四川冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　SichuanMetallurgy·19·

扁豆形花紋板軋制工藝研究

陽(yáng)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(wèn)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�；�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(jiǎn)介

攀鋼熱軋板廠使用的花紋輥是用高鎳無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥車(chē)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(lái)的100°增加到110°,刻槽深度從原來(lái)的2.0mm增加到2.5mm。為防止刻槽邊部因過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guó)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)F3為宜,四機(jī)架軋制時(shí)以空過(guò)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(guó)標(biāo),則花紋輥機(jī)架壓下率按22%～24%控制�；�紋輥機(jī)架的壓下率參考值見(jiàn)表1,軋制力范圍見(jiàn)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(lái)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(guò)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(méi)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(jiǎn)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(guò)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(shuō)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(guò)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(lái)料凸度過(guò)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(guò)大,出F3機(jī)架帶鋼易出現(xiàn)中間浪的現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)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(wèn)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(jiàn)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(wèn)題。針對(duì)不同的粗軋來(lái)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(lái)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(lái)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(wèn)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(guò)調(diào)整F5和F4機(jī)架彎輥力來(lái)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(jiàn)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(guò)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(wèn)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。