供稿|張海賓，孫開宇 / ZHANG Hai-Bin, SUN Kai-Yu

作者單位：本鋼板材股份有限公司熱連軋廠，遼寧 本溪 117000

目前受國內(nèi)鋼鐵行業(yè)遇冷、鋼材產(chǎn)量飽和、國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)盈利空間下降等影響，業(yè)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)處于微利或虧損狀態(tài)。因此，如何降低生產(chǎn)經(jīng)營成本、提高經(jīng)濟(jì)效益成為鋼鐵廠的主要目標(biāo)，其中生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品就是有效措施之一，也是衡量一個企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的主要指標(biāo)[1，2]。1.5~1.6、1.7~1.9、2.0 mm薄規(guī)格產(chǎn)品比同鋼種3.5 mm厚度規(guī)格噸鋼利潤分別增加200、100、50元/t。

本鋼2300 mm生產(chǎn)線是繼本鋼1700 mm、1880 mm生產(chǎn)線之后的又一條技術(shù)含量極高的熱軋生產(chǎn)線，軋線工藝及機(jī)械供應(yīng)商是德國SMS公司，電氣部分由TMEIC設(shè)計。過程自動化控制系統(tǒng)包括一級控制、二級控制和數(shù)學(xué)模型，由TMEIC公司提供。該生產(chǎn)線引進(jìn)了國外先進(jìn)的軋鋼技術(shù)，采用了世界一流的工藝設(shè)備。整個生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

存在的問題

雖然薄規(guī)格的噸鋼價格較高，但是薄規(guī)格產(chǎn)品軋制時，極易在帶鋼頭部發(fā)生軋破、軋碎，在帶鋼尾部發(fā)生甩尾等問題，并使后續(xù)生產(chǎn)的帶鋼產(chǎn)生硌印、卡鋼的幾率大大增加[3，4]。以上軋制不穩(wěn)定的情況對薄規(guī)格產(chǎn)品，特別是極限規(guī)格產(chǎn)品批量組織生產(chǎn)帶來困難，而且對各項工藝指標(biāo)(終軋溫度、平直度、凸度等)的控制產(chǎn)生影響，使帶鋼內(nèi)部組織產(chǎn)生不一致，導(dǎo)致產(chǎn)品性能和尺寸精度不合格，影響正常的交貨周期。

本鋼2300 mm線生產(chǎn)的薄規(guī)格(≤2.75 mm)占每月總產(chǎn)量的24.8%左右，其中厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格產(chǎn)品每月有4萬t左右。因此，解決薄規(guī)格生產(chǎn)的不穩(wěn)定問題已迫在眉睫，需加大力度進(jìn)行研究，優(yōu)化生產(chǎn)組織，提高控制水平。

圖1 本鋼2300 mm生產(chǎn)工藝流程

薄規(guī)格熱軋板軋制技術(shù)優(yōu)化

合理安排軋制計劃

合理安排軋制計劃是整條生產(chǎn)線生產(chǎn)順行的基礎(chǔ)，在本鋼2300 mm線，同一軋制周期安排同鋼質(zhì)或強(qiáng)度級別相差較小的鋼種的軋制。對軋制厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格鋼，過渡料安排在12~15塊，這樣不僅可以保證燙輥效果，同時還可以對鋼坯進(jìn)行充分加熱，保證加熱質(zhì)量。軋制厚度2.0~2.75 mm的薄規(guī)格鋼，厚度在0.25~0.5 mm之間為宜；軋制厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格，厚度在0.2 mm以內(nèi)較為合適，薄規(guī)格工作輥軋制公里數(shù)限制在50 km以內(nèi)。為了確保板形良好，防止軋輥上磨損出“貓耳形”，使后續(xù)帶鋼軋制時產(chǎn)生邊浪，本鋼2300 mm線嚴(yán)格杜絕逆寬軋制，控制每個換輥周期內(nèi)的同寬帶鋼軋制塊數(shù)不超過40塊。

合理控制軋制節(jié)奏，禁止帶鋼在精軋入口處游動。由于薄規(guī)格的中間坯也相應(yīng)較薄，一旦發(fā)生游動容易導(dǎo)致帶鋼進(jìn)精軋溫度下降，每游動一次，會降溫20~30℃左右，嚴(yán)重影響帶鋼尾部軋制，使得發(fā)生尾部軋斷和甩尾的幾率大幅增加。

優(yōu)化加熱工藝

通過優(yōu)化本鋼2300 mm線加熱爐的工藝制度，調(diào)整原有的三段燒鋼理念，將預(yù)熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段燒嘴全部投入使用，改造升級加熱爐，進(jìn)一步優(yōu)化二級模型燒鋼模式，提高板坯裝爐溫度使加熱爐出鋼板坯溫度大幅提高，板坯在爐時間減少，燒損降低，產(chǎn)品成材率提高。特別是軋制薄規(guī)格時，提高預(yù)熱段爐膛溫度可有效保證坯料加熱的均勻性。表1所示為優(yōu)化后各段爐膛溫度設(shè)定。

表1 本鋼2300 mm線加熱爐爐膛溫度

優(yōu)化穿帶速度與軋制速度

穿帶后帶鋼頭部溫度偏低，導(dǎo)致帶鋼頭部軋破、軋碎幾率增加，不利于帶鋼穿帶。因此，適當(dāng)提高帶鋼穿帶速度，可有效提高帶鋼頭部終軋溫度，有利于帶鋼穿帶的穩(wěn)定性。根據(jù)軋制數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將帶鋼穿帶速度從11.0 m/s調(diào)整到11.5 m/s后，帶鋼頭部溫度能夠達(dá)到850℃左右，終軋溫度的目標(biāo)溫度在上下公差線內(nèi)，保證了帶鋼頭部穩(wěn)定穿帶。對于薄規(guī)格帶鋼在軋制過程中，不僅要考慮到帶鋼頭部溫度還要關(guān)注帶鋼終軋溫度和中間坯尾部降溫的問題。因此，應(yīng)適當(dāng)提升軋制速度，防止因尾部溫度過低導(dǎo)致甩尾或軋破。

優(yōu)化板形控制

輥形是板形控制諸因素中最活躍、最積極的因素[5]。由于高速鋼工作輥具有輥面摩擦系數(shù)大、熱膨脹系數(shù)和熱凸度比高鉻鐵軋輥大的特點，使軋制力大約增加10%~20%，導(dǎo)致板形變化程度較大，軋制時板形變化不穩(wěn)定。通過高速鋼輥和高鉻鐵輥的輥形和輥溫數(shù)據(jù)收集，得出高速鋼輥的熱膨脹系數(shù)應(yīng)為高鉻鐵輥的1.4倍，進(jìn)而在二級模型中進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后使用高速鋼輥軋制時產(chǎn)生的帶鋼頭部軋破軋碎現(xiàn)象明顯降低。同時為了進(jìn)一步改善板形穩(wěn)定性，將竄輥模型進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到機(jī)架間比例凸度改變量的最優(yōu)分配，利用精軋F(tuán)1-F4機(jī)架來完成帶鋼凸度控制過程，盡量減小精軋F(tuán)5-F7機(jī)架軋制前后比例凸度變化，避免造成平直度浪形，從而提高帶鋼在F5-F7機(jī)架間穿帶的穩(wěn)定性。

軋制力參數(shù)優(yōu)化

本鋼2300 mm線在軋制厚度為1.48 mm的薄規(guī)格時，同時使用4架高速鋼軋輥，模型計算設(shè)定的軋制力與實際軋制力相差較大導(dǎo)致AGC調(diào)整異常，并且在F3-F4機(jī)架產(chǎn)生“震蕩”現(xiàn)象。根據(jù)上述現(xiàn)象對精軋負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，利用F1、F2道次溫度高的特點，相對增加精軋前兩架的軋制力和負(fù)荷，同時相應(yīng)減小F3、F4機(jī)架軋制負(fù)荷。通過調(diào)整后軋制力設(shè)定異常情況消失，精軋F(tuán)1-F4軋制穩(wěn)定，共振區(qū)間消失。圖2為軋制SPHC 1.48×1250mm規(guī)格時，F(xiàn)3軋制力實時曲線。通過對比觀察可以看出，優(yōu)化后軋制力和輥縫更加平穩(wěn)，有利于軋制的穩(wěn)定順行。

對內(nèi)折缺陷的優(yōu)化控制

在軋制薄規(guī)格時由于帶鋼穿帶速度較大且頭部重量相對較輕，帶鋼頭部出F7后高速前行，稍有翹起就會在空氣阻力的作用下發(fā)生翻頭，進(jìn)而在經(jīng)過卷取機(jī)夾送輥處產(chǎn)生內(nèi)折缺陷。針對軋制薄規(guī)格和極限規(guī)格時易產(chǎn)生內(nèi)折缺陷的原因，一方面適當(dāng)提高上輥咬入角，減少F7負(fù)荷，優(yōu)化F7彎輥力，防止帶鋼翹頭；另一方面盡量安排在支撐輥較好周期，避免由于在支撐輥周期末軋制薄規(guī)格使帶鋼凸度較大，造成出F7翹頭較嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)折。

圖2 本鋼2300 mm線F3軋制力曲線優(yōu)化對比圖

優(yōu)化效果

(1) 軋制目標(biāo)厚度≤2.75 mm的薄規(guī)格不穩(wěn)定率平均為0.13%，比優(yōu)化前下降0.48%。軋制目標(biāo)厚度≤2.0 mm的薄規(guī)格不穩(wěn)定率平均為0.442%，比優(yōu)化前下降2.898 %。

(2) 薄規(guī)格成材率比優(yōu)化前提高0.24%；非計劃換輥次數(shù)平均每月降低4次。

(3) 通過優(yōu)化對各鋼種的極限規(guī)格進(jìn)行了相應(yīng)拓展，如表2所示。

結(jié)束語

通過合理安排軋制計劃、優(yōu)化加熱工藝、提升出爐溫度、將軋制速度提升0.5 m/s、以及優(yōu)化軋機(jī)負(fù)荷和彎輥力等措施，提升板形控制，確保本鋼2300 mm線在軋制極限規(guī)格時軋制穩(wěn)定，擴(kuò)展品種鋼規(guī)格范圍。

(1) 升級加熱爐，使得加熱爐的燒鋼能力得到進(jìn)一步的提高，同時進(jìn)一步降低了煤氣單耗和氧化燒損，提高了加熱質(zhì)量。

表2 本鋼2300 mm線極限規(guī)格拓展表

攝影 楊 棟