CN112845616A - 一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，涉及钢铁生产技术领域，通过对影响钢板头部波浪弯的原因进行分析，阐述了钢板轧制过程中波浪弯的产生及去除方法，使用合理的设备参数和工艺路线控制减轻了波浪弯的幅度，能够将40mm以上厚板波浪弯发生率由14%降低至3%以下，提升了企业效益，提高了企业知名度，年压平挽救成本减少403万元；保证钢板的上下表温差在30℃以内，同时防止因轧制过程中的温度变化导致翘头严重现象，采用对应的预矫挽救，在有限的设备条件下得到几乎平直的头尾板型，保证了入水前的板型稳定，对于TMCP钢板头尾部的板型、性能均匀性均有较好的提高。

Description

一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法。

背景技术

在现有的钢板轧制、矫直设备中，品种结构囊括有6-60mm低合金及部分高强产品，而其矫直能力的弊端逐步显现。轧制过程中经常出现40mm以上厚板矫直能力超限导致的泄压问题，导致其原品种一次合格率较低，而原始板型的翘曲和下趴程度决定了矫直的有效性，这就要求钢板在轧制过程中的头尾板型趋于较小的平直度，从而能够让钢板在矫直反弯的过程中不会因曲率过大导致矫直力瞬间突增。

钢板波浪弯控制是中厚板领域的一大难题，波浪弯的产生主要是由于轧件头部翘扣头轧制导致，翘扣头是钢板轧制过程中一种常见的板形缺陷。翘扣头严重时会发生冲撞设备、轧件无法咬入等问题。为了保证钢板既不冲撞辊道产生波浪弯又不会有除鳞水积留，因此需要保证钢板端部微翘。

因翘扣头引发的波浪弯非常严重。据统计，瓢曲板一次发生率(占总产量的比例)为8-10％，其中波浪弯类型瓢曲板约占到瓢曲板总量的30-40％。

而在轧件头部500mm以内的咬入抛出阶段钢板受力平衡状态极其恶劣，一方面因头尾部的温度梯度曾指数分布，上下受力不均导致延伸变化没有统一的理论指导；另一方面，在咬入阶段主电机由空载至满载，磁场的变化紊乱不受控，且在咬入后的升速以及抛出阶段的降速阶段，上下辊速的不同步容易产生无规律性转折形貌，导致头尾翘扣头问题更难分析。

发明内容

本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，包括如下步骤：

S1、将钢坯装炉加热，通过控制炉内烧嘴开口度，调整加热段、均热段上下表温度设定，保证钢板的上下表温差在0～30℃；

S2、钢坯粗轧，选择合适辊径的上辊和下辊为粗轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为-2～4mm；

S3、钢坯精轧，选择合适辊径的上辊和下辊为精轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为4～6mm，精轧后的半成品钢材进行冷却；

S4、矫直除鳞，通过末道次除鳞对半成品进行加工，并使用七辊矫直机进行矫直；

S5、冷却得到成品；

上述步骤S2、S3中，上、下辊采用单独驱动的同步电动机，并在上、下辊之间形成对应转速差。。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，步骤S2和S3中，上辊与下辊之间的转速差为5％，下辊的转速大于上辊的转速。

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，步骤S1中，设定下表温度为1190～1200℃，上表温度为1210℃～1220℃。

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，磨削粗轧机的上辊和下辊时选择粒度为46目的工作辊砂轮，磨削后的轧辊表面粗糙度为Ra0.65。

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，磨削精轧机的上辊和下辊时选择粒度为36目的工作辊砂轮，磨削出的轧辊表面粗糙度为Ra0.8。

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，磨削压辊时工件每转拖板纵向进给量在砂轮宽度的2/3～3/4之间。

前所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，步骤S4中，矫直工艺内倾动亮在0.2～2.0之间，辊缝修正在0.8～2.0之间，带载量在0.7～1.3之间，手动量为0～0.4。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中，对影响钢板头部波浪弯的原因进行分析，阐述了钢板轧制过程中波浪弯的产生及去除方法，使用合理的设备参数和工艺路线控制减轻了波浪弯的幅度，能够将40mm以上厚板波浪弯发生率由14％降低至3％以下；

(2)本发明中，保证钢板的上下表温差在30℃以内，同时防止因轧制过程中的温度变化导致翘头严重现象，采用对应的预矫挽救，在有限的设备条件下得到几乎平直的头尾板型，保证了入水前的板型稳定，对于TMCP钢板头尾部的板型、性能均匀性均有较好的提高；

(3)本发明中，某中板厂40mm以上厚板每月生产约1.2万吨，波浪弯由14％降低至现阶段1.26％，年压平挽救成本节约12000吨/月*(14％-1.26％)*220元/吨*12月＝403万元；

(4)本发明中，采用调整粗精轧阶段轧制线高度的方法对轧件头部翘扣情况进行初步控制，并在轧制时通过根据不同的轧件厚度与单道次的压下率制定不同的上下辊速度以抵消由于轧板头部自由端自重引起的扣头问题，通过设置转速差解决了轧件头部弯曲的问题。

附图说明

图1为板厚一定时，不同压下率不同速度比轧板头部弯曲高度曲线图；

图2为上下辊速差与轧件头部弯曲值关系图；

图3为厚板咬入阶段辊速变化图；

图4为45*2500Q345B材料特性参数图；

图5为不同矫直辊受力情况曲线图；

图6为不同厚度钢板矫直力与A0关系曲线图。

具体实施方式

本实施例提供的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，包括如下步骤：

S1，将钢坯装炉加热，通过控制炉内烧嘴开口度，调整加热段、均热段上下表温度设定，保证钢板的上下表温差在0～30℃；

S2，钢坯粗轧，选择合适辊径的上辊和下辊为粗轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为-2～4mm；

S3，钢坯精轧，选择合适辊径的上辊和下辊为精轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为4～6mm，精轧后的半成品钢材进行冷却；

S4，矫直除鳞，通过末道次除鳞对半成品进行加工，并使用七辊矫直机进行矫直；

S5，冷却得到成品；

钢坯在加热过程中，由于炉内高温气氛上浮，上表的加热效果较下表好。且由于下表与水梁接触，不可避免存在热交换。经实测，钢坯上下表温差最大可达到50-60℃。

钢坯自加热炉加热出炉后，温度一直处于变化状态，且经由除磷水，轧机及辊道冷却水，第二阶段空冷待温的作用下，钢板的温度不均匀性增加，上下表面温度差增加。在轧制过程中，轧件表面温度的不同，将导致上下表面变形抗力不同，使得轧件在轧制时头部向温度低的一方翘曲，并且温度差越大，翘曲缺陷的程度越大。

在加热过程中，通过控制加热段、均热段上下表温度设定，控制炉内烧嘴开口度，人为调整上下表温差设定下表1190-1200℃，上表1210℃-1220℃，保证钢板的上下表温差在30℃以内，同时防止因轧制过程中的温度变化导致翘头严重现象。

因此在步骤S1中，设定下表温度为1190～1200℃，上表温度为1210℃～1220℃。

而粗轧过程中由于轧件厚度厚，下表温度低，在轧制过程中下辊受力明显大于上辊，导致下辊在速降上更为明显，当上下辊速同时设定1.5m/s时，上辊咬入后速降约30％达到1.05m/s，但下辊的速降约达40％以上达到0.85m/s以下，这是因为下辊的扭矩较上辊大400KN.m左右，因此粗轧上辊径较下辊径在配辊时要求下辊大5-10mm。

精轧过程中由于轧件在粗轧阶段的压下导致心部热量扩散，实绩在粗轧结束的上下表温差已经趋近于10℃以内。但由于长时间控温，上表对流扩散能量损失率高，实绩在精轧开始时下表温度较上表高10℃左右。且精轧轧制过程中上下辊扭矩的差异性减小，因此为了避免轧制过程中翘头无法控制，要求上辊径较下辊径大5-10mm。

在磨削过程中，砂轮的硬度不是指砂粒的硬度，而是指砂粒在磨削过程中抵抗被削掉的能力。砂粒在软的砂轮上比在硬的砂轮上更容易脱离砂轮。同一硬度级别的比在硬的砂轮上更容易脱离砂轮。同一硬度级别的砂轮在磨削过程中组织紧密细砂粒的砂轮比组织疏松粗砂粒的砂轮表现出更硬一些。

砂轮硬度的选择主要依据轧辊磨削表面的热处理状态和硬度。磨前辊面越硬,砂轮硬度应当越软。如果磨削过程中砂轮磨损太快,辊面划伤拉毛，说明对于特定加工的轧辊所选用的砂轮太软,可以采取如下的改善措施：

(1)提高砂轮速度；

(2)提高拖板纵向进给速度,使工件每转拖板纵向进给量达到砂轮宽度的2/3-3/4；

(3)降低轧辊转速。

假如采取上述措施后尚未获得明显的磨削效果,说明选用的砂轮实在太软不适用，应选用硬度稍高的砂轮。

如果磨削辊子时，砂轮明显受阻(吃力)或者很脏,钝化的砂粒不易脱落，砂轮易粘着磨屑，磨削辊面出现烧伤，则说明对特定的轧辊所选用的砂轮太硬，可以采取下述改善措施:

(1)降低砂轮速度；

(2)提高轧辊转速。

采取以上措施后仍未取得明显的磨削效果，那说明选用的砂轮实在太硬,应当更换硬度稍软的砂轮。

就中板厂热轧车间粗精轧机轧辊而言，砂轮的磨料为RA陶瓷磨料，RA陶瓷磨料为砂轮最硬的磨料。目前粗轧工作辊砂轮粒度是46目，磨削出的轧辊表面粗糙度为Ra0.65左右。精轧作辊砂轮粒度是36目，磨削出的轧辊表面粗糙度为Ra0.8左右。

因此上述步骤中，磨削粗轧机的上辊和下辊时选择粒度为46目的工作辊砂轮，磨削后的轧辊表面粗糙度为Ra0.65，磨削精轧机的上辊和下辊时选择粒度为36目的工作辊砂轮，磨削出的轧辊表面粗糙度为Ra0.8，磨削压辊时工件每转拖板纵向进给量在砂轮宽度的2/3～3/4之间。

轧辊磨削成品的表面可根据最后精磨适当修正。同时，精轧机的目数小于粗轧机目数，以防止精轧咬钢或轧制时发生打滑现象。

因此上述步骤S2、S3中，上、下辊采用单独驱动的同步电动机，并在上、下辊之间形成对应转速差。步骤S2和S3中，上辊与下辊之间的转速差为5％，下辊的转速大于上辊的转速。

通过研究了轧制线高度与轧件翘扣影响规律，综合现场条件和模拟分析，采用调整粗精轧阶段轧制线高度的方法对轧件头部翘扣情况进行初步控制。主要结论如下：

轧制过程中，轧制线高度对轧件头尾形状影响较大，通过对粗精轧轧制线高度可以有效控制轧制过程中轧件头部翘扣；

粗轧阶段，针对实际轧制过程中出现的扣头现象，可以将轧制线高度设置在4mm以下改善轧件下扣的趋势；精轧阶段，针对实际轧制过程中出现的翘头现象，可以将轧制线高度设置在4mm以上改善轧件上翘的趋势；

通过现场对轧制线高度进行调整，将粗轧轧制线高度设为-2mm；将精轧轧制线高度设为+4mm～+6mm，在后续跟踪中，现场也反映了调整轧制线后轧件翘曲情况有了显著的改善。

轧制过程对板型的影响主要为后几道次的压下率及轧制力影响轧制稳定性，中板厂轧制厚板一般采用7+6+1空过道次轧制，保证头部板型平整，利于后续的矫直咬入，同时采用压下率递减规程，以50mm规格为例，中间坯一般设定为85mm，轧制压下率和轧制力如表1所示。

步骤S4中，矫直工艺内倾动亮在0.2～2.0之间，辊缝修正在0.8～2.0之间，带载量在0.7～1.3之间，手动量为0～0.4。

表1 50mm钢板轧制规程

精轧道次	1	2	3	4	5	6
							压下率	10.25	9.05	8.09	7.73	7.41	7.25
轧制力	2809	2725	2485	2106	2081	1974

用该规程轧制一方面保证精轧阶段前两道次有足够的心部渗透，同时在末三道次采用小压下率保证轧制板型的平整，对轧制时头尾部的板型有良好的影响。

在轧件上下表面温度均匀分布以及上辊和下辊辊径相同的情况下，轧机的上、下辊存在的转速差对轧件头部弯曲程度的影响是很明显的，轧件总是有向慢速辊方向弯曲的趋势。为了控制轧件头部弯曲的情况，在雪橇板控制系统中，采取设定咬钢的速度在一定范围内设置转速差的措施。

对于轧机采用的上、下辊单独驱动的同步电动机，通过设置转速差就可以解决轧件头部弯曲的问题。以板厚40mm、60mm、80mm和100mm为例。当入口厚度一定时，不同压下量不同速度比的头部弯曲高度如图1所示。

由图1可知，当板厚一定时，随着下辊与上辊的速度比增大,轧板头部弯曲出现一个临界值在速度比为1.06左右。当速度比小于1.06时，不同压下量下的轧板表现扣头的趋势加强，表现为翘头趋势加强，而当速度比大于1.06时，表现为扣头的扣头趋势减弱，变现为翘头的翘头趋势依然加强，而且随着板厚度的增加，翘头头部的弯曲变化率逐渐减小。

虽然下辊与上辊速度比越大，轧件应越向低速辊靠拢，但是在速度比小于临界值范围内,压下率对头部弯曲的影响比上下辊的速度影响要大，轧件头部下扣的趋势在一定范围内增大。轧制时可以根据不同的轧件厚度与单道次的压下率制定不同的上下辊速度以抵消由于轧板头部自由端自重引起的扣头问题。

通过设置不同的辊速来观察轧板的翘曲情况，在原始辊速的基础上，使上下辊速有一个差值，通过设置上下不同的辊速差，模拟轧板在轧制过程中的翘曲情况。实验数据如表2所示。模拟结果如图2所示。

表2不同模拟组号的工作辊辊速值

辊速/组号	1	2	3	4
					工作辊辊速(上)/rad/s	7.125	7.125	7.125	7.125
工作辊辊速(下)/rad/s	7.125	7.250	7.375	7.500

由表2和图2的模拟结果表明：

1.辊速对轧板板型有影响，当辊速差越大，轧板翘曲程度越大。

2.在轧制过程中，轧板的弯曲方向始终向着速度小的辊的方向，且辊速差大于0.125rad/s(0.05m/s)时，翘曲明显。

上下辊速差实际情况如图3所示，目前辊速差超5％以内进行控制，从跟踪轧制过程中板型变化情况，对翘叩头有相对明显的改善。

钢铁在高温状态下被氧化，在其表面形成一层致密的氧化铁皮。在轧制过程中它们会被轧辊压入到钢坯表面，影响其表面质量。在轧制23mm以上规格厚板过程中采取1、3道次除鳞，除鳞效果良好，但轧制板型叩头现象较多。

从试验中发现，采取末道次除鳞对钢板翘叩头有相对明显的改善，通过对比末道次除鳞及常规道次除鳞钢板瓢曲发生率，末道次除鳞时瓢曲发生率低，对叩头钢板有改善作用。同时跟踪末道次除鳞对钢板表面影响，未发现有麻坑、麻面等表面缺陷。

1/7道次除鳞瓢曲发生率为4.5％，1/3道次除鳞瓢曲发生率为8.5％。目前轧制23mm以上规格厚板时采取末道次空过除鳞方式。

矫直到钢板尾部时由于尾部板型较差，容易发生矫直力突增现象，实际扣头板矫直力较扣头板矫直力增大50-100T，这是因为扣头板在第二根矫直辊矫直时所需的弯曲率变大，弯矩变大所致。根据厚板的相关参数计算来料板型时所需的矫直力情况，以45*2500mm钢板特性参数为例，其材料特性参数如图4所示。

如图5和图6所示，七辊矫直机的每根辊子的矫直力随随A0的不同而有所不同，其中第2.3.4根矫直辊受力变化较大。

在设备650T保护压力下，我们制定了相应的矫直工艺，最终保证尾部矫直时设备不泄压，同时保证尾部小波浪的消除，矫直工艺如表3所示。

表3预矫矫直工艺的给定

厚度	宽度	倾动	辊缝修正	带载	手动
						23≤h＜35	≤2200	1.6-2.0	1.6-2.0	1.1-1.3	0-0.4
	＞2200	1.4-1.6	1.6-2.0	1.1-1.3	0-0.4
						35≤h＜40	≤2200	1.4-1.6	1.4-1.6	0.9-1.1	0-0.4
	＞2200	1.4-1.6	1.4-1.6	0.9-1.1	0-0.4
						40≤h＜45	≤2200	0.8-1.0	1.2-1.4	0.7-1.1	0-0.4
	＞2200	0.8-1.0	1.2-1.4	0.7-0.9	0-0.4
						45≤h	≤2200	0.4-0.6	1.0-1.2	0.7-0.9	0-0.4
	＞2200	0.2-0.6	0.8-1.0	0.7-0.9	0-0.4
						23≤h＜35	≤2200	1.6-2.0	1.6-2.0	1.1-1.3	0-0.4
	＞2200	1.4-1.6	1.6-2.0	1.1-1.3	0-0.4
						35≤h＜40	≤2200	1.2-1.4	1.4-1.8	0.7-1.1	0-0.4
	＞2200	1.0-1.2	1.4-1.6	0.7-0.9	0-0.4
						40≤h＜45	≤2200	0.8-1.0	1.0-1.4	0.7-0.9	0-0.4
	＞2200	0.6-1.0	1.0-1.2	0.7-0.9	0-0.4
						45≤h	≤2200	0.2-0.4	1.0-1.2	0.7-0.9	0-0.4
	＞2200	0.2-0.4	0.8-1.0	0.7-0.9	0-0.4

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将钢坯装炉加热，通过控制炉内烧嘴开口度，调整加热段、均热段上下表温度设定，保证钢板的上下表温差在0～30℃；

S2、钢坯粗轧，选择合适辊径的上辊和下辊为粗轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为-2～4mm；

S3、钢坯精轧，选择合适辊径的上辊和下辊为精轧机进行配辊，上辊的辊径比下辊的辊径大5～10mm，轧制线高度为4～6mm，精轧后的半成品钢材进行冷却；

S4、矫直除鳞，通过末道次除鳞对半成品进行加工，并使用七辊矫直机进行矫直；

S5、冷却得到成品；

上述步骤S2、S3中，上、下辊采用单独驱动的同步电动机，并在上、下辊之间形成对应转速差。

2.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，上辊与下辊之间的转速差为5%，下辊的转速大于上辊的转速。

3.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，设定下表温度为1190～1200℃，上表温度为1210℃～1220℃。

4.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：磨削所述粗轧机的上辊和下辊时选择粒度为46目的工作辊砂轮，磨削后的轧辊表面粗糙度为Ra0.65。

5.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：磨削所述精轧机的上辊和下辊时选择粒度为36目的工作辊砂轮，磨削出的轧辊表面粗糙度为Ra0.8。

6.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：磨削所述压辊时工件每转拖板纵向进给量在砂轮宽度的2/3～3/4之间。

7.根据权利要求1所述的一种中板轧制过程中波浪弯的控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，矫直工艺内倾动亮在0.2～2.0之间，辊缝修正在0.8～2.0之间，带载量在0.7～1.3之间，手动量为0～0.4。

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