热连轧厚规格带钢轧制及卷取工艺改进

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7【一。热连轧厚规格带钢轧制及卷取工艺改进● 胡铎蔡正 循’一 _(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳，100 ) 106

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摘

要

通过对热连轧厚规格带钢【&vn≥1 a )轧糊及卷取工艺的研究，找出了废钢产生的原

因.通过合理设定计算卷取机参数，增大精轧机组人口厚度，降低终轧温度 .改进厚规格带钢层泷玲却控制模型，建立了合理的工艺规程，使废钢率由 2 1%降至 1 2%。 .0 9 6 1

关词垫曼。 l,改 (节蕾鱼望 竺进耱艺’ fI PROVEM ENT ' M ON RO LLI NG AND CO I NG LI PRO CESS OF THI CK TRI N oT TAND EM S P I H RoL NG LILu Che Hu n o Ca ng Xa du iZhe ng

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i r vn c n r l mp o i g o to mo e f o o i g a i n l r c s sa d r s r et b l e T e ae f d l o l .r t a o e s t r

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Ke o d h ttn e rlig hc ti te,rllgprcs,c in,i r vme t y W rs o a d m ol,t ik srp sel o l o es o l g mp o e n n n i

1前言厚规格带钢是畅销的高附加值热轧产

第一次弹塑性弯曲变形和助卷辊的第二次弹塑性弯曲变形，其中夹送辊起主要作用。如果带钢经变形后头部弯曲半径过太或过小，

品。但是，随着带钢厚度的增加，将出现与薄规格带钢不同的一些特点，如变形不深透、厚度方向存在较大温度梯度，头部温度

可能导致在助卷辊或成形导板处发生卡钢，造成带钢卷废。因此，合理地设定卷取机参数是防止厚规格带钢废钢的主要手段利用工业摄像机对整个厚规格带钢的卷取过程进行现场录像，从中可清楚地看到，带钢经夹送辊变形后，弯曲半径很大， 头部平直，卷取主要靠助卷辊的弯曲变形。 因此，在原有卷取机参数设定条件下，未充分发挥夹送辊对带钢的弯曲变形作用，很容易在卷取机内造成卡钢。2 精轧机组中带钢产生弯头 _ 2

低和卷曲时弯曲困难等。由于目前厚规格带钢轧制及卷取工艺与薄规格带钢基本相同， 因此废钢现象较严重。而且厚规格带钢废钢处理困难，处理时间长，直接影响轧机作业率和轧线正常生产。所以，进行厚规格带钢轧制及卷取工艺研究是非常必要的。

2造成厚带废品的原因21卷取机参数不合理 . 带钢头部进人卷取机时，需经夹送辊的收稿日期：1 7 0 7 9—1—2 9收修改稿日期： 1 8—5 9—5 9吕程：男 .孤博士研究生， ( )3 957位4 8 17 . 车文作者还有

东北大学的王国栋刘相华，宝山钢铁公司的解

旗

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钢

19 . 98

在精轧机组 .有时会发生带钢上弯或下翘，形成弯头。如果带钢在 F 1出口产生严

重弯头，头部不能进入 F,造成精轧废 2将钢；如果在最后一个活动机架的出

口带钢弯头现象严重，则不利于卷取 .也易造成卷取废钢。另外，弯头还会导致设备损坏，严重影响生产。在精轧机组，厚规格带钢形成弯头的主要原因是负荷分配不当，轧制时总压下量较小，厚度方向变形不均甚至不深透。 为了防止出现严重的弯头现象，一般在生产中 F、F机架空过，但 Fl F 6 7 5机架仍有弯头现象产生。图 1上夹进辊受力分析1上夹进辊 .2下夹进辊； 3带钢一 -一一

轴承垂直摩擦力/N; k—

23带钢头部温度偏低 _ 通过对厚规格带钢实测数据分析发现， 带铜头部温度偏低，变形抗力增大，因而对

—

轴承对上夹送辊水平作用力 N; 带钢与上夹送辊之间的摩攘系数；

G——上夹送辊重量。——

带钢卷取不利，尽管提高了某些厚规格带钢的头部目标卷取温度，但实际生产中温度偏低的情况仍然存在，这说明层流冷却模型中带锕头部的设定精度不佳。由于带钢头部与

—

—

轴承与上夹送辊之间的摩擦系数；上下夹送辊偏移角。。 )

—

—

因此，带钢所受外力矩为：M=, 【 ma+ r ( -os )劝 N r s I ( I o￣+ () 5

其它部分的状态不同 .在层流冷却数学模型中是以不同的遗传系数加以区分的。带钢头部的遗传系数是否能真实、垒面地反映头部的状态将决定头部的温度设定精度。通过对层流冷却数学模型的分析，发现模型中后计算部分确定带钢头部遗传系数时计算与继承没有明确的因果关系，因而造成连续多块带

式中 r一下夹送辊半径肺s——上下夹送辊辊缝/ m。 m 卷取时，带钢表层已经进人塑性区，因

此需按弹塑性弯曲变形计算。其应力分布如图 2所示。

钢的头部温度偏低。 3工艺改进措施 3l夹进辊压力设定计算， 带锕头部进入卷取机时，上夹送辊受力分析如图 1所示。垂直方向： 水平方向：= ‘

图 2带锕应力分布

= o+F —G 。s Fs +F R () 1(】 3 () 4

带钢内部的弯曲力矩为：

= i— () s m ∞s 2

M曲扛 +J J∽∞R =r ∽ y。 h H () 6

式中 6——带钢宽度

——

式中

——上夹进辊压紧气缸压力，N: k F一带钢对上夹送辊作用力/ k——

带钢厚度

h——带钢弹性层厚度——

上夹送辊与带钢之间摩擦力

距中性层距离/ mm;

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第 5期l

吕

程等：热连轧厚规格带钢轧制及卷取工艺改造

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∽——弹性区应力 N - ml; l f

曲时，外力矩和内力矩之间达到平衡，即 M=M在已知带钢厚度、宽度、屈服强

口2——塑性 I￣/N mm~,采∽ XE k用线性强化关系的应力应变模型，如图 3所示

度和强化系数条件下，利用上述计算，由带钢弯曲半径可求出所需压紧气缸压力。 厚规格带钢卷取时，根据测量仪表实测值、材料特性以及目标弯曲半径 .设定夹进辊压紧气缸的压力。这样，可以充分发挥夹送辊的作用，使带钢实现顺利卷取。例如， 厚度为 l 8的带钢原有夹迭辊压力为 81mm 09MP,通过新的设定计算，夹送辊压力 . 5 R

采

倒

应重‘

为 1 7 a使带钢头部的弯曲形状得到改 . MP, 0进。 () 7 () 8

图 3线性强化应J应变模型 . r.

∽孚 =y / R=h' /R 2

32提高目标卷取温度 .

厚规格带钢轧制时能否顺利卷取，除与卷取机本身能力及其设定的参数有关外 .还与卷取时带钢的屈服强度有密切关系。卷取温度太低，将使屈服强度升高，厚规格带钢难以发生弹塑性变形因此，提高卷取温度 . 有利于顺利卷取 .但过高的卷取温度有可能造成性能要求不合标准。通过热模拟试验，提出对精轧工艺的改进方案：降低终轧温度以及加大精轧机组的负荷分配，从而提高带钢的各项性能指标，为提高带钢目标卷取温度提供基础，对于目标卷取温度在 60℃以下的 0带钢，将终轧温度由 80℃降低到 80℃, 5 2粗轧后中间坯厚度由 6rm提高到 6 rm, 0 a 5 a并且相应地提高目标卷取温度至 60℃左 1

o=十 一 ( B因 s=

() 9 (0 1)

将式 ( )和式 (0代入式 9 1)=

()并令 8

E/。则 '￣ s

_一+ . (^半 y 1 式中￡——应变

: B——屈服应变， 。%;口——屈服点/ a . MP;——

带钢弹性模量/:; Ml ' a强化系数，与钢种有关常数；

^一

R——带钢弯曲半径/ma l . l 将式 () (1代人式 () 7、 1) 6,积分后整理得：拍

右 (不应高于 60℃ )但 3,这样既可以保证带钢的性能，又可以改善带钢的卷取性能。 33避免精轧机组内带钢弯头的措施 . 引起弯头的因素很多，如上下轧辊速度不同，轧辊与轧件上下接触表面摩擦系数不同以及在厚度方向上温度不均等。热连轧精轧机组的各种工艺条件非常复杂，不可避免量化，不可能准确地对弯头进行预测和控制文献。利用有限元方法对弯头现象进 行了解析 .得到了在带钢上下表面存在建度

(

++ . 2 )(2 1)

将 h=2, RoE代入上式，则]M ' 2-= b

(

++

)会存在上述各种因素.而这些因素很难定 地( 3 1)

为了使带钢头部顺利卷取，带钢离开夹送辊后头部弯曲半径应保持在 20 10rm, 0~ 20 a以使带钢头部与卷筒能够很好抱台 .带钢弯

差 (△n、摩擦系数差 ( )和温度差△

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(订时弯头曲率和形状因素 th A d之间的

目前应用的层流冷却数学模型采用的是经验公式和经验曲线 .模型中的重要参数 (包括带钢导热系数 WL、导温系数 1 F 1及热交换系数等)是通过自适应修正因子进行修正，以满足各种规格带钢的生产要求。 因此，模型的精度对自适应修正因子的依赖性很大。但是，在原有模型中温度修正因子的继承与后计算没有一一对应。例如，修正因子 KK2利用前一块带钢 6~ 8段数据进行后计算，而下一块带钢继承时则用 4~ 5段的值。针对这种情况 .提出对模型自适应部分的改进方法：对继承所用段号进行修改，使计算和继承有明确关系，例如 KK 2后计算所用段数改为 4~ 8另外，。 为使厚规格带钢生产中能尽快适应当前的生产条件，把厚规格和其它规格的短时自适应增益分离，并提高厚规格带钢短时自适应增益值，由 0 5提高到 0 O使厚规格

带钢头 . 2 ., 5

关系，其中‘为接触弧长度，h带钢在 为变形区内的平均厚度。在上述影响因素存在

的条件下，随着形状因素值的增大，弯头曲率呈抛物线形变化，形状因素值/^≈ 2时达到最大。实际生产中虽然不能把上述影响因素定量化 .但可通过合理的负荷分配来控制形状因素值，使各种因素对弯头的影响作用减小。

经常轧制的厚规格带钢形状因素值如表1示 .所

由表 l知：①所有的形状因素值均可表 1常轧卑趣格带相的形状因素值

部温度得到快速改进，从而提高了头部温度大于 2;@随着出口厚度的增加，形状因素值减小；③ F和 F 1 5的形状因素值小于其他3个机架的值。特别是在带钢出口厚度较大或轧辊磨损较大时，F和 F机架的形状 1 5因素值接近 2这时各种影响因素对弯头的，影响作用变大，容易出现弯头现象 . 因此，为了防止 F和 F I 5出现弯头现象，应该增加这两个机架的压下量。这样 .的控制。

4结论

针对厚规格带钢的生产工艺特点，对卷取机参数进行了详细的设定计算，使参数更加合理。通过增大精轧机组人口厚度，降低终轧温度，提高了性能指标，为提高卷取目 标温度创造了条件 .同时也可起到防止带钢弯头的作用 .改进了厚规格带钢层流冷却控制模型，使头部温度控制精度得以提高。通过对厚规格带钢轧制及卷取工艺的改进，建立了台理的工艺规程，可以顺利地对厚规格带钢进行卷取，废钢率已由 2 1%下降到 .0 91l 6。 2%

可以提高形状因素值，减小各因素对弯头的影响 .同时 .为了不使其它 3个机架的形状

因素值减小，应增加精轧人口厚度。即提高粗轧机组的出口厚度。对于易出现弯头现象的 2 . r厚带钢，修改后粗轧出口厚度 01a 8m及精轧各机架的形状因素值如表 2示。所表 2修改后状因素值

参考文献1黄传清等 25mm热连轧厚带钢工艺研究 . 00轧锕.

19,旧： 96 2— 5 . 2昧卫束 .宝钢热轧厂基础自动化‘匕).海， 1e.上 9 ￣3 M Y e a A a s f, pn h r m m n i t I n l i o wr ig p et c o v ys o .

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3 卷取温度控制模型的改进 . 4

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