花紋板（圖1）具有美觀，防滑效果好，易于清理等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸、機(jī)械制造、造船、公共場(chǎng)所等領(lǐng)域[1]，在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 709—2006熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差中有多種規(guī)格，其厚度為1.5~12.7 mm。熱連軋機(jī)軋制是生產(chǎn)花紋板的主要工序，衡量熱軋花紋板產(chǎn)品最主要的質(zhì)量指標(biāo)為豆高和板形，熱軋薄規(guī)格花紋板的一個(gè)主要難點(diǎn)是板形質(zhì)量的控制（末機(jī)架負(fù)荷分配與輥型的合理匹配、過(guò)程控制的優(yōu)化），同時(shí)要保證厚度及豆高質(zhì)量。國(guó)內(nèi)大多熱軋廠能軋制最薄2.5 mm厚度規(guī)格的花紋板[2]，目前厚度小于2.0 mm規(guī)格的花紋板有著廣闊的市場(chǎng)，軋制2.0 mm厚度以下的花紋板已經(jīng)成為各廠提高利潤(rùn)的一個(gè)主要產(chǎn)品。

1.   軋制薄規(guī)格扁豆形花紋板的主要工作

相對(duì)平板而言，軋制花紋板時(shí)末機(jī)架需要增加一定的負(fù)荷分配，保證末機(jī)架一定的壓下率，從而保證豆高要求。根據(jù)我廠1780生產(chǎn)線軋制厚2.5 mm以上花紋板的經(jīng)驗(yàn)，末機(jī)架負(fù)荷分配的增加導(dǎo)致末機(jī)架軋制力增加很大，甚至大于上游機(jī)架的軋制力，在輥型配備不合理的情況下，會(huì)出現(xiàn)末機(jī)架彎輥力極限，導(dǎo)致嚴(yán)重的板形質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)薄材花紋板在末機(jī)架出口容易出現(xiàn)翻頭，帶鋼表面帶水導(dǎo)致儀表測(cè)量失真，層流冷卻控制溫度偏低等問(wèn)題。

為了解決1.8 mm薄規(guī)格花紋板軋制的板形及厚度等質(zhì)量問(wèn)題，我廠重點(diǎn)從輥型配置、精軋機(jī)組負(fù)荷分配、軋制計(jì)劃安排、溫度制度、板形控制、改善精軋出口測(cè)量環(huán)境、層流冷卻噴水方式、優(yōu)化設(shè)定計(jì)算及自學(xué)習(xí)等幾個(gè)方面著手，解決了1.8 mm厚花紋板的板形問(wèn)題，并保證基板厚度和豆高要求。詳細(xì)內(nèi)容如下：

1.1   生產(chǎn)工藝過(guò)程

熱連軋薄規(guī)格（厚度≤1.8 mm、寬度≤1250 mm）花紋板的主要生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

板坯冷裝→加熱→高壓水除鱗→粗軋→熱卷箱→高壓水除鱗→精軋→層流冷卻→卷取→打捆→入庫(kù)。

溫度制度是生產(chǎn)工藝過(guò)程中的重中之重，影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量?？紤]薄規(guī)格軋制力較大，特別是花紋板末機(jī)架負(fù)荷分配增加后，末機(jī)架的軋制力會(huì)更大，不利于安全穿帶及板形控制，所以應(yīng)盡可能地提高精軋開(kāi)軋溫度，我廠最終確定的薄規(guī)格花紋板的溫度制度如下：

1） 板坯加熱爐出爐溫度：≥1250 °C。

2） 粗軋出口溫度：1100 °C（±15 °C）。

3） 精軋入口溫度：1040 °C（±15 °C）。

4） 精軋出口目標(biāo)溫度：870 °C（±20 °C）。

5） 卷取入口目標(biāo)溫度（層流冷卻控制目標(biāo)溫度）：620 °C（±20 °C）。

6） 使用熱卷箱：改善帶鋼頭尾溫差及全長(zhǎng)溫度波動(dòng)，減少帶鋼溫降，有助于除鱗。

7） 關(guān)閉末兩組機(jī)架間帶鋼冷卻水，增加安全穿帶的穩(wěn)定性。

1.2   末機(jī)架輥型配置的確定

由于花紋輥表面不光滑，花紋板與軋輥之間的摩擦較大，不利于帶鋼脫離軋輥，易發(fā)生軋件纏輥現(xiàn)象而導(dǎo)致重大的生產(chǎn)事故。根據(jù)花紋輥的特殊需求，確定末機(jī)架的輥型方案如下:

上工作輥：正凸度花紋輥（工作輥曲線為正弦三角函數(shù)曲線），凸度值為+0.05 mm，新輥槽深為2.8~3.0 mm?；y輥的正凸度值有利于解決F7大負(fù)荷導(dǎo)致的邊部與中心處豆高不一致問(wèn)題，上輥花紋輥有利于花紋板利用自身重力脫離花紋輥。

下工作輥：負(fù)凸度輥（工作輥曲線為正弦三角函數(shù)曲線），凸度值為−0.18 mm，負(fù)凸度輥解決了末機(jī)架彎輥力負(fù)極限問(wèn)題，并增強(qiáng)了薄材軋制的穩(wěn)定性。

該工作輥配型的空載輥縫見(jiàn)圖2。生產(chǎn)實(shí)踐證明該輥型有利于緩解F7彎輥力極限問(wèn)題，有利于花紋板脫離花紋輥，同時(shí)增加了薄規(guī)格花紋板軋制的穩(wěn)定性。

1.3   精軋末機(jī)架負(fù)荷分配值確定

花紋板的花紋高度是評(píng)價(jià)花紋板質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)之一[3]。花紋板的負(fù)荷分配與平輥的負(fù)荷分配不同。根據(jù)花紋板的特殊工藝需求，在二級(jí)模型鋼種家族表中，將花紋板設(shè)置為一個(gè)獨(dú)立的鋼種家族，并根據(jù)其不同的厚度級(jí)別給定末機(jī)架的負(fù)荷分配值。

末機(jī)架負(fù)荷分配的給定值是在花紋輥配型及保證末機(jī)架壓下量的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的模擬計(jì)算給定初始值。經(jīng)過(guò)試軋后的薄材花紋板的豆高及板形等相關(guān)實(shí)測(cè)值，證實(shí)了軋制薄規(guī)格花紋板時(shí)給定的F7負(fù)荷分配值是合理的，見(jiàn)表1。

1.4   精軋花紋板零調(diào)模式添加

在精軋軋制前需要對(duì)軋機(jī)輥縫進(jìn)行標(biāo)定，按常規(guī)的軋輥輥縫標(biāo)定的壓力15000 kN，花紋輥經(jīng)常出現(xiàn)裂紋等問(wèn)題，花紋輥一般選用末期輥，輥徑比較小，經(jīng)過(guò)刻槽加工后，表面張力變小，表面經(jīng)受過(guò)大的壓力時(shí)易造成裂紋。因此特開(kāi)發(fā)了花紋輥標(biāo)定模式，當(dāng)操作人員在一級(jí)畫(huà)面勾選花紋板軋制模式時(shí)，一級(jí)程序識(shí)別出花紋板軋制模式后，將輥縫標(biāo)定的零調(diào)壓力調(diào)整為10000 kN?；y板零調(diào)裂紋問(wèn)題有了較大改善。

1.5   機(jī)架間間隙消除

在軋制薄規(guī)格時(shí)，穿帶速度與軋制速度較高，穿帶不穩(wěn)造成廢鋼，甩尾造成刮撕的幾率比較大，尤其是薄規(guī)格花紋板對(duì)軋制的穩(wěn)定性要求較高[4]，因此需對(duì)軋機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控。軋機(jī)的剛度對(duì)軋制的穩(wěn)定性影響較大。軋機(jī)的剛度會(huì)隨著固定塊、移動(dòng)塊的磨損而降低，軋機(jī)剛度的降低對(duì)帶鋼的厚度、板形產(chǎn)生不利影響，而軋機(jī)兩側(cè)剛度不同則造成帶鋼跑偏而產(chǎn)生浪形及甩尾問(wèn)題。造成機(jī)架剛度降低的主要原因是機(jī)架間的間隙，解決此問(wèn)題首先對(duì)各個(gè)機(jī)架的剛度及機(jī)架間的間隙進(jìn)行測(cè)量，對(duì)不符合要求的機(jī)架，采取更換固定塊和移動(dòng)快，或增加墊片的方式恢復(fù)軋機(jī)牌坊精度。對(duì)軋機(jī)剛度的保證率要求不低于95%，兩側(cè)間隙差不大于0.3 mm。通過(guò)對(duì)機(jī)架間間隙進(jìn)行維護(hù)，軋機(jī)穩(wěn)定性逐漸提高，故障率明顯降低，從而為薄規(guī)格軋制提供設(shè)備條件。

1.6   花紋板的板形控制

開(kāi)卷后發(fā)現(xiàn)薄規(guī)格花紋板有較大的雙邊浪，而實(shí)際精軋出口板形良好。分析浪形產(chǎn)生的原因是在層冷區(qū)域，由于花紋板表面存在大量凸起，表層水在層冷區(qū)域不易吹掃干凈，導(dǎo)致帶鋼橫向冷卻速度不均勻。帶鋼長(zhǎng)度方向的熱應(yīng)力由于帶鋼進(jìn)入冷水區(qū)，隨著溫度的下降、速率的增加而急劇增大。帶鋼的中部及邊部產(chǎn)生的溫度差導(dǎo)致帶鋼中部受拉、邊部受壓的殘余應(yīng)力的分布模式，導(dǎo)致帶鋼的板形朝著邊浪的方向變化。

微中浪軋制不需要對(duì)設(shè)備、工藝進(jìn)行改造，是比較經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)手段。采取微中浪軋制策略，對(duì)各個(gè)規(guī)格的平直度目標(biāo)值進(jìn)行分檔，實(shí)現(xiàn)不同的厚度采取不同平直度目標(biāo)值控制。頭部微中浪控制是在板形模型預(yù)設(shè)定時(shí)自動(dòng)增加平直度補(bǔ)償值，該值在模型中按照一定的算法分別計(jì)算出F7彎輥力增加數(shù)值、F6彎輥力減小數(shù)值的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼平直度設(shè)定的修正。對(duì)2.0 mm厚度以下花紋板進(jìn)行微中浪控制，微中浪的控制目標(biāo)值設(shè)定為−10 I（1 I=10−5）。采用微中浪控制以后，開(kāi)卷后帶鋼的雙邊浪形問(wèn)題有明顯改善。

1.7   軋制計(jì)劃安排

通常將花紋板的軋制計(jì)劃安排在工作輥或支撐輥的軋制末期進(jìn)行軋制，但軋制1.8 mm厚度以下的花紋板時(shí)，板形問(wèn)題會(huì)比較突出，甚至?xí)?dǎo)致堆鋼事故的發(fā)生。因此，我廠將1.8 mm厚度規(guī)格以下的花紋板安排在工作軋輥軋制周期的中前期，保證軋制過(guò)程的穩(wěn)定性及板形、厚度等產(chǎn)品質(zhì)量。

1.8   層流冷卻噴水方式

層流冷卻上噴水量大，花紋板上表面有存水現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致卷取入口高溫計(jì)的測(cè)量值偏低，影響層流冷卻反饋控制系統(tǒng)的控制精度。我廠采取了前段主冷、下噴水比例大于上噴水比例（上噴水約為下噴水量的75%）的方式，解決了花紋板上表面帶水導(dǎo)致的測(cè)量、控制問(wèn)題，提高了花紋板溫度的控制精度。

另外，將精軋出口帶鋼表面的吹掃風(fēng)裝置改為高壓吹掃水裝置，增加了的帶鋼表面的吹掃能力，防止花紋板上表面帶水導(dǎo)致精軋出口儀表（厚度、溫度、板形）的測(cè)量失真。

1.9   二級(jí)模型設(shè)定及自學(xué)習(xí)

花紋板作為一個(gè)獨(dú)立的鋼種家族存在于我廠1780生產(chǎn)線的模型表中，模型表內(nèi)的長(zhǎng)、中期學(xué)習(xí)值直接影響二級(jí)模型設(shè)定計(jì)算精度。我們?cè)趨⒄障嗤?guī)格的平板軋制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了花紋板模型表內(nèi)的參數(shù)。

在增加末機(jī)架負(fù)荷分配的同時(shí)，優(yōu)化二級(jí)模型末機(jī)架的變形抗力系數(shù)，提高大負(fù)荷下的軋制力設(shè)定計(jì)算的精度，優(yōu)化平直度、凸度的自學(xué)習(xí)值等措施保證了厚度及板形的產(chǎn)品質(zhì)量。增大卷取張力的設(shè)定計(jì)算值，保證了鋼卷的卷形質(zhì)量，避免了松卷、塔形等問(wèn)題。

2.   軋制薄規(guī)格花紋板的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果

在實(shí)際生產(chǎn)中，我廠將1.8 mm厚花紋板軋制計(jì)劃安排在軋制周期的中期，一級(jí)、二級(jí)各項(xiàng)控制功能正常投用。F7的負(fù)荷分配為0.53（比平板軋制增加了0.1），壓下率為18%，花紋板的豆高為0.40~0.42 mm，超過(guò)基板厚度的20%，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

由于對(duì)二級(jí)模型內(nèi)部參數(shù)的處理，使厚度、板形均較好，生產(chǎn)過(guò)程較為順利，可確保批量生產(chǎn)。實(shí)際軋制鋼卷的設(shè)定計(jì)算數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)曲線見(jiàn)表2和圖3

圖3分別是1.8 mm×1250 mm規(guī)格花紋板精軋厚度差、軋制溫度差、卷曲溫度、寬度差、平直度差、凸度差。圖中上、下虛線是公差帶，可見(jiàn)帶鋼各個(gè)指標(biāo)都在公差的要求范圍內(nèi)。

3.   結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)我廠設(shè)備、生產(chǎn)工藝過(guò)程的實(shí)際情況，結(jié)合薄規(guī)格花紋板末機(jī)架大負(fù)荷、板形問(wèn)題突出的板型特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化溫度制度、輥型配置、末機(jī)架負(fù)荷分配、軋制計(jì)劃安排以及改善精軋出口儀表測(cè)量環(huán)境等措施，成功軋制了薄規(guī)格（厚度1.8 mm、寬度1250 mm）的扁豆形花紋板。實(shí)踐證明該薄規(guī)格花紋板生產(chǎn)方法可較好地保證軋制過(guò)程穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量，我廠每年生產(chǎn)厚1.8 mm薄規(guī)格花紋板3萬(wàn)t左右，按每噸較相同規(guī)格普板增加利潤(rùn)500元計(jì)算，每年為企業(yè)增加效益1500萬(wàn)元以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]向陽(yáng). 扁豆形花紋板軋制工藝研究. 四川冶金,2003(4):19

[2]張國(guó)河. 薄規(guī)格花紋板試軋與工藝改進(jìn). 中國(guó)冶金,2008(11):30doi: 10.3969/j.issn.1006-9356.2008.11.007

[3]董躍星. 薄規(guī)格花紋板生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù). 金屬世界,2017(1):53doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2017.01.13

[4]周海峰,邢俊芳,周景鑫. 1. 4 mm花紋板生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化. 河北冶金,2015(3):52

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