花紋板（圖1）具有美觀，防滑效果好，易于清理等特點，廣泛應用于建筑、運輸、機械制造、造船、公共場所等領域[1]，在標準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)量指標為豆高和板形，熱軋薄規(guī)格花紋板的一個主要難點是板形質(zhì)量的控制（末機架負荷分配與輥型的合理匹配、過程控制的優(yōu)化），同時要保證厚度及豆高質(zhì)量。國內(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，軋制2.0 mm厚度以下的花紋板已經(jīng)成為各廠提高利潤的一個主要產(chǎn)品。

1. 軋制薄規(guī)格扁豆形花紋板的主要工作

相對平板而言，軋制花紋板時末機架需要增加一定的負荷分配，保證末機架一定的壓下率，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，末機架負荷分配的增加導致末機架軋制力增加很大，甚至大于上游機架的軋制力，在輥型配備不合理的情況下，會出現(xiàn)末機架彎輥力極限，導致嚴重的板形質(zhì)量問題。同時薄材花紋板在末機架出口容易出現(xiàn)翻頭，帶鋼表面帶水導致儀表測量失真，層流冷卻控制溫度偏低等問題。

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)量問題，我廠重點從輥型配置、精軋機組負荷分配、軋制計劃安排、溫度制度、板形控制、改善精軋出口測量環(huán)境、層流冷卻噴水方式、優(yōu)化設定計算及自學習等幾個方面著手，解決了1.8 mm厚花紋板的板形問題，并保證基板厚度和豆高要求。詳細內(nèi)容如下：

1.1 生產(chǎn)工藝過程

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)工藝過程簡述如下：

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。

溫度制度是生產(chǎn)工藝過程中的重中之重，影響整個生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量?？紤]薄規(guī)格軋制力較大，特別是花紋板末機架負荷分配增加后，末機架的軋制力會更大，不利于安全穿帶及板形控制，所以應盡可能地提高精軋開軋溫度，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） 精軋出口目標溫度：870 °C（±20 °C）。

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

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

7） 關閉末兩組機架間帶鋼冷卻水，增加安全穿帶的穩(wěn)定性。

1.2 末機架輥型配置的確定

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)象而導致重大的生產(chǎn)事故。根據(jù)花紋輥的特殊需求，確定末機架的輥型方案如下:

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大負荷導致的邊部與中心處豆高不一致問題，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，負凸度輥解決了末機架彎輥力負極限問題，并增強了薄材軋制的穩(wěn)定性。

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

1.3 精軋末機架負荷分配值確定

花紋板的花紋高度是評價花紋板質(zhì)量好壞的主要指標之一[3]?；y板的負荷分配與平輥的負荷分配不同。根據(jù)花紋板的特殊工藝需求，在二級模型鋼種家族表中，將花紋板設置為一個獨立的鋼種家族，并根據(jù)其不同的厚度級別給定末機架的負荷分配值。

末機架負荷分配的給定值是在花紋輥配型及保證末機架壓下量的基礎上，通過大量的模擬計算給定初始值。經(jīng)過試軋后的薄材花紋板的豆高及板形等相關實測值，證實了軋制薄規(guī)格花紋板時給定的F7負荷分配值是合理的，見表1。

1.4 精軋花紋板零調(diào)模式添加

在精軋軋制前需要對軋機輥縫進行標定，按常規(guī)的軋輥輥縫標定的壓力15000 kN，花紋輥經(jīng)常出現(xiàn)裂紋等問題，花紋輥一般選用末期輥，輥徑比較小，經(jīng)過刻槽加工后，表面張力變小，表面經(jīng)受過大的壓力時易造成裂紋。因此特開發(fā)了花紋輥標定模式，當操作人員在一級畫面勾選花紋板軋制模式時，一級程序識別出花紋板軋制模式后，將輥縫標定的零調(diào)壓力調(diào)整為10000 kN。花紋板零調(diào)裂紋問題有了較大改善。

1.5 機架間間隙消除

在軋制薄規(guī)格時，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)格花紋板對軋制的穩(wěn)定性要求較高[4]，因此需對軋機的穩(wěn)定性進行監(jiān)控。軋機的剛度對軋制的穩(wěn)定性影響較大。軋機的剛度會隨著固定塊、移動塊的磨損而降低，軋機剛度的降低對帶鋼的厚度、板形產(chǎn)生不利影響，而軋機兩側剛度不同則造成帶鋼跑偏而產(chǎn)生浪形及甩尾問題。造成機架剛度降低的主要原因是機架間的間隙，解決此問題首先對各個機架的剛度及機架間的間隙進行測量，對不符合要求的機架，采取更換固定塊和移動快，或增加墊片的方式恢復軋機牌坊精度。對軋機剛度的保證率要求不低于95%，兩側間隙差不大于0.3 mm。通過對機架間間隙進行維護，軋機穩(wěn)定性逐漸提高，故障率明顯降低，從而為薄規(guī)格軋制提供設備條件。

1.6 花紋板的板形控制

開卷后發(fā)現(xiàn)薄規(guī)格花紋板有較大的雙邊浪，而實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，導致帶鋼橫向冷卻速度不均勻。帶鋼長度方向的熱應力由于帶鋼進入冷水區(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)生的溫度差導致帶鋼中部受拉、邊部受壓的殘余應力的分布模式，導致帶鋼的板形朝著邊浪的方向變化。

微中浪軋制不需要對設備、工藝進行改造，是比較經(jīng)濟的調(diào)節(jié)手段。采取微中浪軋制策略，對各個規(guī)格的平直度目標值進行分檔，實現(xiàn)不同的厚度采取不同平直度目標值控制。頭部微中浪控制是在板形模型預設定時自動增加平直度補償值，該值在模型中按照一定的算法分別計算出F7彎輥力增加數(shù)值、F6彎輥力減小數(shù)值的大小，實現(xiàn)對帶鋼平直度設定的修正。對2.0 mm厚度以下花紋板進行微中浪控制，微中浪的控制目標值設定為−10 I（1 I=10−5）。采用微中浪控制以后，開卷后帶鋼的雙邊浪形問題有明顯改善。

1.7 軋制計劃安排

通常將花紋板的軋制計劃安排在工作輥或支撐輥的軋制末期進行軋制，但軋制1.8 mm厚度以下的花紋板時，板形問題會比較突出，甚至會導致堆鋼事故的發(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，會導致卷取入口高溫計的測量值偏低，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致的測量、控制問題，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致精軋出口儀表（厚度、溫度、板形）的測量失真。

1.9 二級模型設定及自學習

花紋板作為一個獨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、中期學習值直接影響二級模型設定計算精度。我們在參照相同規(guī)格的平板軋制數(shù)據(jù)的基礎上，優(yōu)化了花紋板模型表內(nèi)的參數(shù)。

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

2. 軋制薄規(guī)格花紋板的實際應用結果

在實際生產(chǎn)中，我廠將1.8 mm厚花紋板軋制計劃安排在軋制周期的中期，一級、二級各項控制功能正常投用。F7的負荷分配為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，超過基板厚度的20%，滿足國家標準。

由于對二級模型內(nèi)部參數(shù)的處理，使厚度、板形均較好，生產(chǎn)過程較為順利，可確保批量生產(chǎn)。實際軋制鋼卷的設定計算數(shù)據(jù)及實測數(shù)據(jù)曲線見表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，可見帶鋼各個指標都在公差的要求范圍內(nèi)。

3. 結束語

根據(jù)我廠設備、生產(chǎn)工藝過程的實際情況，結合薄規(guī)格花紋板末機架大負荷、板形問題突出的板型特點，通過優(yōu)化溫度制度、輥型配置、末機架負荷分配、軋制計劃安排以及改善精軋出口儀表測量環(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t左右，按每噸較相同規(guī)格普板增加利潤500元計算，每年為企業(yè)增加效益1500萬元以上，具有顯著的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]向陽.扁豆形花紋板軋制工藝研究.四川冶金,2003(4):19

[2]張國河.薄規(guī)格花紋板試軋與工藝改進.中國冶金,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)關鍵技術.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.1.4mm花紋板生產(chǎn)工藝的開發(fā)與優(yōu)化.河北冶金,2015(3):52

文章來源——金屬世界