禹云龍

（天津太鋼天管不銹鋼有限公司，天津 300461）

0 引言

不銹鋼冷軋廠(chǎng)連續(xù)退火機(jī)組均設(shè)計(jì)出入口活套工段，以保證機(jī)組出入口工段出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠提供套量，保持退火酸洗工藝段速度穩(wěn)定運(yùn)行。因此帶鋼在活套內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，是銜接工藝工序與操作工序的重要部分，常規(guī)入口活套設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為225m/min，在此高速運(yùn)行下，帶鋼運(yùn)行發(fā)生跑偏概率較大。跑偏嚴(yán)重的情況下，會(huì)造成帶鋼邊部產(chǎn)生刮邊翹曲、斷帶等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)造成機(jī)組出現(xiàn)升降速的運(yùn)行問(wèn)題，影響機(jī)組生產(chǎn)產(chǎn)量。在影響活套跑偏的主要因素條件中，不銹鋼冷軋硬態(tài)基礎(chǔ)板型質(zhì)量是關(guān)鍵性因素，尤其針對(duì)1200～1350mm 寬幅帶鋼的生產(chǎn)，基礎(chǔ)板型良好對(duì)稱(chēng)顯得十分重要。因此深入研究板型質(zhì)量控制與活套跑偏的對(duì)應(yīng)性，有針對(duì)性改進(jìn)軋制工藝參數(shù)，已經(jīng)成為工藝質(zhì)量研究的專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)方向。

本文根據(jù)不同冷軋硬態(tài)板型對(duì)退火機(jī)組活套內(nèi)帶鋼跑偏影響的分析研究，明確了冷軋硬態(tài)板質(zhì)量最佳板型。通過(guò)對(duì)比不同工藝參數(shù)條件下的板型實(shí)物質(zhì)量，優(yōu)化了二十輥森吉米爾軋機(jī)一中間輥和后支撐輥的工藝控制參數(shù)，得到最優(yōu)實(shí)物板型的控制標(biāo)準(zhǔn)。

1 入口活套布置淺析

太鋼天管不銹鋼公司連續(xù)退火機(jī)組入口活套選用臥式活套設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度110 米，入口活套基本布置如圖1 所示?；钐撞捎昧鶎訋т撈戒?，可儲(chǔ)存帶鋼量將近700 米，為工藝段速度穩(wěn)定運(yùn)行提供充足保證。整體入口活套采用5 組糾偏裝置，分別位于帶鋼層與層之間的轉(zhuǎn)向處。5組糾偏裝置同時(shí)糾正帶鋼在活套的運(yùn)行跑偏情況，活套入口配置兩組糾偏輥，輥徑1000mm，出口配置三組糾偏輥，輥徑300mm。各機(jī)架小車(chē)上每層均配置傳動(dòng)托輥，活套小車(chē)配置3根傳動(dòng)導(dǎo)向輥。因此在單程110米的行程距離中，帶鋼自由運(yùn)行長(zhǎng)度較大，將會(huì)導(dǎo)致在活套每層之間的導(dǎo)向輥換向處跑偏量較大。如果此時(shí)運(yùn)行的帶鋼板型不良，雙側(cè)不對(duì)稱(chēng)，將會(huì)出現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中，越來(lái)越偏離中心線(xiàn)的情況。為了保證寬幅帶鋼的正常生產(chǎn)以及保護(hù)設(shè)備狀況，更應(yīng)保證來(lái)料帶鋼的良好板型，減少機(jī)組跑偏的壓力。同時(shí)良好的板型同時(shí)能夠延長(zhǎng)輥面的壽命以及降低更換頻率，減少設(shè)備維護(hù)損耗。

圖1 臥式入口活套基本布置

2 冷軋帶鋼跑偏機(jī)理分析

帶鋼在經(jīng)過(guò)冷軋退火機(jī)組入口活套時(shí)，主要與各種輥?zhàn)舆M(jìn)行接觸。從受力分析上看，當(dāng)帶鋼與輥?zhàn)咏佑|時(shí)受到的橫向擾動(dòng)力不大于輥?zhàn)优c帶鋼間的橫向靜摩擦力，帶鋼不會(huì)跑偏；當(dāng)橫向擾動(dòng)力大于輥?zhàn)优c帶鋼間的橫向靜摩擦力，帶鋼將會(huì)跑偏；當(dāng)橫向擾動(dòng)力又小于橫向靜摩擦力時(shí)，帶鋼跑偏停止并在新的中心線(xiàn)上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)[1]。帶鋼在運(yùn)動(dòng)中不產(chǎn)生跑偏的條件是帶鋼在運(yùn)行過(guò)程中受到的張力、重力的合力F 必須與輥?zhàn)拥闹行木€(xiàn)重合；同時(shí)帶鋼運(yùn)行趨勢(shì)為輥面切線(xiàn)。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，帶鋼跑偏受多重因素和條件影響，這里不過(guò)多論述。本文重點(diǎn)研究分析SUS304 不銹鋼冷軋硬態(tài)板型質(zhì)量對(duì)帶鋼在活套內(nèi)跑偏的影響[2]。

冷軋硬態(tài)基礎(chǔ)板型的影響。硬態(tài)基礎(chǔ)異常板型一般分為中浪、雙邊浪、單邊浪、塔型、帶鋼厚度不均等，其中單邊浪對(duì)帶鋼在運(yùn)行過(guò)程中跑偏影響最為嚴(yán)重，跑偏量與帶鋼浪邊程度、張力大小、活套套量大小有關(guān)。帶鋼跑偏主要是由于帶鋼兩側(cè)受力不均，所以即便是板型不好，只要帶鋼兩側(cè)受力均勻，同樣不會(huì)發(fā)生跑偏，而單邊浪缺陷基板的有浪邊一側(cè)帶鋼張力較小，張力及重力的合力F 偏移出輥系中心線(xiàn)，指向有浪邊的一側(cè)，導(dǎo)致帶鋼向浪邊測(cè)跑偏[3]。不同基礎(chǔ)異常板型的受力分析如圖2所示。

圖2 不同基礎(chǔ)異常板型的受力分析圖

3 冷軋硬態(tài)板型質(zhì)量控制

3.1 軋機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)介

太鋼天管不銹鋼公司不銹鋼冷軋硬態(tài)帶鋼均通過(guò)二十輥森吉米爾軋機(jī)軋制生產(chǎn)完成，帶鋼厚度范圍0.3～3.0mm，寬度范圍1200～1350mm 為主。軋機(jī)基本控制結(jié)構(gòu)采用封閉式控制，包括所有的軋輥、內(nèi)部部件及配件，以減小帶鋼的軋制厚度、提高平直度，保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品符合訂單合同要求。為保證下工序運(yùn)行平穩(wěn)以及成品板型質(zhì)量，要求帶鋼表面不允許存在輥印、劃傷和油斑等缺陷問(wèn)題。

二十輥軋機(jī)鏜孔內(nèi)的輥系包括上部10 個(gè)輥和下部10 個(gè)輥，形成兩個(gè)金字塔形，軋機(jī)輥系具體配置如圖3 所示。上部的第一中間輥和第二中間輥懸吊著，與支持部件總是保持接觸。后支撐輥配有偏心齒條，用于板型調(diào)整預(yù)設(shè)以及彌補(bǔ)輥系尺寸不足。輥系外側(cè)配置有4組刮油輥、2根板型輥以及2組X 射線(xiàn)測(cè)厚儀系統(tǒng)。二十輥軋機(jī)主要工作特點(diǎn)為：

圖3 軋機(jī)二十輥輥系簡(jiǎn)圖

（1）采用小直徑工作輥，變形區(qū)長(zhǎng)度小，可以軋制較薄的帶鋼。

（2）采用整體式牌坊，軋機(jī)剛度大。

（3）板形輥、第1 中間輥竄輥和后支撐輥凸度調(diào)節(jié)聯(lián)合作用，可以得到優(yōu)良板形。

（4）具備厚度控制AGC、板型控制AFC、帶鋼張力控制和CPC 控制系統(tǒng)。本文中所論述的冷軋硬態(tài)板型質(zhì)量主要通過(guò)AFC 系統(tǒng)控制。軋機(jī)操作人員根據(jù)板型輥反映的板型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，達(dá)到目標(biāo)曲線(xiàn)控制。

（5）配備軋制油循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)。

3.2 二十輥森吉米爾軋機(jī)板型質(zhì)量控制

在本套軋機(jī)板型控制系統(tǒng)中，一中間輥和后支撐輥調(diào)節(jié)起到關(guān)鍵性作用。

3.2.1 軋機(jī)一中間輥

在冷軋硬態(tài)板的軋制過(guò)程中，帶鋼中間位置的軋制抗力比兩邊部的要大很多。在整個(gè)帶鋼寬度上相同的軋制力會(huì)導(dǎo)致邊浪，由于材料的加工硬化，這種現(xiàn)象在每一個(gè)道次會(huì)變得更加的明顯。軋機(jī)四根一中間輥在起到支撐工作輥?zhàn)饔玫幕A(chǔ)上，輥身端部呈錐形，且能夠?qū)崿F(xiàn)軸向竄動(dòng)，將受控制的軋制力傳遞到帶鋼邊部，用于控制帶鋼寬度方向兩邊部的板型質(zhì)量，同時(shí)也能夠避免兩邊部軋制力過(guò)大造成帶鋼出現(xiàn)抽印甚至斷帶的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 軋機(jī)后支撐輥

軋機(jī)后支撐部分共計(jì)配置8 根輥，軸承裝在軸上，通過(guò)不同的輥?zhàn)訅合略O(shè)定、軋制線(xiàn)調(diào)整和凸度調(diào)整，可以影響工作輥之間的輥縫，相應(yīng)的來(lái)調(diào)整軋制線(xiàn)或軋制力。上半部分中間兩根后支撐輥分別完成凸度調(diào)節(jié)和液壓壓下，另外六根輥用于補(bǔ)償輥?zhàn)幽p和軋制線(xiàn)調(diào)節(jié)。一方面可以實(shí)現(xiàn)修正帶鋼寬度上的局部壓力來(lái)補(bǔ)償輥形變化或板型變化，另一方面當(dāng)帶鋼存在楔形情況時(shí)可以輔助調(diào)整軋制線(xiàn)位置。

3.2.3 軋機(jī)板型質(zhì)量控制對(duì)比分析

在實(shí)際軋制生產(chǎn)過(guò)程中，尤其針對(duì)1.5～3.0mm厚度范圍的寬不銹鋼卷，常常會(huì)出現(xiàn)板型控制不良的情況，由于軋制控制采用大張力的方式，在張力狀態(tài)下，往往看不出來(lái)明顯的邊浪問(wèn)題。但是當(dāng)不銹鋼卷到達(dá)下工序冷軋退火機(jī)組時(shí)，整卷展開(kāi)后，會(huì)顯現(xiàn)明顯的邊浪情況，在活套中運(yùn)行時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)跑偏的問(wèn)題。

現(xiàn)針對(duì)具體軋制工藝參數(shù)以及實(shí)物板型情況進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)以5.0mm 厚SUS304 不銹鋼熱軋卷為原料，軋制成2.5mm 厚冷軋硬態(tài)板，軋制變形率為50%。本次實(shí)驗(yàn)所采用的原料均為投用破鱗機(jī)處理的NO.1 表面白皮卷，鐮刀彎滿(mǎn)足每2m長(zhǎng)度范圍內(nèi)≤4mm標(biāo)準(zhǔn)要求，浪形高度≤寬度的2%，無(wú)楔形異常情況。實(shí)驗(yàn)分三種工藝參數(shù)設(shè)置條件進(jìn)行：一中間位置、后支撐下齒條位置固定，試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比如表1 所示；一中間位置、后支撐上齒條位置固定，試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比如表2 所示；后支撐上、下齒條位置固定，試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比如表3所示；

表1

表2

表3

上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，經(jīng)過(guò)對(duì)比不同工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)條件下板型情況，一中間、后支撐輥的對(duì)稱(chēng)條件為影響最終實(shí)物板型質(zhì)量的主要因素。

4 冷軋硬態(tài)板型對(duì)跑偏效果影響

在不銹鋼冷板退火酸洗機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中，帶鋼在入口活套的運(yùn)行穩(wěn)定性尤其重要?，F(xiàn)針對(duì)冷軋硬態(tài)實(shí)物板型質(zhì)量，對(duì)應(yīng)跑偏情況進(jìn)行分析。機(jī)組運(yùn)行條件為：活套量控制在40～70%，運(yùn)行速度最大225m/min，觀(guān)察不同板型下跑偏趨勢(shì)，通過(guò)記錄帶鋼在三個(gè)不同位置的糾偏輥輥面跑偏量，來(lái)評(píng)價(jià)影響效果。糾偏控制系統(tǒng)中，當(dāng)跑偏量超過(guò)90mm時(shí)，速度降速至50m/min；當(dāng)跑偏量超過(guò)110mm 時(shí)，速度降速至0m/min，機(jī)組停機(jī)。

由表4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，只要是雙側(cè)對(duì)稱(chēng)的冷軋硬態(tài)板型，帶鋼在活套糾偏輥位置跑偏量整體偏小，平整和雙邊浪的板型最優(yōu)；存在中浪和1/4浪時(shí)，跑偏量會(huì)有所增大；當(dāng)出現(xiàn)雙側(cè)不對(duì)稱(chēng)的冷軋硬態(tài)板型時(shí)，跑偏增加效果明顯，會(huì)觸發(fā)糾偏報(bào)警，導(dǎo)致機(jī)組降速甚至停機(jī)；單邊浪的雙側(cè)不對(duì)稱(chēng)板型尤為嚴(yán)重，可能會(huì)造成帶鋼刮邊、損傷設(shè)備的情況出現(xiàn)，此類(lèi)板型需作為質(zhì)量控制重點(diǎn)，嚴(yán)格把控作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 不同冷軋硬態(tài)板型對(duì)跑偏量的影響

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了不銹鋼冷軋硬態(tài)帶鋼在連續(xù)退火機(jī)組出入口活套工段跑偏的原因和影響因素，通過(guò)對(duì)軋制工藝參數(shù)與實(shí)物板型情況的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了二十輥森吉米爾軋機(jī)一中間、后支撐輥的工藝控制參數(shù)，得到最優(yōu)實(shí)物板型標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)深入研究不銹鋼不同冷軋硬態(tài)板型對(duì)退火機(jī)組活套跑偏量的影響，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)對(duì)稱(chēng)的硬態(tài)板型能夠?qū)崿F(xiàn)冷軋退火機(jī)組活套內(nèi)帶鋼穩(wěn)定運(yùn)行，在保證質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)組產(chǎn)能最大化。而單邊浪的雙側(cè)不對(duì)稱(chēng)板型跑偏最為嚴(yán)重，會(huì)造成帶鋼刮傷和設(shè)備損毀，應(yīng)嚴(yán)格控制此類(lèi)板型出現(xiàn)。