1880机组花纹板轧制工艺研究_冯云
12 本钢技术 2009年第6期
1880机组花纹板轧制工艺研究
冯 云
（本钢热连轧厂，辽宁 本溪117021）
摘 要：根据本钢1880热连轧厂短流程设备和工艺条件，对花纹板的生产工艺和数学模型进行了深入研究，提供了花纹辊槽尺寸公差和刻辊工艺改进方法，确定了合理的工艺轧制参数，制定了花纹板的工艺操作方案。实践证明，在本钢BSP线自主开发生产花纹板，解决了花纹板生产中存在的如纹高不足、板形不良等问题，形成了具有本钢特色的花纹板生产工艺制度，生产中取得了良好的效果。 关键词：花纹板；纹高；工艺制度
中图分类号：TG335.11 文献标识码：B
Rolling Process Study on Checker Plates by 1880mm Mill
FENG Yun
(Hot Rolling Plant，BX STEEL，Benxi Liaoning 117021)
Abstract：According to the equipments of BSP Line and process conditions,Production Process and mathematical model on checker plates are deeply researched,the size tolerance of checker plates are provided and means of mending roll are presented,the reasonable process parameters are made and operating procedure of checker plates is set down. It proves that many shortcomings of checker plates made in BX STEEL in BSP line are avoided, such as the veins height and the shape of the checker plates and so on. It forms a special production process system of BX STEEL and better effects are achieved during the manufacture. Keywords: check plates；vein height；production process
表1 热轧花纹板的牌号及化学成分
Tab.1 Category and chemical composition of checker plate
化学成分/％
牌 号
C Si Mn P S 0.09～0.12～0.28～
≤0.025≤0.025Q235B-HW
0.130.18 0.38 表2 花纹板尺寸规格 Tab.2 Size of checker plate 基本厚度/mm宽度/mm 长度/mm 2.0~8.0 1 220~1 520 2 000~12 000
1880mm机组投产3年来，主要轧制以普碳钢为主，随着产量的提升，品种规格也在逐渐增加。依靠企业自身雄厚的技术队伍，在工艺装备不变的情况下自主研发新产品，实现短流程生产线上轧制扁豆花纹板获得了成功。随着产量的提升，同时也是对轧制技术的考验，在生产过程中一些问题也逐渐暴露出来，轧制周期的制定，上表面花纹导致蒸汽大影响卷取跟踪的问题，卷径计算不准确的问题，负荷分配不稳定的问题，花纹辊边部磨损严重的问题，在短流程生产线轧制花纹板仍存在很多问题需要继续进行研究。
2 扁豆花纹辊及辊压配置
本钢热轧厂1880热轧机组短流程轧制线的花纹辊使用的是即将达到轧辊最小辊径极限的铸铁轧辊经车床刻槽加工而成的，轧制时将花纹辊配置在F5机架的上辊。一方面减少辊径差，利用板卷自重使得脱槽容易；另一方面减少对辊道的不均匀磨损，利于生产组织。
根据本钢BSP线轧制花纹板的需要，改进花纹辊设计，将花纹由原先的小花纹改进为大花纹。花纹尺寸作如下调整：花纹长度29～30mm、纹宽9～11mm、最大纹深3.2mm，根据花纹轧制使用情况，将花纹辊纹深下限由1.8mm提高到2.3mm。花纹图
1 热轧花纹板主要技术要求
1.1 化学成分
热轧花纹板的牌号及化学成分(熔炼分析)应符合表1的规定。
1.2 尺寸、外形
热轧花纹板的带钢尺寸按表2规定。
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样尺寸见下图1。
缠辊现象，在配辊是采用“上压”配辊，即上辊(花纹辊)辊径大于下辊辊径。根据热轧BSP工艺设备特点，经精确计算，辊径差范围定为0.3～2mm，花纹板出成品机架没有出现上翘及下弯现象，满足生产工艺要求。
3 花纹板轧制工艺措施
3.1 家族层别确定
图1 花纹尺寸 Fig.1 Size of vein
轧制改进后的新花纹板优点如下：
1)利用接近报废的轧辊加工花纹辊，大大节省了轧辊消耗，避免了因新花纹辊在生产时易引起的轧辊报废情况，轧辊消耗极低；
2)新花纹辊的花槽由于长度、深度没有变化，宽度增加，同时修正了花槽侧面加工的曲线参数，改善了基板花纹的填充效果和脱模的状态，使花纹的前行受力面的形状及整体花纹得到保证；
3)由于花纹易填充，在产品要求相同的棱高的前提下，轧机负荷相应减小，降低了轧制负荷；
4)花纹板已达到较高等级，用户反馈效果良好，产品已经达到国内领先的水平；
5)轧制花纹美观、填充性能好、脱槽效果明显、抗磨能力强等优点。
另外，为了保证花纹板纹高，花纹辊机架轧制力都比较大，同时花纹辊上带有较深凹槽，导致花纹辊相对于其它轧辊更易掉肉。花纹辊在轧制过程中轧辊发生弹性变形，由于F5轧机带有窜辊装置，轧辊长度较F3长200mm，而轧制过程中F5并不进行窜辊，支撑辊的倒角较小，弯曲的工作辊与支撑辊边部磨损加大，导致花纹辊此处应力增加，从而发生小面积掉肉。因此将支撑辊导角加大到150mm(原先导角为100mm)，减径为2.8mm/dia。
由于花纹板轧制是单面花纹，所以上下面延伸不一致，易在花纹一侧缠辊。为此，需在平辊和花纹辊间设定一定的压力，使花纹辊辊径可通过线速度差来弥补延伸不一致。为了防止轧制过程中发生
在1880热轧机组生产线中所轧制的钢种家族多种多样，通常分为：低碳、超低碳、中碳、高碳、微量添加物钢、电工硅钢等。由于在不轧制花纹时，同样来料连铸坯正常轧制中碳钢Q235B，为区分这两种钢种，将钢种号定为Q235B-HW。为和其它所有家族钢种区分，以便于模型数据采集及计算，将花纹板的家族号的sg1定为模型表中的最大级13，sg2定为2。 3.2 负荷分配确定
按照国标规定，花纹高应大于或等于20%基板厚度，为保证纹高，花纹板负荷分配与平板轧制负荷分配存在明显差别：平板负荷分配一般由F1到F5负荷逐渐减小，而花纹板轧制时，花纹辊机架及F5精轧机必须有足够的压下量。为了满足纹高δ≥0.2h，则H－h≥0.2h，γ=(H－h)/H，即γ≥0.2h/1.2h，也就是γ≥17%(δ为纹高，γ为轧机压下率)。及花纹辊机架的轧机压下率必须保证在17%以上才能够保证足够的纹高。
加大F5轧机的压下量，同时也就增大了F5的轧制力和电流。但是最后一架精轧机轧制力、电流的增大就增加了轧制过程中对板形控制的难度。轧制时，既要尽量减少F5负荷以保证电机电流，同时也要保证F5轧机足够的压下量，而获得足够的纹高，因此轧机负荷分配比较复杂和困难。考虑到轧机电流的影响，尽量不采取加大F5负荷的办法，而是适当降低上游机架负荷以增加上游机架出口厚度，保证F4出口厚度大于F5基板加纹高的值。
花纹板和平板轧制力对比曲线图和直方图如下：
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1)上游机架凸度过小，主要是F1～F3工作辊热凸度偏大。
2)花纹辊机架轧辊磨损较大后呈凹型，工作辊的挠曲变形较大。
针对以上情况，经过多次试验，决定对精轧工作辊做如下配置(见表4)：
表4 初始辊凸度配置
Tab.4 Protruding parameter of initial roller 机架 F1 F2 F3 F4F5
工作辊初始凸度/um/dia－250 －250 －20000
3.3.2 限制PC角度
为增加上游机架出口板坯凸度，增加带钢中部花纹高度，保证轧制的稳定性，在轧制花纹板时，
图2 花纹板和平板轧制力对比曲线
Fig. 2 Rolling force contrast of checker plate and
flat plate F4出口厚度的增加，导致精轧机前4架负荷轧制力降低，一方面减小了精轧机前几架工作辊挠曲变形程度，导致进入花纹辊机架的板坯凸度较小，另一方面使得带钢产生较大的翘头，影响了穿带的顺利进行，甚至产生卡钢。为减小上述不利影响，将花纹板轧制时的中间坯厚度比同规格平板来料厚度增加2～4mm，增加精轧机上游机架的轧制负荷，即保证了带钢凸度，又保证了穿带和轧制的稳定。
经过多次模型优化，确定满足生产要求的负荷分配，以规格为3.0×1 500mm花纹板为例，其压下率负荷分配模式如下表3。
表3 压下负荷分配率
Tab.3 Load distribution rate
R1 R2 F1 F2 F3 F4F5分配率 53.05 25.23 11.31 5.22 2.78 1.550.86压下率 52.64 48.33 43.04 37.62 31.95 26.0819.58
操作员要将PC角的上下限手动限制在一定范围内具体如表5。
表5 PC参数限制值
Tab.5 PC parameter 参数 F1 F2 F3 PC角上限/deg0.80 0.75 0.70 PC角下限/deg0.30 0.30 0.25
3.4 卷取机设定参数确定
1)确定夹送辊辊缝余量
夹送辊主要起穿带并帮助建立张力的作用，在穿带过程中，辊缝的精确调整非常重要。夹送辊辊缝偏大，会造成后部设备跟踪不准确，并导致后部设备不能及时动作而影响卸卷的顺利进行，夹送辊辊缝偏小，则使带钢穿带困难而堆钢。考虑纹高国标要求为基板厚度的20%，而基板厚度由2.5～8mm，以及考虑前滑率的改变，为顺利咬钢，设定夹送辊辊缝余量为0.6mm(正常量为－0.2mm)。
2)确定设定助卷辊辊缝增益值，考虑纹高和前滑率改变的影响，分别设定辊缝增益如下：
Ur1 = 1.85(普通钢种为1.5) Ur2 = 1.45(普通钢种为1.2) Ur3 = 1.45(普通钢种为1.2) Ur4 = 1.25(普通钢种为1.0)
助卷辊的位置十分重要，其位置发生变化则会影响带钢头部卷紧，并进一步影响张力的建立，同时也会影响带钢尾部卷紧而导致松卷。由于纹高的存在，卷机四个助卷辊的辊缝就要相应的在原有基
3.3 板形控制采取措施 3.3.1 调整工作辊初始辊型
根据正常热轧线花纹板轧制经验，花纹板局部纹高不足多集中在带钢横断面的中部，带钢中部纹高小于边部纹高，同时伴有双边浪出现，说明中部变形小于边部变形。原因有以下两种情况：
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板的基础上适当的增大，因此逐渐修正模型参数(助卷辊辊缝增益值)，利用此值，通过模型公式：“助卷辊辊缝=辊缝增益值*带钢热尺厚度”，来适当增大计算的助卷辊辊缝设定值，以确保轧制出花纹而增大厚度后的带钢正常咬入。
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