zhì)量。

表4 干平整與濕平整工藝比較（單機(jī)架平整機(jī)）

［1］林斌.平整機(jī)張力控制系統(tǒng)的改造［J］.南方金屬，2004（8）：27-29.

［2］張曉偉.冷軋帶鋼的平整軋制［J］.一重技術(shù)，2005（5）：7-12.

［3］趙家駿，魏立群.冷軋帶鋼生產(chǎn)問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

Practiceof 1500mmCold-Rolled Strip Steel Leveling Rolling Process in Laiwu Steel

LIU Huajun,WANG Chungang,KANG Huawei
（The Plate-strip Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

This paper describes 1 500 mm single rack equipment with four roller leveling,leveling control system and production patterns in Laiwu Steel.By the analying for automatic control system of leveling extension ratio(AEC)and segmentation of tension control system and effectively controlling in the setting of process parameters,control system optimization,production mode of selection,so as to improve the control precision of elongation,ensure the stability of mechanical properties and surface quality of the product after the leveling,the production increased by 26%,the elongation control precision increased by 35%.

cold-rolled strip;mill;leveling rolling;elongation;tension

TG335.5+5

B

1004-4620（2014）03-0015-03

2014-03-26

劉化軍，男，1972年生，1995年畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)?？茖W(xué)校熱工專業(yè)?，F(xiàn)為萊鋼板帶廠車間主任，工程師，從事冷軋卷罩式爐退火及平整拉矯技術(shù)工作。