1750 mm热轧产线板形控制能力的优化.pdf

2024年第1期新疆钢铁总第169期作者简介：石晓鑫，男，35岁，本科，轧钢工程师，新疆八一钢铁股份有限公司。E-mail：引言近些年国内工业中、上游企业发展迅速，其产品也逐渐向高质量、精做工和强性能的方向发展，使得下游工序对热轧板带产品的质量要求、精度要求、性能要求等不断提高。众所周知，衡量板带产品质量的主要标准是板带产品的几何尺寸、表面质量和综合力学性能。其中，板带产品的几何尺寸精度是由板带厚度和板带形状决定1。目前板厚控制精度已达到较稳定成熟的水平，其误差范围可控制在5m以内。但是，板带产品的板形控制技术尚未发展成熟，是当前钢铁行业热轧领域中备受关注的重要技术之一。板形控制作为板带产品诸多控制指标之一，可以有效减少或消除浪形等板形缺陷，不仅有利于提高热轧板带的平直度、减小其横向厚度差，还可有效改善后续板带冷轧过程中的板形质量。板形控制技术的核心是通过控制带钢宽度方向上有载荷分配的辊缝来控制带钢的断面形状，从而获得所需带钢的轮廓。因此，辊缝形状控制成为板形控制的关键，而辊缝的主要影响因素有辊形、工作辊磨损情况、轧制力和弯辊力等，由于轧机的轧制力控制范围和弯辊力控制范围一般为不变参数，使得对辊形和工作辊磨损情况的控制成为提高热轧机组板形控制能力的最主要方式。1750 mm热轧产线板形控制能力的优化石晓鑫，冯宇阳，李孝明（新疆八一钢铁股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830022）摘要：本文分析了八钢1750 mm热轧产线精轧机组原辊形配置方案的基本特点，并对粗轧机组轧辊的磨削精度进行了评价。研究发现，八钢1750 mm热轧产线精轧机组原辊形配置方案中上游机架正凸度的控制能力较弱，负凸度的控制能力过剩，导致上下游机架凸度控制能力的不协调，而粗轧机组轧辊的磨削程度较大，轧辊精度较低。因此，采用SmartCrown辊形对精轧机架的凸度控制范围进行优化，并使用科学合理的管控方案对轧辊运行工艺和管理流程、轧辊磨床工作精度、换辊周期和加工精度进行管控，显著提高了热轧产线板形控制能力和生产稳定性。关键词：热轧；产线；板形控制DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.003中图分类号：TG335文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0008-03Optimization of Shape Control Capability of 1750 mm Hot Rolling LineXiaoxin Shi,Yuyang Feng,Xiaoming Li(Xinjiang Bayi Iron and Steel Co.,Ltd.,Urumqi,Xinjiang 830022)Abstract:This paper analyzes the basic characteristics of the original roll shape configuration scheme of the finishing mill ofBayi Steels 1750 mm hot rolling production line,and evaluates the grinding accuracy of the roll of the roughing mill.The research found that the control ability of positive crown of the upstream stand in the original roll shape configuration scheme ofthe 1750 mm hot rolling line finishing mill of Bayi Iron and Steel Co.,Ltd.was weak,and the control ability of negative crownwas excessive,resulting in the disharmony of the control ability of the upstream and downstream stand crown,while the grinding degree of the rough mill roll was large,and the roll accuracy was low.Therefore,SmartCrown roll shape is used to optimizethe crown control range of the finishing mill stand,and the scientific and reasonable control scheme is used to control the rolloperation process and management process,roll grinder working accuracy,roll change cycle and processing accuracy,whichsignificantly improves the shape control ability and production stability of the hot rolling production line.Key words:hot rolling;production line;flatness control8新疆钢铁总第169期2024年第1期1精轧机凸度控制的优化1.1 原辊形配置方案分析热轧1750 mm生产线当前精轧的辊型配置方案原各个机架的凸度控制范围如图1所示。由图1可知，热轧原F1机架至F4机架的凸度控制范围一致，最大值均为 286 m，中间值均为 51 m，最小值均为-386 m；F4机架至F5机架凸度控制的最大值趋于平稳，由 286 m 增加至 288 m，中间值由 51 m减至0 m，而最小值控制范围减弱，由最小-386 m降至最小-288 m；F5机架至F6机架凸度控制范围基本稳定。热轧1750 mm产线当前精轧的辊型配置方案存在明显问题。首先，上游机架正凸度的控制能力较弱，而负凸度的控制能力又过剩，由此导致了上下游机架凸度控制能力的不协调。其次，当前精轧的辊型配置方案在轧制极薄规格带钢产品时，由于产品凸度对F1-F4的窜辊变化的敏感度不高，F5-F6机架的弯辊力较小时，极易使产品产生中间浪。最后，当前精轧的辊型配置方案在生产较厚规格产品时，由于上下游机架凸度控制能力的不协调，极易在下游机架产生双边浪。图1 原机架凸度控制范围1.2SmartCrown辊形简介SmartCrown辊形是一套基于CVC辊形技术开发出的辊形，其外形轮廓如图2所示。SmartCrown辊形技术原理与CVC辊形类似，通过横向窜动工作辊来调节在无载荷和有载荷情况下的辊缝形状，从而调整带钢板型。其形状可用公式（1）表示：R(x)=Asin(x-d)90D+Bx+C（1）公式（1）中，R(x)为工作辊位置轧辊半径；D为辊形使用长度（轧辊辊身长度）；A，B，C为设计常数；d为轧辊轴向移动距离；为相对于半个辊身长的轮廓角（形状角）。由公式（1）可知上、下辊辊形函数分别可用公式（2）、（3）表示：G上（x）=R(x-d)2（2）G下（x）=-R(x-d)2（3）由公式（1）、（2）和（3）可知SmartCrown辊缝为的辊缝形状可以表示为余弦函数，无载辊缝形状对应与余弦曲线定点区域的某一段。辊缝边缘位置对应于曲线上某个特定角度，形成形状角，通过精调形状角，可调节辊缝形状，改变板带凸度，有效防止带钢产生两肋波浪。图2 SmartCrown辊的外形轮廓1.3 辊形配置方案的优化研究表明，辊型配置应该遵循从上游到下游机架凸度控制范围逐渐由正凸度向负凸度变化的规律，或使所有上游机架(下游机架)使用正负凸度都较大的凸度控制范围的辊型，才能满足板形控制需要。根据上述原则，本课题组对热轧1750 mm产线精轧辊型配置方案进行了优化。首先，对F1-F4轧机采用 SmartCrown辊形，利用该辊形具有较大的凸度控制范围的特点，满足上游机架对正凸度的要求。其次，增加F5和F6轧辊的凸度控制范围，确保其具有较大的凸度控制能力。图3为采用SmartCrown辊优化后机架的凸度控制范围。由图3可知，F1至F4机架凸度控制范围趋于稳定；F4至F5机架凸度控制的最大值由634 m降至286 m，中间值由167 m降至51 m，最小值由-304 m降低至-386 m；F5至F6机架的凸度控制范围趋于稳定。与优化前辊型配置相比，F1至F4机架凸度控制的最大值由286 m提升至634 m，中间值由-51 m提升至167 m，最小值-386 m降至-304m；而F5至F6机架凸度控制的最大值基本不变，中间值由 0 m 提升至 51 m，最小值-288 m 降至-386 m。92024年第1期新疆钢铁总第169期由此可知，采用 SmartCrown 辊优化后的辊型配置方案与之前方案相比，在上游机架在正凸度控制能力明显提高的同时，降低了其过剩的负凸度控制能力，而下游机架的负凸度控制能力得到了有效提高，该辊型配置方案很好地解决了原方案上下游机架凸度控制能力不协调的问题，有效提高了精轧机组整体的板形控制能力。图3 优化后机架凸度控制范围2热轧粗轧工作辊精度的管控2.1 轧辊的磨削热轧1750 mm产线在正常生产过程中轧辊工作辊由于轧辊之间或轧辊与轧件之间的相对滑动和滚动作用，会导致轧辊发生磨损。根据工程力学中摩擦学原理可知圆柱体磨损量计算如公式（4）所示：Q=KPS（4）Q工作辊磨损量（mm）；K实测所得的磨损系数（mm2/kN）；P接触表面上的正压力(kN/mm2)；S轧辊在接触表面滚动或滑动的距离(mm)；由公式（4）可知当磨损系数K、接触表面上的的正压力P稳定的情况下，工作辊磨损量Q与轧辊在接触表面滚动或滑动的距离S成正比，随S的增大而增加。由此可知，热轧工作辊的磨损量是随轧制量的增加而增加的，而在工作辊与轧件的接触面上，工作辊的磨损会使接触面上压力分布发生改变，从而对辊缝凸度造成影响，直接影响了设备的板形控制能力。因此，采用适当的手段对轧辊的磨削量进行管控，以保障其服役时的高精度要求，是优化设备板形控制能力的重要环节。2.2 轧辊精度的管控针对上述粗轧机轧辊磨损严重的问题，本课题组首先采用优化轧辊运行工艺流程的方法对轧辊磨损精度进行管控，具体流程如下图4所示。由图4可知，本方案通过对新辊从服役到报废的整个过程实施管控，严格把控轧辊服役过程中车削、配辊和装辊等各步骤顺序，实现对工作辊精度的管控。另外，本课题组对粗轧工作辊的换辊周期及加工精度进行管控，具体管控参数如表1所示。图4 轧辊管控工艺流程示意图3结论（1）采用 SmartCrown 辊可有效优化精轧机架的凸度控制范围。将F1-F4改为SmartCrown辊型的同时，增加F5和F6轧辊的凸度，可确保精轧上下游机架凸度控制能力相对稳定，显著提高了热轧板带产品的凸度指标和生产的稳定性；（2）采用优化轧辊运行工艺和管理流程的方法对轧辊磨损精度进行管控，对轧辊磨床工作精度、换辊周期及加工精度进行管控，可有效提高了轧辊磨削精度；（3）优化精轧机组的凸度控制范围，并提高粗轧机组的轧辊精度，可以有效提高了热轧产线的板形控制能力。参考文献1 张明生.热轧板形控制技术的探讨与研究 D .东北大学，2016.轧辊名称粗轧工作辊粗轧支承辊加工方式磨磨换辊周期5万吨20万吨圆度30 m30 m圆柱度40 m/m40 m/m辊型精度40 m/m40 m/m表面粗糙度2.53.0 m1.21.6 m表1 换辊周期及加工精度进行管控表10