本鋼1880 mm機(jī)組熱軋帶鋼塔形分析

供稿|楊得草/ YANG De-cao

本鋼1880 m m機(jī)組屬于薄板坯連鑄連軋機(jī)組，于2005年4月25日建成投產(chǎn)，日本三菱公司為總包商、意大利達(dá)涅利公司分包連鑄機(jī)，日本三菱日立公司分包連軋機(jī)，美國布里克蒙公司分包加熱爐，日本三菱電機(jī)公司分包連軋機(jī)電氣工程。其工藝流程如圖1所示。

圖1 本鋼1880mm薄板坯連鑄連軋示意圖

進(jìn)入2012年以來，一方面1880 mm機(jī)組軋制的薄規(guī)格比重越來越大；另一方面客戶對產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和鋼卷外形等方面的要求越來越高。但是，1880 mm機(jī)組每月都有大批量的塔形鋼卷需經(jīng)過平整機(jī)組返修才可外發(fā)，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量也給平整機(jī)組造成了巨大的壓力。表1為2012年1月至10月因塔形缺陷需平整返修的鋼卷量，表2為2012年1月至10月按厚度規(guī)格統(tǒng)計的塔形返修量及返修率。

表12012年各月塔形鋼卷返修量

表22012年1月至10月按厚度規(guī)格統(tǒng)計塔形返修量

從表2可以看出，帶鋼厚度≤3.0 mm時，塔形返修率較高。

塔形產(chǎn)生的原因

本鋼1880 mm機(jī)組卷取區(qū)共配置有2臺地下卷取機(jī)，為四助卷輥液壓踏步式。卷取機(jī)前安裝有液壓導(dǎo)尺，具備快速調(diào)節(jié)導(dǎo)尺開口度的能力，能夠保證帶鋼在卷筒上卷第一圈之前可完成短行程操作。擺動式夾送輥安裝在卷取機(jī)機(jī)架上，夾送輥輥縫和恒定的壓力由分別安裝在工作側(cè)和傳動側(cè)的液牙缸設(shè)定，并通過電動－液壓伺服控制。帶鋼接近卷取機(jī)時，通過卷取機(jī)前的可調(diào)式側(cè)導(dǎo)板將其對中導(dǎo)向，然后夾送輥引導(dǎo)帶鋼頭部進(jìn)入卷筒，卷筒與4個助卷輥配合完成帶鋼的卷取。卷取后出現(xiàn)的塔形主要分為頭部塔形、層間塔形及尾部塔形3類。

工藝原因

(1) 卷取開始時，卷筒與末架精軋機(jī)之間需建立一定的張力。如果張力過小，帶鋼就會產(chǎn)生飄動，鋼卷會在自身重量下松散，導(dǎo)致帶鋼跑偏、卷不緊，鋼卷出現(xiàn)內(nèi)塔形或外塔形，無法包裝。如果張力過大，會造成鋼卷內(nèi)部應(yīng)力過大，致使鋼卷的內(nèi)孔內(nèi)陷或產(chǎn)生內(nèi)塔形。若末機(jī)架與卷筒之間失張或張力波動大，夾送輥的壓力控制不合理，就會引起帶鋼上下、左右抖動而出現(xiàn)層間塔形。

(2) 側(cè)導(dǎo)板強(qiáng)制糾偏而引起卷取塔形。卷取前導(dǎo)板開口度過大，使得側(cè)導(dǎo)板不能壓靠在帶鋼兩側(cè)，當(dāng)帶鋼頭部進(jìn)入卷取機(jī)時已偏離中心線，被側(cè)導(dǎo)板強(qiáng)制糾偏后，帶鋼又重新回到中心線，帶鋼頭部必然出現(xiàn)塔形；帶鋼跑偏后側(cè)導(dǎo)板未能及時將其強(qiáng)制糾偏至中心線上，拋鋼時因帶鋼尾部失張，側(cè)導(dǎo)板的糾偏作用消失而產(chǎn)生尾部塔形[1]。

設(shè)備原因

(1) 夾送輥和助卷輥由于裝機(jī)精度不高或磨損嚴(yán)重，造成夾送輥輥縫不平行和助卷輥輥縫不一致，因而在卷取過程中帶鋼所受到的壓力不一致，從輥縫較大的一側(cè)偏出，形成塔形。

(2) 由于卷筒內(nèi)部零件磨損或存在機(jī)械間隙導(dǎo)致漲縮量達(dá)不到正常值，而造成鋼卷頭部塔形。

(3) 帶鋼頭部或尾部在輸出輥道上的跟蹤信號不準(zhǔn)確，而沒有及時發(fā)出側(cè)導(dǎo)板關(guān)閉指令；側(cè)導(dǎo)板未能準(zhǔn)時運動到位，導(dǎo)致塔形缺陷產(chǎn)生[2]。

圖2 薄板連鑄坯下表面凹槽缺陷

其它因素

連鑄坯鐮刀彎嚴(yán)重，經(jīng)過軋機(jī)軋制后不能消除，會造成卷取產(chǎn)生塔形；沿板坯寬度方向上溫度不均，經(jīng)軋制后沿寬度方向延伸率不同，導(dǎo)致帶鋼形成側(cè)彎，卷取時產(chǎn)生塔形；薄板坯連鑄常見的缺陷還有板坯一側(cè)下表面產(chǎn)生通板的凹槽，如圖2所示，軋制后也會產(chǎn)生嚴(yán)重的側(cè)彎，卷取時產(chǎn)生塔形；粗軋板形控制不好，由于輥形、輥縫偏差等因素影響，有可能加劇板坯的鐮刀彎；精軋軋出的帶鋼存在鐮刀彎，單邊浪、雙邊浪時，也會造成卷取產(chǎn)生塔形。

相應(yīng)措施

輸出輥道的速度控制

(1) 在帶鋼未被卷上之前，為了帶鋼在輸出輥道上順利前進(jìn)，輸出輥道的速度要大于最后軋機(jī)的軋制速度，輸出輥道的超前率為12%。

(2) 如果帶鋼在最后一架精軋機(jī)與卷筒間已建立了設(shè)定的張力，輥道速度就由超前速度變?yōu)橥剿俣取?/p>

(3) 在最后軋機(jī)拋鋼之后，為了保證帶鋼在輸出輥道上正常穩(wěn)定的前進(jìn)，輸出輥道的速度要小于卷筒的速度，輸出輥道的滯后率為10%。

側(cè)導(dǎo)板控制

側(cè)導(dǎo)板是糾正鋼卷塔形的主要控制設(shè)備，其控制要求是快速性和穩(wěn)定性。如果側(cè)導(dǎo)板移動不夠穩(wěn)定，則易形成較大的超調(diào)，對帶鋼邊部造成沖擊而損壞邊部[3]。塔形的輕重程度取決于側(cè)導(dǎo)板短行程關(guān)閉的快慢程度和側(cè)導(dǎo)板的位置控制，頭部短行程控制如表3所示。

帶鋼頭尾跟蹤信號必須準(zhǔn)確，及時向側(cè)導(dǎo)板發(fā)出開閉指令。同時側(cè)導(dǎo)板具備壓力保護(hù)功能，如表4所示。

表3 帶鋼頭部側(cè)導(dǎo)板短行程控制

表4 側(cè)導(dǎo)板壓力保護(hù)功能

夾送輥的控制

在帶鋼未到達(dá)夾送輥之前，夾送輥輥縫采用自動位置控制，夾送輥輥縫要根據(jù)帶鋼的厚度和增益值提前設(shè)定，設(shè)定的夾送輥輥縫小于帶鋼厚度0.20 mm，同時夾送輥超前率為5%。當(dāng)帶鋼頭部在卷筒上纏繞并建立張力信號后，夾送輥將切換到自動壓力控制模式，即使帶鋼厚度產(chǎn)生一定的波動，仍能保證穩(wěn)定的控制壓力和兩側(cè)的壓力平衡。當(dāng)帶鋼從精軋機(jī)最后機(jī)架拋鋼后，尾部為了保證卷型，夾送輥也要保持一定壓力，夾送輥對卷取速度滯后率3.5%。卷取模型根據(jù)帶鋼的厚度、寬度和增益值設(shè)定夾送輥的壓力。

助卷輥的控制

依照不同厚度規(guī)格的助卷輥設(shè)置如表5所示。助卷輥目前沒有按壓圈數(shù)設(shè)定，而是根據(jù)卷筒電流反饋計算，當(dāng)達(dá)到設(shè)定電流值時，助卷輥打開，目前助卷輥超前率為14%。

表5 助卷輥的控制

卷取張力設(shè)定

必須設(shè)定適當(dāng)?shù)膹埩Γ瑥埩^大，會對帶鋼產(chǎn)生拉伸，更有甚者會造成窄尺；張力過小，卷取較松會使用戶在開卷過程中產(chǎn)生層間錯動，造成開卷張力的急劇波動和鋼卷層與層之間的挫傷。目前卷取張力設(shè)定采取的公式如下：

卷取張力=單位張力×熱帶鋼寬度×熱帶鋼厚度×0.5卷徑×彎曲扭矩+卷筒厚度補(bǔ)償+卷筒機(jī)械損失

提高板形質(zhì)量

保證板坯無凹槽、無楔形和鐮刀彎，優(yōu)化模型，減少精軋板形不良。

結(jié) 語

卷形不良直接影響熱軋產(chǎn)品的最終質(zhì)量，通過加強(qiáng)夾送輥、助卷輥、卷筒等關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)，設(shè)定合理的輸出輥道速度和卷取張力，優(yōu)化卷取機(jī)側(cè)導(dǎo)板控制、設(shè)定合理的助卷輥及夾送輥參數(shù)，同時提高板坯質(zhì)量，多種手段的綜合運用就可有效的控制卷取機(jī)塔形。

[1] 孫平, 毛新平, 陳貴江, 等. 熱軋鋼帶卷取塔形控制方法的研究. 南方金屬, 2004, (10): 26-28

[2] 林良懷, 謝勁松. 減少軋制薄規(guī)格的鋼卷塔形改善熱軋板卷外觀.冶金叢刊, 2004, (3): 21-22

[3] 于千, 楊健, 余威, 等. 熱軋帶鋼卷取塔形產(chǎn)生原因及防范措施. 軋鋼, 2007, (6): 59-60