19R59.提高热带钢凸度的理论与工业实验研究-RAL夏小明

2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳112提高热带钢凸度的理论与工业实验研究夏小明1,2，邸洪双1，谭耘宇2，卞皓2(1．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳；2．宝钢集团梅山钢铁公司，南京)摘要：热带钢凸度是板形的一项重要指标，梅钢1422轧线经2次技改后，产品档次有了明显提高，但在生产供冷轧料时，存在计划中尾部带钢凸度偏小，头部存在中间浪、前段机架出口有中间浪或双边浪及板形模型不能正常工作的问题。本文介绍通过精轧末架CVC辊型的工业试验与成功应用，有效解决了上述问题。关键词：带钢凸度；CVC辊型；窜辊；弯辊TheoreticalandExperimentalStudytoImprovetheProfileofHotStripSteelXIAOXiaoming1,2，DIHongshuang1，TANYunyu2，BIANHao2（1.TheStateKeyLabofRollingandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyang；2.MeishanIron&SteelCorp.,BaoshanIron&SteelGroupCop.,Nanjing)Abstract：Hotstripprofileisanimportantindex.ProductqualityfromMeishanIron&SteelCo.hasanobviousadvancebytwotechnicalrenovation,Butthereislittlestripprofile,headcentrebuckle,exitwavebuckleorcentrebucklefromthefirsttothethirdfinishmill&SSUmodulecannotworkproperlyduringthesecondhalfrollingschedule.thisscheduleisforcold-rolling.theseproblemsaresolvedeffectivelybythefinalstandCVCtype.Keywords：stripprofile；CVCrolltype；shiftingroll；bendingroll1前言梅钢热轧精轧由7个机架组成，其中F0是2006年7月改造后替换了原F0轧机(又称中间机架)，该轧机为全液压压下轧机，工作辊弯辊力昀大240t，与F1～F6相同，F1～F3为CVC辊型，F4～F6为平辊窜辊，目前生产的产品中约70%为供冷轧板，图1是现梅钢热轧工艺布置图。F0F1F2F3F4HSBF5CB(新增)F6图1梅钢热轧精轧区域布置图Fig.1FMlayoutfigureofMeishanHotStripMill梅钢热轧板形控制系统包括上文中提到的F1～F3CVC窜辊、F4～F6的平辊窜辊、F0～F6的强力弯辊系统、相应检测仪表(凸度仪与平直度仪)以及软件(板形设定及控制模型)，工艺设计的策略是：前段机架（F0～F3）控制带钢凸度，后段机架（F4～F6）控制带钢平直度，因此F1～F3采用CVC2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳113窜辊，F0预留了CVC窜辊功能，而F4～F6采用平辊窜辊。2存在的问题2.1带钢凸度偏小问题板形控制系统的增加为梅钢热轧产品质量上台阶提供了平台，但随着产品档次的提升，供冷轧料大凸度要求愈加强烈，而过去梅钢产品的致命弱点就是带钢凸度偏小，大部分达不到目标值，有的小于10　m，严重时为负凸度，尤其是在一个轧制计划的中尾部更为突出，图2为带钢凸度偏小、横断面形状为非平滑的抛物线，冷轧轧制时易出现局部高点的较典型的带钢横断面图。2.2模型控制的问题GE板形模型的控制思想是平直度优先，在平直度保证的前提下，带钢实际凸度才有可能达到PDI目标凸度；如果平直度不能保证，例如在一个轧制计划的中尾部（即单块钢头部）出现中浪时，板形模型的设定结果通常是：末架弯辊力接近于下限临界值（20t附近），而F1～F3的窜辊位置此时都在正极限，有时还出现交错窜的情况，这样在精轧的前段轧机出口易产生中浪或双边浪，轧制薄规格穿带时就导致废钢。图2供冷轧料带钢横断面图Fig.2hotstripforcoldrollingtransectfigure另外板形模型中FltVrn的自适应调整量往往会达到-1000(见图3)，说明模型此时已无法正常工作，不能通过自适应来调整带钢平直度与凸度，F4～F6弯辊力波动大，会变得反复无常，由于F6弯辊力一直在下极限位置，此时要想消除中浪，须进一步减小F6弯辊力，而F6已无任何调节余量，L1的AFC也无法正常工作，尽管操作工增加了弯辊甚至窜辊的干预量，但仍无济于事。flatness[strain]([-],kN)-0.00400-0.00300-0.00200-0.001000.000000.001000.002000.003000.004001214161-1000-50005001000HDmeafltFltVrn图3实测带钢头部平直度与FltVrn值Fig.3HeadflatnessandFltVrnvalueofmeasurementstrip3CVC辊型试验2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳114根据带钢获得良好平直度的轧制理论：在轧制带材时，产生的翘曲或波浪是由于沿带钢宽向的不均匀延伸所致，延伸与道次压下中的板凸度变化直接相关，可用如下公式表示：2211CChhδ−＝(1)式中:δ—带钢比例凸度变化；C1、C2—分别为入口和出口的带钢凸度；h1、h2—分别为入口和出口的带钢厚度。带钢在精轧各道次中产生的比例凸度变化愈小愈好，理想状态下昀好为0。当δ＜0时，带钢多趋向于出现边浪；反之，当δ＞0时，带钢趋向于出现中浪。但是，由于有内应力存在，只要比例凸度变化值在一定的范围内，带钢的平直度就不会被破坏，这一凸度范围称作平直度死区。根据梅钢生产时如上所述的板形情况以及板形模型的设定情况，因在轧制计划的中尾部末架出口常出现中间浪，由此判定δ＞0，即带钢在精轧前段机架出口的凸度大，后段机架出口的凸度小，且后段机架设备的带钢凸度控制能力已达到极限，因此只有从辊型着手，由于梅钢1422热轧F4～F6采用平辊时，已经试验过不同凹度的原始辊型，但问题一直未得到根本解决，而要完全按西马克提供的F1～F3的CVC辊型来替代，工作辊窜辊范围就会很小，影响轧辊的均匀磨损、同宽轧制公里数以及带钢的平直度，因此又与东北大学合作开发出F4～F6CVC辊型曲线方程，并进行了如下工业试验。3.1F6CVC辊型第一次试验3.1.1第一次试验结果由于精轧末架轧机能力对成品带钢凸度影响较大，同时因数控磨床能力不足，因此仅在F6机架上进行CVC辊型试验。第一次试验生产产品的平直度、凸度、F6机架的窜辊情况及弯辊力如图4、5、6、7。flatness[strain]([-],kN)-0.00400-0.00300-0.00200-0.001000.000000.001000.002000.003000.00400121416181-1000-50005001000HDmeafltFltVrn图4带钢实测平直度曲线图Fig.4FiguretomeasuredflatnessandFltVrnvalueProfiles(mm)-0.0100.010.020.030.040.050.06121416181sfb40prfPDI-Prf图5带钢目标凸度与实际凸度情况Fig.5Controlconditionofstriptargetandpracticeprofile2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳115FeedbackF4-F5-F6ShiftPosition-100-50050100147101316192225283134374043464952555861646770737679828502468101214F-shft4F-shft5F-shft6shftauto6图6F4～F6工作辊窜辊位置Fig.6ShiftingpositionofF4～F6workrollFeedbackBending05001000150020001471013161922252831343740434649525558616467707376798285F-bnd4F-bnd5F-bnd6图7F4～F6弯辊力反馈值Fig.7BendingforcefeedbackofF4～F6由以上四图可看出：(1)图4表明计划内带钢除一块钢有中浪(达到-300I)外，其余带钢平直度均接近于0，比较理想；(2)图5表明计划内带钢实际凸度除计划过渡中与计划末端共十多块钢凸度达不到目标值外，其余都能达到目标值；(3)图6表明：因F4、F5为平辊窜辊，它们是交错、对称性窜动，而F6工作辊在计划的前20块并未窜动，后发现F6CVC辊在板形模型的配置文件中将CVC辊的窜动量设为零。另外，F6在计划的中部便窜到-95mm的极限位置且一直保持到本计划结束；(4)图7表明：F4～F6弯辊力昀大在150吨之内，但F4、F6仍到昀小弯辊力20t。3.1.2简要分析(1)从第一次试验结果看，F6工作辊使用CVC辊型后，整个计划的带钢平直度未出现异常，与F6使用平辊时没有多大区别，板形模型中的FltVrn在计划的末尾才到-1000，而使用平辊常常在一个计划尚未结束时便出现-1000，即对SSU模型而言，已达到调节的极限。另外从F6的弯辊力在第63块钢时便出现下限20吨也可看出此时FltVrn往下走的趋势；(2)带钢凸度在计划的前端4块钢与计划的末尾十几块钢未达到PDI目标值，这与计划开始F6CVC辊未正常窜动以及在计划的末尾由于F6工作辊不能正常窜、呆在-95mm的位置不动、导致F6弯辊力到昀小值(20t)无调节余量有关，正因如此，模型为保证带钢平直度，又导致F1～F3工作辊往正向窜，这样虽然保住了平直度，但牺牲了带钢的凸度；(3)与F6工作辊使用平辊相比，虽然整个计划的带钢凸度有所改善，但仍存在某些钢卷的带钢凸度不达标的问题，通过分析：由于F6工作辊较早窜到负极限位置，认为F6CVC辊型设计的昀大凹度偏小，但由于在该计划的一开始F6工作辊未正常窜，是否与此有关，因此昀后决定，暂时保持F6辊型，试验第二次。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳116另外，第二次试验结果与第一次相近：带钢平直度比第一次有改善，但计划尾部带钢凸度并未达到目标值，这与F6CVC辊型设计的昀大昀小凸度有关；F6工作辊在计划的前期就窜到负极限位置，虽然计划尾部带钢凸度比第一次（10　m附近）大，达20　m，但仍未达到目标值30　m，说明F6配置的CVC辊型凹度仍小，因此有必要进行第三次工业试验。3.2F6CVC辊型第三次试验3.2.1第三次试验结果第三次试验在前2次的基础上，对CVC辊型范围进行了修改，第三次试验生产产品的平直度、凸度、F6机架的窜辊情况及弯辊力如图8、9、10、11。flatness[strain]([-],kN)-0.00400-0.00300-0.00200-0.001000.000000.001000.002000.003000.004001214161-1000-50005001000HDmeafltFltVrn图8带钢平直度曲线与FltVrn参数图Fig.8FiguretomeasuredflatnessandFltVrnvalueProfiles(mm)0.00E+001.00E-022.00E-023.00E-024.00E-025.00E-026.00E-027.00E-021214161sfb40prfPDI-Prf图9带钢目标凸度与实际凸度情况Fig.9ControlconditionofstriptargetandpracticeprofileFeedbackF4