田軍利　陳劍等

某CSP產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了薄規(guī)格高強(qiáng)鋼批量生產(chǎn)，但受限于單坯軋制，其生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼常出現(xiàn)浪形問(wèn)題，分析后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生浪形的主要原因是后段機(jī)架剛度差偏大、層流冷卻不均、前段機(jī)架竄輥不良及后段機(jī)架軋制負(fù)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(qiáng)鋼因其能在滿足使用要求的同時(shí)達(dá)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(shí)現(xiàn)了薄規(guī)格高強(qiáng)鋼批量生產(chǎn)，產(chǎn)品屈服強(qiáng)度達(dá)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(qiáng)鋼產(chǎn)品方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)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(qiáng)鋼軋制板形控制難度較大，常出現(xiàn)帶鋼頭尾及全長(zhǎng)單邊浪、帶鋼全長(zhǎng)雙邊浪等問(wèn)題，造成精整效率低下以及綜合成材率偏低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高強(qiáng)鋼精整生產(chǎn)速度僅為150m/min，且需反復(fù)平整，返工率高達(dá)90％，精整效率低下，綜合成材率只有92％。

本文分析了某CSP高強(qiáng)鋼浪形產(chǎn)生的原因，結(jié)合工藝設(shè)備特點(diǎn)，提出了改進(jìn)措施，從工藝、設(shè)備、控制等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使薄規(guī)格高強(qiáng)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(zhǎng)單邊浪、帶鋼全長(zhǎng)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(jí)高強(qiáng)鋼熱軋過(guò)程中，帶鋼頭部90m以內(nèi)存在明顯的單邊浪，當(dāng)卷取機(jī)咬鋼帶鋼被拉直后才明顯減輕，浪形嚴(yán)重的這部分在精整過(guò)程中切除處理。 

軋機(jī)剛度是表示該軋機(jī)抵抗軋制壓力引起彈性變形的能力，又稱軋機(jī)模數(shù)。軋制時(shí)，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(shí)，軋件的反作用力使工作機(jī)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(jī)的彈跳值，彈跳值大小反映了軋機(jī)剛度的大小。軋機(jī)由兩片牌坊組成（通常稱之為操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)），兩側(cè)剛度的不一致，對(duì)軋制的穩(wěn)定性有著較大影響，當(dāng)某側(cè)機(jī)架縱向剛度由于外在條件的變化而變化時(shí)，在相同軋制力的作用下，兩側(cè)機(jī)架的彈性變形會(huì)存在差異，筆者對(duì)軋機(jī)各機(jī)架剛度跟蹤及分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單機(jī)架剛度雙側(cè)剛度差＞5%時(shí)，實(shí)際的軋件出口厚度也會(huì)存在差異，直接影響到該機(jī)架的浪形甚至?xí)牒髾C(jī)架，Z終在帶鋼成品上表現(xiàn)出單邊浪。某次檢測(cè)的各機(jī)架雙側(cè)剛度差值中，F(xiàn)6機(jī)架的剛度差達(dá)到7.36%，咬鋼過(guò)程中F6有明顯的浪形帶入下游機(jī)架。

1.2帶鋼全長(zhǎng)單邊浪

厚度2.0mm、寬度1500mm的600MPa級(jí)高強(qiáng)鋼熱軋過(guò)程中，帶鋼單邊存在明顯的浪形。為判斷溫度對(duì)板形的影響，采用NEC熱成像儀對(duì)WYS600鋼（規(guī)格：厚度2.0mm、寬度1500mm）寬度溫度均勻性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，帶鋼在精軋F(tuán)7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(duì)帶鋼板形缺陷的影響，對(duì)代表試驗(yàn)鋼卷在平整前后取樣，利用美國(guó)Proto公司iXRD型X射線殘余應(yīng)力測(cè)試儀檢測(cè)殘余應(yīng)力，對(duì)樣板的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行檢測(cè)。殘余應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)如圖1所示（其中0°方向?yàn)檐堉品较颍?0°方向?yàn)榇怪庇谲堉品较颍?nbsp;

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果（壓應(yīng)力為負(fù)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(cè)量點(diǎn)）、寬度中部（4-5#測(cè)量點(diǎn)）、平整OS/軋鋼DS側(cè)（7-8#測(cè)量點(diǎn)）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(cè)量點(diǎn)有壓應(yīng)力極值-128MPa；經(jīng)平整試樣的1-3#測(cè)量點(diǎn)（平整DS/軋鋼OS側(cè)）仍為壓應(yīng)力，而4-6#測(cè)量點(diǎn)（寬度中部），及7-9#測(cè)量點(diǎn)（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(shuō)明未平整試驗(yàn)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(cè)量結(jié)果相符。

1.3帶鋼全長(zhǎng)雙邊浪

厚度1.5mm、寬度1500mm的600MPa級(jí)高強(qiáng)鋼熱軋過(guò)程中，帶鋼雙邊存在明顯的浪形。

某CSP產(chǎn)線使用7機(jī)架四輥軋機(jī)，工作輥全部采用CVC輥型，通過(guò)對(duì)實(shí)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(shí)F1和F2機(jī)架的軋輥竄輥位置很快到達(dá)Z大極限且?持不變，帶鋼實(shí)測(cè)凸度（如 70μm）往往超過(guò)目標(biāo)凸度（45μm），由于軋輥長(zhǎng)時(shí)間不竄動(dòng)，軋輥表面局部磨損嚴(yán)重，帶鋼形成局部高點(diǎn)，且沿軋制中心線兩側(cè)不對(duì)稱。

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

2　浪形的改進(jìn)措施

2.1降低軋機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(shí)，與階梯墊接觸時(shí)則會(huì)發(fā)生力的偏導(dǎo)，為此，需定期檢查下機(jī)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(yàn)，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?yàn)镺S→DS，針對(duì)帶鋼寬度方向溫度不均勻引起的單邊浪問(wèn)題，開展側(cè)噴優(yōu)化試驗(yàn)，具體方案見表2。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、平整工序反饋的單邊浪情況與試驗(yàn)前高強(qiáng)鋼生產(chǎn)做對(duì)比，Z終確定Z優(yōu)方案3。

2.3改進(jìn)前段機(jī)架工作輥輥型，調(diào)整后段機(jī)架軋制負(fù)荷，解決帶鋼全長(zhǎng)單邊浪形

2.3.1 前段機(jī)架工作輥輥型改進(jìn)

現(xiàn)階段精軋F(tuán)1、F2機(jī)架的竄輥軋制極薄材時(shí)，大概率竄至負(fù)極限位，這對(duì)軋輥的磨損控制是不利的，改變前段機(jī)架的工作輥輥型有利于軋輥的均勻磨損。F1和F2機(jī)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(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)，F(xiàn)1-F7的實(shí)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(dòng)范圍，促進(jìn)了工作輥的均勻磨損。

2.3.2降低后段機(jī)架軋制負(fù)荷，增強(qiáng)各機(jī)架軋制潤(rùn)滑效果

對(duì)負(fù)荷分配做出調(diào)整，目的在于增加F1-F4的負(fù)荷，使后段機(jī)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(jī)架秒流量匹配的情況下，適當(dāng)加大F2-F6機(jī)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(jī)組末段機(jī)架兩側(cè)剛度差偏大，機(jī)架咬鋼過(guò)程中兩側(cè)輥縫彈跳不一致是造成高強(qiáng)鋼頭部浪形的主要原因。

根據(jù)性能檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帶鋼邊部比中部強(qiáng)度低，軋鋼OS側(cè)比軋鋼DS側(cè)強(qiáng)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(cè)量溫度低30-40℃的結(jié)果，認(rèn)為溫度較低區(qū)域微合金析出少，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，這種性能的不均勻會(huì)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(jī)架，輥徑越小軋輥磨損越快，該機(jī)架容易出現(xiàn)兩邊浪，通過(guò)降低該機(jī)架軋制負(fù)荷及強(qiáng)化軋制潤(rùn)滑效果對(duì)減緩板形惡化是有效的。

通過(guò)采取系列措施，500-700MPa級(jí)高強(qiáng)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(lái)源：世界金屬導(dǎo)報(bào)）