扁豆形花纹板轧制工艺研究_向阳
四川冶金 SichuanMetallurgy·19·
扁豆形花纹板轧制工艺研究
阳攀枝花钢铁(集团)有限公司热轧板厂 向
【摘 要】 针对攀钢1450热轧板厂的设备和工艺条件,对扁豆形花纹板的生产工艺和精轧数学模型进行了深入研究,解决了花纹板生产中容易出现的诸如纹高不足、板形不良等质量问题,形成了具有攀钢特色的花纹板生产工艺制度,在生产实践中取得了良好的效果。
【关键词】 花纹板 精轧 调零 负荷分配
1 引言
花纹钢板广泛应用于建筑、机械制造、桥梁、交通、造船等各个领域,攀钢扁豆形花纹板具有美观、
防滑效果好、易于清刷等特点。通常用户对扁豆形花纹板在力学性能方面不作特殊要求,因此用于轧制花纹板的板坯多为有各种缺陷的板坯及回炉坯、掉队坯等,是攀钢消化不良板坯的主要渠道之一。花纹板的加热、粗轧工艺制度与普通平板轧制工艺制度相同,精轧轧制工艺的合理控制是保证扁豆形花纹板质量的关键。2 扁豆形花纹辊简介
攀钢热轧板厂使用的花纹辊是用高镍无限冷硬铸铁轧辊车床刻槽加工而成的,轧制时将花纹辊配置在F6机架上辊。根据生产中实际使用情况,对花纹辊刻槽参数进行了优化:花纹辊刻槽槽壁夹角从原来的100°增加到110°,刻槽深度从原来的2.0mm增加到2.5mm。为防止刻槽边部因过度疲劳而出现裂纹、掉块现象,每次花纹辊轧制量都严格控制在500～650吨,只有普通平板轧制量的一半。下机花纹辊经磨削后可继续上机使用,每根花纹辊在其使用周期中可以磨削5～7次,总轧制量可以达到4000～4500吨。通过优化花纹辊刻槽参数,减少了金属向刻槽内流动的阻力,有利于花纹高度的形成。
3 花纹辊机架辊缝零位的确定方法
在平板轧制中,精轧各机架的辊缝零位是在轧机运行状态下压靠至1000±50吨压力来确定的。对花纹辊机架而言,其扭矩是主传动系统通过齿轮箱传递给上下工作辊的,因其上下辊径相差达3～
作辊之间必然产生较强的搓动,容易造成工作辊啃
辊,同时花纹辊的刻槽尖角部位会产生应力集中,降低花纹辊的使用寿命。重者会导致花纹辊的局部掉块、损伤齿轮箱和轧辊接轴。根据实践经验,对花纹辊机架辊缝零位的确定采用了静态调零法:
在F6轧机主传动不运行状态下,首先将电动压下压靠至调零压力500±50吨,作轧机辊缝压差调平;然后将电动压力压靠至900～960吨,作轧机机械调零;最后上抬电动压下至压力为零后又压靠至压力200吨并进行磁尺清零,此时就完成了对花纹辊机架F6的辊缝调平。采用静态调零方法对F6进行辊缝调平后,保证了轧制花纹板时液压AGC系统的正常投用,有利于花纹板尺寸精度的提高,在生产实践中运用效果较好。4 精轧负荷分配方法
按照国标规定,花纹高度应大于或等于20%基板厚度,为保证足够的纹高,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(轧制力或功率分配法)一般从F1到F6负荷逐渐减小;而花纹板轧制时,对花纹辊机架必须有足够大的压下量。在轧制不同规格、要求的花纹板,花纹辊机架的压下率一般控制在14%～23%范围内,轧制压力应达到1000～1200吨,目标厚度相同的花纹板与平板轧制负荷分配对比示意图见图1。
图1 花纹板与平板负荷分配对比示意图
·20·2003年第4期
4.1 中间坯厚度的确定
精轧F6机架(花纹辊机架)在轧制花纹板时的负荷远大于轧制平板时的负荷,因此精轧前五个机架的负荷比平板轧制时小一些。轧制负荷的降低,一方面减小了精轧前几架的工作辊挠曲变形程度,导致进入花纹辊机架的板坯凸度过小,另一方面使精轧前几架轧出的带钢产生较严重的翘头,影响了穿带的顺利进行,重者会导致穿带失败而造成废钢。为减少上述不利影响,经过多次试验,确定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,增加了上游机架的轧制负荷,保证了穿带时及轧制过程中带钢运行的稳定性。
4.2 精轧机架配置
在轧制厚规格花纹板时,为保证纹高必须确保F6机架有足够的压下量,一是靠增加中间坯的来料厚度;二是当花纹板的中间坯厚度达到轧机最大允许厚度30mm时,可以考虑调整精轧机架配置,即甩机架轧制。根据精轧负荷的具体分布情况,五机架轧制时以空过F3为宜,四机架轧制时以空过F2和F4为宜。
表1
基板厚度H(mm)2.5≤H<4.04.0≤H<6.06.0≤H<12.0
纹高要求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 根据目标纹高优化负荷分配
花纹辊机架的轧制负荷越重,花纹板的板形控制难度越大。许多用户根据自己的实际需要,在订货时只要求花纹高度满足10%～20%的基板厚度,
甚至对花纹高度不作具体要求。因此,在满足花纹高度要求的前提下,尽量降低花纹辊机架的轧制负荷以便提高花纹板板形质量。
当用户对纹高不作要求,花纹辊机架压下率按12%～15%控制;若要求花纹高度满足10%～20%的基板厚度,则花纹辊机架压下率按δ+2%～δ+4%控制;若要求花纹高度满足国标,则花纹辊机架压下率按22%～24%控制。花纹辊机架的压下率参考值见表1,轧制力范围见表2。
精轧F6的入口厚度是根据秒流量相等原则计算出的,与实际厚度存在一定的偏差,因此F6实际压下率与设定值也存在一定偏差。由于轧制力与压下率存在非常强的相关性,可以用F6机架的实测轧制力来校核预报压下率,即当花纹辊机架实际轧制力在表2中某一范围时,能够保证花纹辊机架的压下率在表2中对应的范围内。
花纹辊机架压下率参考值
宽 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
纹高要求δ(%)
不作要求10%～20%不作要求10%～20%不作要求10%～20%
花纹辊机架轧制力控制范围
宽 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
单位:t
4.4 花纹板模型表管理
为保证花纹板和平板模型的稳定及质量控制精
度的提高,在过程机中对花纹板单独定义了钢族。由于轧制花纹板的板坯多为有各种缺陷的板坯及回炉坯、掉队坯等,钢种较多,用户对花纹板的机械性能一般没有特殊要求,因此花纹板钢族中只定义了
三个钢种Q235H、Q195H、STW22H,以Q235H为基准钢种。
在确定花纹板名义钢种代码时,根据板坯实际碳当量的大小,选择Q235H、Q195H、STW22H中硬度比较接近的钢种定义即可。在输入轧制明细表时,对成品钢种代码(用于精轧设定计算)输入上述
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三个名义钢种代码之一,对板坯钢种代码(不参与控制)输入实际钢种代码,这样既简化了钢种管理,提高了控制精度和轧制稳定性,又保持了物流与数据流的一致。
5 精轧工作辊配辊方案
在普通平板轧制中,F6机架的辊压配置一般为“下压”,即下工作辊直径大于上工作辊直径。在轧制花纹板时由于花纹辊表面与带钢的摩擦明显大于平辊与带钢的摩擦,为防止轧制过程中发生轧件缠辊现象,在配置轧辊时采用了“上压”配辊,即上辊(花纹辊)直径大于下工作辊直径。
花纹板局部纹高不达标现象多集中在带钢宽度的中部,带钢中部纹高小于边部纹高,说明中部变形小于边部变形,出现这种情况的原因有:
(1)轧制花纹板时,上游机架负荷分配相对较轻,工作辊弯曲挠度小,同时由于工作辊热凸度较大,造成带钢消凸作用较大,导致进入F6机架的带钢凸度过小。
(2)由于花纹板轧制一般安排在F4～F6支承辊后期,此时支承辊磨损严重,加大了下游机架工作辊的挠曲变形。
花纹辊机架来料凸度过小和中间辊缝大于两边辊缝两种因素的叠加,造成花纹板两边变形大于中间部分的变形,边部花纹高度大于中间花纹高度,这是造成花纹板局部纹高达不到标准的主要因素,也是导致花纹板出现双边浪的主要原因之一。
针对精轧前三架对带钢消凸过大,出F3机架带钢易出现中间浪的现象,经过多次试验,在精轧F2、F3机架上工作辊配置了负辊形,针对花纹辊机架中间辊缝与两边辊缝相差较大的问题,在F6下工作辊上正辊形。典型花纹板轧制时工作辊辊形配置方案见表3。
表3 精轧工作辊配置方案
机架号辊压形式辊压值(mm)辊形值(mm)
F1上压0.3～
0.50
F2上压0.2～
0.4-0.10
F3上压0.2～
0.4-0.08
F4下压0.1～
0.30
F5上压0.1～
0.30
F6上压3.0～
5.0+0.10～0.15
F6机架的带钢板凸度,二是解决薄规格花纹板双边浪问题。针对不同的粗轧来料情况,采取了如下措施:
(1)当R2工作辊为末期辊时,粗轧来料的板凸
度比较大,F1～F3采用较大的弯辊力,从F1～F3逐架减小。
(2)当R2工作辊为中、前期辊时,粗轧来料的板凸度比较小,宜采用较小的弯辊力。
(3)调整F6机架弯辊力能够改善花纹板板形,不能解决花纹板中部纹高不够问题。当单独调整F6机架弯辊力不能完全消除花纹板浪形时,可通过调整F5和F4机架弯辊力来提高板形控制能力。典型精轧平衡力设定值和弯辊力调整范围见表4。
表4 轧制花纹板时平衡力设定值
和弯辊力调整范围
机架号平衡力(MPa)弯辊力(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 结论
经过在生产实践中不断优化和改进,扁豆形花纹板轧制工艺己经日臻成熟,解决了在装备相对落
后的热带钢轧机上生产花纹板容易产生的一系列质量问题,形成了具有攀钢特色的较为完善的花纹板生产工艺,产生了良好的经济效益和社会效益。
(1)花纹辊刻槽参数的优化,有利于花纹高度的形成,同时提高了花纹辊使用寿命。
(2)花纹板轧制时独特的静态调零方法在生产使用中稳定可靠。(3)花纹板钢种管理模式的改进,提高了花纹板精轧模型参数的精度和稳定性,为花纹板精轧工艺的优化创造了条件。
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