四川冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　SichuanMetallurgy·19·

扁豆形花紋板軋制工藝研究

陽攀枝花鋼鐵(集團(tuán))有限公司熱軋板廠　向　

【摘　要】　針對(duì)攀鋼1450熱軋板廠的設(shè)備和工藝條件,對(duì)扁豆形花紋板的生產(chǎn)工藝和精軋數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入研究,解決了花紋板生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的諸如紋高不足、板形不良等質(zhì)量問題,形成了具有攀鋼特色的花紋板生產(chǎn)工藝制度,在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】　花紋板　精軋　調(diào)零　負(fù)荷分配

1　引言

花紋鋼板廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造、橋梁、交通、造船等各個(gè)領(lǐng)域,攀鋼扁豆形花紋板具有美觀、

防滑效果好、易于清刷等特點(diǎn)。通常用戶對(duì)扁豆形花紋板在力學(xué)性能方面不作特殊要求,因此用于軋制花紋板的板坯多為有各種缺陷的板坯及回爐坯、掉隊(duì)坯等,是攀鋼消化不良板坯的主要渠道之一。花紋板的加熱、粗軋工藝制度與普通平板軋制工藝制度相同,精軋軋制工藝的合理控制是保證扁豆形花紋板質(zhì)量的關(guān)鍵。2　扁豆形花紋輥簡介

攀鋼熱軋板廠使用的花紋輥是用高鎳無限冷硬鑄鐵軋輥車床刻槽加工而成的,軋制時(shí)將花紋輥配置在F6機(jī)架上輥。根據(jù)生產(chǎn)中實(shí)際使用情況,對(duì)花紋輥刻槽參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化:花紋輥刻槽槽壁夾角從原來的100°增加到110°,刻槽深度從原來的2.0mm增加到2.5mm。為防止刻槽邊部因過度疲勞而出現(xiàn)裂紋、掉塊現(xiàn)象,每次花紋輥軋制量都嚴(yán)格控制在500～650噸,只有普通平板軋制量的一半。下機(jī)花紋輥經(jīng)磨削后可繼續(xù)上機(jī)使用,每根花紋輥在其使用周期中可以磨削5～7次,總軋制量可以達(dá)到4000～4500噸。通過優(yōu)化花紋輥刻槽參數(shù),減少了金屬向刻槽內(nèi)流動(dòng)的阻力,有利于花紋高度的形成。

3　花紋輥機(jī)架輥縫零位的確定方法

在平板軋制中,精軋各機(jī)架的輥縫零位是在軋機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下壓靠至1000±50噸壓力來確定的。對(duì)花紋輥機(jī)架而言,其扭矩是主傳動(dòng)系統(tǒng)通過齒輪箱傳遞給上下工作輥的,因其上下輥徑相差達(dá)3～

作輥之間必然產(chǎn)生較強(qiáng)的搓動(dòng),容易造成工作輥啃

輥,同時(shí)花紋輥的刻槽尖角部位會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,降低花紋輥的使用壽命。重者會(huì)導(dǎo)致花紋輥的局部掉塊、損傷齒輪箱和軋輥接軸。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)花紋輥機(jī)架輥縫零位的確定采用了靜態(tài)調(diào)零法:

在F6軋機(jī)主傳動(dòng)不運(yùn)行狀態(tài)下,首先將電動(dòng)壓下壓靠至調(diào)零壓力500±50噸,作軋機(jī)輥縫壓差調(diào)平;然后將電動(dòng)壓力壓靠至900～960噸,作軋機(jī)機(jī)械調(diào)零;最后上抬電動(dòng)壓下至壓力為零后又壓靠至壓力200噸并進(jìn)行磁尺清零,此時(shí)就完成了對(duì)花紋輥機(jī)架F6的輥縫調(diào)平。采用靜態(tài)調(diào)零方法對(duì)F6進(jìn)行輥縫調(diào)平后,保證了軋制花紋板時(shí)液壓AGC系統(tǒng)的正常投用,有利于花紋板尺寸精度的提高,在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用效果較好。4　精軋負(fù)荷分配方法

按照國標(biāo)規(guī)定,花紋高度應(yīng)大于或等于20%基板厚度,為保證足夠的紋高,花紋板負(fù)荷分配與平板軋制負(fù)荷分配存在明顯差別:平板負(fù)荷分配(軋制力或功率分配法)一般從F1到F6負(fù)荷逐漸減小;而花紋板軋制時(shí),對(duì)花紋輥機(jī)架必須有足夠大的壓下量。在軋制不同規(guī)格、要求的花紋板,花紋輥機(jī)架的壓下率一般控制在14%～23%范圍內(nèi),軋制壓力應(yīng)達(dá)到1000～1200噸,目標(biāo)厚度相同的花紋板與平板軋制負(fù)荷分配對(duì)比示意圖見圖1。

圖1　花紋板與平板負(fù)荷分配對(duì)比示意圖

·20·2003年第4期

4.1　中間坯厚度的確定

精軋F(tuán)6機(jī)架(花紋輥機(jī)架)在軋制花紋板時(shí)的負(fù)荷遠(yuǎn)大于軋制平板時(shí)的負(fù)荷,因此精軋前五個(gè)機(jī)架的負(fù)荷比平板軋制時(shí)小一些。軋制負(fù)荷的降低,一方面減小了精軋前幾架的工作輥撓曲變形程度,導(dǎo)致進(jìn)入花紋輥機(jī)架的板坯凸度過小,另一方面使精軋前幾架軋出的帶鋼產(chǎn)生較嚴(yán)重的翹頭,影響了穿帶的順利進(jìn)行,重者會(huì)導(dǎo)致穿帶失敗而造成廢鋼。為減少上述不利影響,經(jīng)過多次試驗(yàn),確定花紋板軋制時(shí)的中間坯厚度比同規(guī)格平板來料厚度增加2～4mm,增加了上游機(jī)架的軋制負(fù)荷,保證了穿帶時(shí)及軋制過程中帶鋼運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2　精軋機(jī)架配置

在軋制厚規(guī)格花紋板時(shí),為保證紋高必須確保F6機(jī)架有足夠的壓下量,一是靠增加中間坯的來料厚度;二是當(dāng)花紋板的中間坯厚度達(dá)到軋機(jī)最大允許厚度30mm時(shí),可以考慮調(diào)整精軋機(jī)架配置,即甩機(jī)架軋制。根據(jù)精軋負(fù)荷的具體分布情況,五機(jī)架軋制時(shí)以空過F3為宜,四機(jī)架軋制時(shí)以空過F2和F4為宜。

表1

基板厚度H(mm)2.5≤H<4.04.0≤H<6.06.0≤H<12.0

紋高要求δ(%)

不作要求10%～20%不作要求10%～20%不作要求10%～20%

W≤95012%δ+2%13%δ+2%14%δ+2%

4.3　根據(jù)目標(biāo)紋高優(yōu)化負(fù)荷分配

花紋輥機(jī)架的軋制負(fù)荷越重,花紋板的板形控制難度越大。許多用戶根據(jù)自己的實(shí)際需要,在訂貨時(shí)只要求花紋高度滿足10%～20%的基板厚度,

甚至對(duì)花紋高度不作具體要求。因此,在滿足花紋高度要求的前提下,盡量降低花紋輥機(jī)架的軋制負(fù)荷以便提高花紋板板形質(zhì)量。

當(dāng)用戶對(duì)紋高不作要求,花紋輥機(jī)架壓下率按12%～15%控制;若要求花紋高度滿足10%～20%的基板厚度,則花紋輥機(jī)架壓下率按δ+2%～δ+4%控制;若要求花紋高度滿足國標(biāo),則花紋輥機(jī)架壓下率按22%～24%控制。花紋輥機(jī)架的壓下率參考值見表1,軋制力范圍見表2。

精軋F(tuán)6的入口厚度是根據(jù)秒流量相等原則計(jì)算出的,與實(shí)際厚度存在一定的偏差,因此F6實(shí)際壓下率與設(shè)定值也存在一定偏差。由于軋制力與壓下率存在非常強(qiáng)的相關(guān)性,可以用F6機(jī)架的實(shí)測(cè)軋制力來校核預(yù)報(bào)壓下率,即當(dāng)花紋輥機(jī)架實(shí)際軋制力在表2中某一范圍時(shí),能夠保證花紋輥機(jī)架的壓下率在表2中對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)。

花紋輥機(jī)架壓下率參考值

寬　度　W(mm)950<W≤1150

13%δ+3%14%δ+3%15%δ+3%

1150<W≤1250

14%δ+4%15%δ+4%16%δ+4%

表2

基板厚度H(mm)2.5≤H<4.04.0≤H<6.06.0≤H<12.0

紋高要求δ(%)

不作要求10%～20%不作要求10%～20%不作要求10%～20%

花紋輥機(jī)架軋制力控制范圍

寬　度　W(mm)

W≤950800～900900～1000800～900950～1050800～9001000～1100

950<W≤1150805～950950～1050850～9501000～1100850～9501050～1150

1150<W≤1250990～10001000～1100900～10001050～1150900～10001100～1200

單位:t

　　4.4　花紋板模型表管理

為保證花紋板和平板模型的穩(wěn)定及質(zhì)量控制精

度的提高,在過程機(jī)中對(duì)花紋板單獨(dú)定義了鋼族。由于軋制花紋板的板坯多為有各種缺陷的板坯及回爐坯、掉隊(duì)坯等,鋼種較多,用戶對(duì)花紋板的機(jī)械性能一般沒有特殊要求,因此花紋板鋼族中只定義了

三個(gè)鋼種Q235H、Q195H、STW22H,以Q235H為基準(zhǔn)鋼種。

在確定花紋板名義鋼種代碼時(shí),根據(jù)板坯實(shí)際碳當(dāng)量的大小,選擇Q235H、Q195H、STW22H中硬度比較接近的鋼種定義即可。在輸入軋制明細(xì)表時(shí),對(duì)成品鋼種代碼(用于精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算)輸入上述

四川冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　SichuanMetallurgy·21·

三個(gè)名義鋼種代碼之一,對(duì)板坯鋼種代碼(不參與控制)輸入實(shí)際鋼種代碼,這樣既簡化了鋼種管理,提高了控制精度和軋制穩(wěn)定性,又保持了物流與數(shù)據(jù)流的一致。

5　精軋工作輥配輥方案

在普通平板軋制中,F6機(jī)架的輥壓配置一般為“下壓”,即下工作輥直徑大于上工作輥直徑。在軋制花紋板時(shí)由于花紋輥表面與帶鋼的摩擦明顯大于平輥與帶鋼的摩擦,為防止軋制過程中發(fā)生軋件纏輥現(xiàn)象,在配置軋輥時(shí)采用了“上壓”配輥,即上輥(花紋輥)直徑大于下工作輥直徑。

花紋板局部紋高不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象多集中在帶鋼寬度的中部,帶鋼中部紋高小于邊部紋高,說明中部變形小于邊部變形,出現(xiàn)這種情況的原因有:

(1)軋制花紋板時(shí),上游機(jī)架負(fù)荷分配相對(duì)較輕,工作輥彎曲撓度小,同時(shí)由于工作輥熱凸度較大,造成帶鋼消凸作用較大,導(dǎo)致進(jìn)入F6機(jī)架的帶鋼凸度過小。

(2)由于花紋板軋制一般安排在F4～F6支承輥后期,此時(shí)支承輥磨損嚴(yán)重,加大了下游機(jī)架工作輥的撓曲變形。

花紋輥機(jī)架來料凸度過小和中間輥縫大于兩邊輥縫兩種因素的疊加,造成花紋板兩邊變形大于中間部分的變形,邊部花紋高度大于中間花紋高度,這是造成花紋板局部紋高達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的主要因素,也是導(dǎo)致花紋板出現(xiàn)雙邊浪的主要原因之一。

針對(duì)精軋前三架對(duì)帶鋼消凸過大,出F3機(jī)架帶鋼易出現(xiàn)中間浪的現(xiàn)象,經(jīng)過多次試驗(yàn),在精軋F(tuán)2、F3機(jī)架上工作輥配置了負(fù)輥形,針對(duì)花紋輥機(jī)架中間輥縫與兩邊輥縫相差較大的問題,在F6下工作輥上正輥形。典型花紋板軋制時(shí)工作輥輥形配置方案見表3。

表3　　　　　精軋工作輥配置方案

機(jī)架號(hào)輥壓形式輥壓值(mm)輥形值(mm)

F1上壓0.3～

0.50

F2上壓0.2～

0.4-0.10

F3上壓0.2～

0.4-0.08

F4下壓0.1～

0.30

F5上壓0.1～

0.30

F6上壓3.0～

5.0+0.10～0.15

F6機(jī)架的帶鋼板凸度,二是解決薄規(guī)格花紋板雙邊浪問題。針對(duì)不同的粗軋來料情況,采取了如下措施:

(1)當(dāng)R2工作輥為末期輥時(shí),粗軋來料的板凸

度比較大,F1～F3采用較大的彎輥力,從F1～F3逐架減小。

(2)當(dāng)R2工作輥為中、前期輥時(shí),粗軋來料的板凸度比較小,宜采用較小的彎輥力。

(3)調(diào)整F6機(jī)架彎輥力能夠改善花紋板板形,不能解決花紋板中部紋高不夠問題。當(dāng)單獨(dú)調(diào)整F6機(jī)架彎輥力不能完全消除花紋板浪形時(shí),可通過調(diào)整F5和F4機(jī)架彎輥力來提高板形控制能力。典型精軋平衡力設(shè)定值和彎輥力調(diào)整范圍見表4。

表4　　　軋制花紋板時(shí)平衡力設(shè)定值

和彎輥力調(diào)整范圍

機(jī)架號(hào)平衡力(MPa)彎輥力(MPa)

F14.53.5～

8.0

F24.53.5～

7.0

F34.53.5～

6.0

F44.54.5～

8.0

F5

F6

4.56.0～7.04.5～

8.0

5.0～

8.0

7　結(jié)論

經(jīng)過在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷優(yōu)化和改進(jìn),扁豆形花紋板軋制工藝己經(jīng)日臻成熟,解決了在裝備相對(duì)落

后的熱帶鋼軋機(jī)上生產(chǎn)花紋板容易產(chǎn)生的一系列質(zhì)量問題,形成了具有攀鋼特色的較為完善的花紋板生產(chǎn)工藝,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(1)花紋輥刻槽參數(shù)的優(yōu)化,有利于花紋高度的形成,同時(shí)提高了花紋輥使用壽命。

(2)花紋板軋制時(shí)獨(dú)特的靜態(tài)調(diào)零方法在生產(chǎn)使用中穩(wěn)定可靠。(3)花紋板鋼種管理模式的改進(jìn),提高了花紋板精軋模型參數(shù)的精度和穩(wěn)定性,為花紋板精軋工藝的優(yōu)化創(chuàng)造了條件。