田軍利　陳劍等

某CSP產(chǎn)線實現(xiàn)了薄規(guī)格高強鋼批量生產(chǎn)，但受限于單坯軋制，其生產(chǎn)的高強鋼常出現(xiàn)浪形問題，分析后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生浪形的主要原因是后段機架剛度差偏大、層流冷卻不均、前段機架竄輥不良及后段機架軋制負荷大。為此，采取了一系列措施，提高了板形質(zhì)量，提高了成材率及精整效率。

薄規(guī)格高強鋼因其能在滿足使用要求的同時達到結(jié)構(gòu)輕量化的目的，受到汽車、集裝箱等制造行業(yè)的青睞。某CSP產(chǎn)線實現(xiàn)了薄規(guī)格高強鋼批量生產(chǎn)，產(chǎn)品屈服強度達500-700MPa，厚度1.1-4.0mm，寬度1125-1600mm。該產(chǎn)線以鑄坯薄、加熱溫度高為特征，在生產(chǎn)薄規(guī)格高強鋼產(chǎn)品方面具有明顯的優(yōu)勢，可實現(xiàn)部分產(chǎn)品“以熱代冷”，但受限于單坯軋制，薄規(guī)格高強鋼軋制板形控制難度較大，常出現(xiàn)帶鋼頭尾及全長單邊浪、帶鋼全長雙邊浪等問題，造成精整效率低下以及綜合成材率偏低。據(jù)統(tǒng)計，高強鋼精整生產(chǎn)速度僅為150m/min，且需反復(fù)平整，返工率高達90％，精整效率低下，綜合成材率只有92％。

本文分析了某CSP高強鋼浪形產(chǎn)生的原因，結(jié)合工藝設(shè)備特點，提出了改進措施，從工藝、設(shè)備、控制等方面進行了改進，使薄規(guī)格高強鋼產(chǎn)品板形質(zhì)量大幅提升。

1　浪形的產(chǎn)生原因

本文從帶鋼頭尾及全長單邊浪、帶鋼全長雙邊浪等方面分析浪形的表現(xiàn)形式及產(chǎn)生原因。

1.1帶鋼頭部單邊浪

厚度1.5mm、寬度1250mm的600MPa級高強鋼熱軋過程中，帶鋼頭部90m以內(nèi)存在明顯的單邊浪，當(dāng)卷取機咬鋼帶鋼被拉直后才明顯減輕，浪形嚴重的這部分在精整過程中切除處理。 

軋機剛度是表示該軋機抵抗軋制壓力引起彈性變形的能力，又稱軋機模數(shù)。軋制時，在軋制力的作用下，軋件產(chǎn)生塑性變形，其厚度尺寸和斷面形狀發(fā)生變化。同時，軋件的反作用力使工作機座中軋輥、軋輥軸承、軸承座、墊板、壓下油缸及牌坊等一系列零部件相應(yīng)產(chǎn)生彈性變形。通常將這一系列受力零件產(chǎn)生的彈性變形總和稱為軋機的彈跳值，彈跳值大小反映了軋機剛度的大小。軋機由兩片牌坊組成（通常稱之為操作側(cè)和傳動側(cè)），兩側(cè)剛度的不一致，對軋制的穩(wěn)定性有著較大影響，當(dāng)某側(cè)機架縱向剛度由于外在條件的變化而變化時，在相同軋制力的作用下，兩側(cè)機架的彈性變形會存在差異，筆者對軋機各機架剛度跟蹤及分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單機架剛度雙側(cè)剛度差＞5%時，實際的軋件出口厚度也會存在差異，直接影響到該機架的浪形甚至?xí)牒髾C架，Z終在帶鋼成品上表現(xiàn)出單邊浪。某次檢測的各機架雙側(cè)剛度差值中，F(xiàn)6機架的剛度差達到7.36%，咬鋼過程中F6有明顯的浪形帶入下游機架。

1.2帶鋼全長單邊浪

厚度2.0mm、寬度1500mm的600MPa級高強鋼熱軋過程中，帶鋼單邊存在明顯的浪形。為判斷溫度對板形的影響，采用NEC熱成像儀對WYS600鋼（規(guī)格：厚度2.0mm、寬度1500mm）寬度溫度均勻性進行檢測，結(jié)果表明，帶鋼在精軋F7出口寬度溫度分布OS側(cè)與DS側(cè)溫度基本一致，但經(jīng)層流冷卻后存在溫度不均勻性，軋鋼OS（也稱WS）側(cè)比軋鋼DS側(cè)溫度低30-40℃。

為了確定寬度方向溫度的不均勻分布對帶鋼板形缺陷的影響，對代表試驗鋼卷在平整前后取樣，利用美國Proto公司iXRD型X射線殘余應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力，對樣板的殘余應(yīng)力分布進行檢測。殘余應(yīng)力測量點如圖1所示（其中0°方向為軋制方向，90°方向為垂直于軋制方向）。 

根據(jù)檢測結(jié)果（壓應(yīng)力為負值，拉應(yīng)力為正值），未平整試樣的平整DS/軋鋼OS側(cè)（1-2#測量點）、寬度中部（4-5#測量點）、平整OS/軋鋼DS側(cè)（7-8#測量點）沿軋制方向（0°方向）殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力，兩側(cè)沿軋向應(yīng)力均值比中部大；且1#測量點有壓應(yīng)力極值-128MPa；經(jīng)平整試樣的1-3#測量點（平整DS/軋鋼OS側(cè)）仍為壓應(yīng)力，而4-6#測量點（寬度中部），及7-9#測量點（平整OS，軋鋼DS側(cè)）軋向應(yīng)力有壓應(yīng)力也有拉應(yīng)力；經(jīng)平整試樣的軋向應(yīng)力均值分別為-24MPa（軋鋼OS側(cè)）、10.7MP（寬度中部）、-4MPa（軋鋼DS側(cè)），說明未平整試驗鋼軋鋼OS側(cè)的壓應(yīng)力要比寬度中部及另一側(cè)大，這與寬度方向溫度分布測量結(jié)果相符。

1.3帶鋼全長雙邊浪

厚度1.5mm、寬度1500mm的600MPa級高強鋼熱軋過程中，帶鋼雙邊存在明顯的浪形。

某CSP產(chǎn)線使用7機架四輥軋機，工作輥全部采用CVC輥型，通過對實際軋制數(shù)據(jù)分析?發(fā)現(xiàn)，使用這套輥型，在軋制供冷軋基料時F1和F2機架的軋輥竄輥位置很快到達Z大極限且?持不變，帶鋼實測凸度（如 70μm）往往超過目標凸度（45μm），由于軋輥長時間不竄動，軋輥表面局部磨損嚴重，帶鋼形成局部高點，且沿軋制中心線兩側(cè)不對稱。

精軋F5-F7機架主要控制帶鋼的平直度。隨著軋制噸位的增加，F(xiàn)5機架磨損斜率Z大，磨損較快，該機架容易出現(xiàn)雙邊浪，帶至后段機架，Z終產(chǎn)生浪形缺陷。

2　浪形的改進措施

2.1降低軋機雙側(cè)剛度差值，解決穿帶浪形

2.1.1軋輥橫向精度保證

軋輥橫向精度是影響軋機雙側(cè)剛度差的主要因素，因此，為保證支承輥與鎖緊板的間隙精度，某CSP產(chǎn)線支承輥鎖緊間隙按1.5-2.5mm控制。

2.1.2軋機垂直剛度保證

垂直方向的設(shè)備之間配合后剛度值是影響軋機雙側(cè)剛度差值的關(guān)鍵因素，如圖2所示，下支承輥與下階梯墊接觸的弧形墊片容易被忽視，而此往往是關(guān)鍵所在，因此，保證弧形墊片弧面精度才能保證軋制力的垂直傳遞，如果弧面不佳或者表面硬度不夠時，與階梯墊接觸時則會發(fā)生力的偏導(dǎo)，為此，需定期檢查下機下支承輥的弧形墊片，采用電筒透光照射，觀察兩側(cè)亮光是否可以均勻穿透，根據(jù)使用經(jīng)驗，下支承輥弧形墊與下階梯墊的重疊寬度≤70%為宜。

2.2優(yōu)化側(cè)噴開啟布置，解決層流不均勻冷卻

某CSP產(chǎn)線13組層流側(cè)噴的布置方向為OS→DS，針對帶鋼寬度方向溫度不均勻引起的單邊浪問題，開展側(cè)噴優(yōu)化試驗，具體方案見表2。

經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)收集、平整工序反饋的單邊浪情況與試驗前高強鋼生產(chǎn)做對比，Z終確定Z優(yōu)方案3。

2.3改進前段機架工作輥輥型，調(diào)整后段機架軋制負荷，解決帶鋼全長單邊浪形

2.3.1 前段機架工作輥輥型改進

現(xiàn)階段精軋F1、F2機架的竄輥軋制極薄材時，大概率竄至負極限位，這對軋輥的磨損控制是不利的，改變前段機架的工作輥輥型有利于軋輥的均勻磨損。F1和F2機架原輥型的凸度范圍為（-0.7～0.9），新輥型的凸度范圍為（-1.0～0.75）。

優(yōu)化后的輥型更加平坦，運用到實際生產(chǎn)，F(xiàn)1-F7的實際竄輥行程分別為[50，-100]、[40，-100]、[55，-55]、[30，-85]、[-17，-100]、[-4，-81]、[-10，-100]，同樣凸度變化量的情況下增加了竄動范圍，促進了工作輥的均勻磨損。

2.3.2降低后段機架軋制負荷，增強各機架軋制潤滑效果

對負荷分配做出調(diào)整，目的在于增加F1-F4的負荷，使后段機架的磨損減小，利于板形控制。在保證彎輥力調(diào)節(jié)能力及機架秒流量匹配的情況下，適當(dāng)加大F2-F6機架的軋制油量，降低工作輥面的粗糙度，降低軋輥磨損，調(diào)整方案見表4。

3　結(jié)論

研發(fā)分析發(fā)現(xiàn)，精軋機組末段機架兩側(cè)剛度差偏大，機架咬鋼過程中兩側(cè)輥縫彈跳不一致是造成高強鋼頭部浪形的主要原因。

根據(jù)性能檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帶鋼邊部比中部強度低，軋鋼OS側(cè)比軋鋼DS側(cè)強度低，帶鋼寬度方向性能存在不均勻性，軋鋼OS側(cè)比軋鋼DS側(cè)測量溫度低30-40℃的結(jié)果，認為溫度較低區(qū)域微合金析出少，導(dǎo)致強度降低，這種性能的不均勻會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生，Z終形成板形缺陷。

后段F5-F7機架，輥徑越小軋輥磨損越快，該機架容易出現(xiàn)兩邊浪，通過降低該機架軋制負荷及強化軋制潤滑效果對減緩板形惡化是有效的。

通過采取系列措施，500-700MPa級高強鋼（WYS、WS、WJX、WTX系列）綜合成材率從92％提高到95.8％，平整返工率從90％降低到25％，平整生產(chǎn)速度從150m/min提高到288m/min，取得了良好的效果。

（來源：世界金屬導(dǎo)報）