分享：本钢1780热连轧薄规格花纹板的生产实践

花纹板（图1）具有美观，防滑效果好，易于清理等特点，广泛应用于建筑、运输、机械制造、造船、公共场所等领域[1]，在标准GB/T 709—2006热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差中有多种规格，其厚度为1.5~12.7 mm。热连轧机轧制是生产花纹板的主要工序，衡量热轧花纹板产品最主要的质量指标为豆高和板形，热轧薄规格花纹板的一个主要难点是板形质量的控制（末机架负荷分配与辊型的合理匹配、过程控制的优化），同时要保证厚度及豆高质量。国内大多热轧厂能轧制最薄2.5 mm厚度规格的花纹板[2]，目前厚度小于2.0 mm规格的花纹板有着广阔的市场，轧制2.0 mm厚度以下的花纹板已经成为各厂提高利润的一个主要产品。

1.   轧制薄规格扁豆形花纹板的主要工作

相对平板而言，轧制花纹板时末机架需要增加一定的负荷分配，保证末机架一定的压下率，从而保证豆高要求。根据我厂1780生产线轧制厚2.5 mm以上花纹板的经验，末机架负荷分配的增加导致末机架轧制力增加很大，甚至大于上游机架的轧制力，在辊型配备不合理的情况下，会出现末机架弯辊力极限，导致严重的板形质量问题。同时薄材花纹板在末机架出口容易出现翻头，带钢表面带水导致仪表测量失真，层流冷却控制温度偏低等问题。

为了解决1.8 mm薄规格花纹板轧制的板形及厚度等质量问题，我厂重点从辊型配置、精轧机组负荷分配、轧制计划安排、温度制度、板形控制、改善精轧出口测量环境、层流冷却喷水方式、优化设定计算及自学习等几个方面着手，解决了1.8 mm厚花纹板的板形问题，并保证基板厚度和豆高要求。详细内容如下：

1.1   生产工艺过程

热连轧薄规格（厚度≤1.8 mm、宽度≤1250 mm）花纹板的主要生产工艺过程简述如下：

板坯冷装→加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱→高压水除鳞→精轧→层流冷却→卷取→打捆→入库。

温度制度是生产工艺过程中的重中之重，影响整个生产过程的稳定性及产品质量。考虑薄规格轧制力较大，特别是花纹板末机架负荷分配增加后，末机架的轧制力会更大，不利于安全穿带及板形控制，所以应尽可能地提高精轧开轧温度，我厂最终确定的薄规格花纹板的温度制度如下：

1） 板坯加热炉出炉温度：≥1250 °C。

2） 粗轧出口温度：1100 °C（±15 °C）。

3） 精轧入口温度：1040 °C（±15 °C）。

4） 精轧出口目标温度：870 °C（±20 °C）。

5） 卷取入口目标温度（层流冷却控制目标温度）：620 °C（±20 °C）。

6） 使用热卷箱：改善带钢头尾温差及全长温度波动，减少带钢温降，有助于除鳞。

7） 关闭末两组机架间带钢冷却水，增加安全穿带的稳定性。

1.2   末机架辊型配置的确定

由于花纹辊表面不光滑，花纹板与轧辊之间的摩擦较大，不利于带钢脱离轧辊，易发生轧件缠辊现象而导致重大的生产事故。根据花纹辊的特殊需求，确定末机架的辊型方案如下:

上工作辊：正凸度花纹辊（工作辊曲线为正弦三角函数曲线），凸度值为+0.05 mm，新辊槽深为2.8~3.0 mm。花纹辊的正凸度值有利于解决F7大负荷导致的边部与中心处豆高不一致问题，上辊花纹辊有利于花纹板利用自身重力脱离花纹辊。

下工作辊：负凸度辊（工作辊曲线为正弦三角函数曲线），凸度值为−0.18 mm，负凸度辊解决了末机架弯辊力负极限问题，并增强了薄材轧制的稳定性。

该工作辊配型的空载辊缝见图2。生产实践证明该辊型有利于缓解F7弯辊力极限问题，有利于花纹板脱离花纹辊，同时增加了薄规格花纹板轧制的稳定性。

1.3   精轧末机架负荷分配值确定

花纹板的花纹高度是评价花纹板质量好坏的主要指标之一[3]。花纹板的负荷分配与平辊的负荷分配不同。根据花纹板的特殊工艺需求，在二级模型钢种家族表中，将花纹板设置为一个独立的钢种家族，并根据其不同的厚度级别给定末机架的负荷分配值。

末机架负荷分配的给定值是在花纹辊配型及保证末机架压下量的基础上，通过大量的模拟计算给定初始值。经过试轧后的薄材花纹板的豆高及板形等相关实测值，证实了轧制薄规格花纹板时给定的F7负荷分配值是合理的，见表1。

1.4   精轧花纹板零调模式添加

在精轧轧制前需要对轧机辊缝进行标定，按常规的轧辊辊缝标定的压力15000 kN，花纹辊经常出现裂纹等问题，花纹辊一般选用末期辊，辊径比较小，经过刻槽加工后，表面张力变小，表面经受过大的压力时易造成裂纹。因此特开发了花纹辊标定模式，当操作人员在一级画面勾选花纹板轧制模式时，一级程序识别出花纹板轧制模式后，将辊缝标定的零调压力调整为10000 kN。花纹板零调裂纹问题有了较大改善。

1.5   机架间间隙消除

在轧制薄规格时，穿带速度与轧制速度较高，穿带不稳造成废钢，甩尾造成刮撕的几率比较大，尤其是薄规格花纹板对轧制的稳定性要求较高[4]，因此需对轧机的稳定性进行监控。轧机的刚度对轧制的稳定性影响较大。轧机的刚度会随着固定块、移动块的磨损而降低，轧机刚度的降低对带钢的厚度、板形产生不利影响，而轧机两侧刚度不同则造成带钢跑偏而产生浪形及甩尾问题。造成机架刚度降低的主要原因是机架间的间隙，解决此问题首先对各个机架的刚度及机架间的间隙进行测量，对不符合要求的机架，采取更换固定块和移动快，或增加垫片的方式恢复轧机牌坊精度。对轧机刚度的保证率要求不低于95%，两侧间隙差不大于0.3 mm。通过对机架间间隙进行维护，轧机稳定性逐渐提高，故障率明显降低，从而为薄规格轧制提供设备条件。

1.6   花纹板的板形控制

开卷后发现薄规格花纹板有较大的双边浪，而实际精轧出口板形良好。分析浪形产生的原因是在层冷区域，由于花纹板表面存在大量凸起，表层水在层冷区域不易吹扫干净，导致带钢横向冷却速度不均匀。带钢长度方向的热应力由于带钢进入冷水区，随着温度的下降、速率的增加而急剧增大。带钢的中部及边部产生的温度差导致带钢中部受拉、边部受压的残余应力的分布模式，导致带钢的板形朝着边浪的方向变化。

微中浪轧制不需要对设备、工艺进行改造，是比较经济的调节手段。采取微中浪轧制策略，对各个规格的平直度目标值进行分档，实现不同的厚度采取不同平直度目标值控制。头部微中浪控制是在板形模型预设定时自动增加平直度补偿值，该值在模型中按照一定的算法分别计算出F7弯辊力增加数值、F6弯辊力减小数值的大小，实现对带钢平直度设定的修正。对2.0 mm厚度以下花纹板进行微中浪控制，微中浪的控制目标值设定为−10 I（1 I=10−5）。采用微中浪控制以后，开卷后带钢的双边浪形问题有明显改善。

1.7   轧制计划安排

通常将花纹板的轧制计划安排在工作辊或支撑辊的轧制末期进行轧制，但轧制1.8 mm厚度以下的花纹板时，板形问题会比较突出，甚至会导致堆钢事故的发生。因此，我厂将1.8 mm厚度规格以下的花纹板安排在工作轧辊轧制周期的中前期，保证轧制过程的稳定性及板形、厚度等产品质量。

1.8   层流冷却喷水方式

层流冷却上喷水量大，花纹板上表面有存水现象，会导致卷取入口高温计的测量值偏低，影响层流冷却反馈控制系统的控制精度。我厂采取了前段主冷、下喷水比例大于上喷水比例（上喷水约为下喷水量的75%）的方式，解决了花纹板上表面带水导致的测量、控制问题，提高了花纹板温度的控制精度。

另外，将精轧出口带钢表面的吹扫风装置改为高压吹扫水装置，增加了的带钢表面的吹扫能力，防止花纹板上表面带水导致精轧出口仪表（厚度、温度、板形）的测量失真。

1.9   二级模型设定及自学习

花纹板作为一个独立的钢种家族存在于我厂1780生产线的模型表中，模型表内的长、中期学习值直接影响二级模型设定计算精度。我们在参照相同规格的平板轧制数据的基础上，优化了花纹板模型表内的参数。

在增加末机架负荷分配的同时，优化二级模型末机架的变形抗力系数，提高大负荷下的轧制力设定计算的精度，优化平直度、凸度的自学习值等措施保证了厚度及板形的产品质量。增大卷取张力的设定计算值，保证了钢卷的卷形质量，避免了松卷、塔形等问题。

2.   轧制薄规格花纹板的实际应用结果

在实际生产中，我厂将1.8 mm厚花纹板轧制计划安排在轧制周期的中期，一级、二级各项控制功能正常投用。F7的负荷分配为0.53（比平板轧制增加了0.1），压下率为18%，花纹板的豆高为0.40~0.42 mm，超过基板厚度的20%，满足国家标准。

由于对二级模型内部参数的处理，使厚度、板形均较好，生产过程较为顺利，可确保批量生产。实际轧制钢卷的设定计算数据及实测数据曲线见表2和图3

图3分别是1.8 mm×1250 mm规格花纹板精轧厚度差、轧制温度差、卷曲温度、宽度差、平直度差、凸度差。图中上、下虚线是公差带，可见带钢各个指标都在公差的要求范围内。

3.   结束语

根据我厂设备、生产工艺过程的实际情况，结合薄规格花纹板末机架大负荷、板形问题突出的板型特点，通过优化温度制度、辊型配置、末机架负荷分配、轧制计划安排以及改善精轧出口仪表测量环境等措施，成功轧制了薄规格（厚度1.8 mm、宽度1250 mm）的扁豆形花纹板。实践证明该薄规格花纹板生产方法可较好地保证轧制过程稳定性和产品质量，我厂每年生产厚1.8 mm薄规格花纹板3万t左右，按每吨较相同规格普板增加利润500元计算，每年为企业增加效益1500万元以上，具有显著的经济效益。

参考文献

[1]向阳. 扁豆形花纹板轧制工艺研究. 四川冶金,2003(4):19

[2]张国河. 薄规格花纹板试轧与工艺改进. 中国冶金,2008(11):30doi: 10.3969/j.issn.1006-9356.2008.11.007

[3]董跃星. 薄规格花纹板生产关键技术. 金属世界,2017(1):53doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2017.01.13

[4]周海峰,邢俊芳,周景鑫. 1. 4 mm花纹板生产工艺的开发与优化. 河北冶金,2015(3):52

文章来源——金属世界