2013-1-热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策.pdf

《2013-1-热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013-1-热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策.pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、轧钢 年月第 卷第期 热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策邵健，何安瑞，周明伟，孙文权，李建华，刘建华（北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 ；湖南华菱涟源钢铁集团有限公司，湖南娄底 ）摘要：分析了涟钢 、生产线板形质量异议数据，通过将市场反馈数据与在线数据进行对比，找出板形质量异议存在的共性原因。根据板形质量异议的特点，通过平整工艺制度优化、辊型优化设计、板形控制模型参数调整、板形目标值修改、板形质量预判定、轧制工艺规范完善等方法，减少了板形质量异议发生的风险。通过在现场进行了一年多的质量异议分析及方案运行，热连轧机组板形质量异议半年周期内同比下降 。关键词：热轧带钢；板形质量异议；辊

2、型；控制模型；质量判定中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；收稿日期：基金项目：新世纪优秀人才支持计划资助（）；中央高校基本科研业务费专项资助（）作者简介：邵健（），男（汉族），安徽绩溪人，讲师，博士后。对于热连轧带钢企业来说，板形质量的重要性无容置疑，且针对如何提高板形质量，国内外学者、技术人员也进行了诸多的研究和实践，并取得了长足的进步。从大量的文献报道、生产实践来看，板形质量的研究大多集中在轧机出口，也就是说，评价板形好坏的依据在于仪表的检测值，即通常所说的板形命中率。板形的主要指标有带钢断面形状（凸度、边降、楔形）和浪形，通常带钢断面形状仪表检测值与最终成品并无明显

3、区别，而浪形则不然，除卷取机建张后板形仪表检测失真以外，轧后冷却、带钢横向温度差异、卷取后空冷温度、潜在板形等都容易导致仪表检测值和最终成品实际值的差异，造成大量的市场板形质量异议。目前，板形质量异议是各大钢企面临的共同难题，本文以涟钢 生产线和 常规热连轧生产线为样本，通过一年多的跟踪、分析，得出了不同工艺流程下板形质量异议的普遍规律，通过优化平整机工艺规程、辊型优化设计、调整板形控制模型功能和参数、修改板形目标值，采用轧机装备诊断技术，板形质量预判定系统，规范轧制工艺等措施，减少了板形质量异议的风险和反馈，为同类型生产企业提供参考。样本生产线及板形质量异议简述湖南华菱涟源钢铁集团有限公司目

4、前有两条热连轧生产线，一条为 生产线，另一条为 常规热连轧生产线。生产线主要引进德国 公司（主要为连铸、轧机、飞剪、卷取工艺及机械部分，板形控制为 模型）、日 本 公 司（电 气 系 统）以 及 美 国 公司（主要是均热炉部分）的技术，于 年年底投产，产品品种为薄规格普碳钢、低合 金 钢、花 纹 板、无 取 向 硅 钢 等，厚 度 小 于 的带钢比例超过，能够批量生产厚度为 的产品；采用半无头和快速变规格轧制技 术 成 功 开 发 出 厚 度 为 带 钢。常规热连轧生产线的机械设备由中国一重提供，电气系统由日本 公司提供，于 年初投产，主要生产普碳钢、低合金钢、汽车大梁钢、不锈钢、管线钢等。年

5、以来，两条生产线均存在大量板形质量异议，占据了所有质量异议的 以上，且 生产线板形质量异议多于 生产线，这表明，板形质量异议并非单纯和带钢厚度相关。板形质量异议数据分析 板形质量异议组成对年间两条生产线的质量异议进行分类统计，结果见图。从图可以明显看出，两个样本中，边浪的质量异议（双边浪、单边浪、边浪）均占据了所有板形质量异议的 以上。图板形质量异议组成）生产线；）生产线 板形质量异议钢种规格分布 生产线中占总异议量比例较大的钢种有 、，分 别 为 、；、厚度规格产品所占比例较大，分别为 、；、宽度规格产品所占 比 例 较 大，分 别 为 和 。生产线中占总异议量比例较大的钢种有 、，分别为

6、、；、厚度规 格 产 品 所 占 比 例 较 大，分 别 为 、，、宽度规格所占比例较大，分别为 和 。进一步分析可以看出，这部分钢种和规格大多是过渡材和换规格卷，例如 生产线样本中，规格的过渡材和换规格卷占总异议量的 ；因此，从两个样本统计数据可以发现，把商品材作为过渡卷和换规格卷，且无任何后续补救手段（如平整、降等），板形质量异议风险非常大。换规格或换炉卷的统计通常认为，换规格或换炉后，由于两炉温度差异、轧机调平值难以准确判断、控制模型对换规格适应性差等原因，板形不良的概率非常大。对两条生产线样本的数据进行统计，验证了这一结果。从表可以看出，虽然 生产线的温度控制水平明显优于 常规热连轧生

7、产线，但换规格或换炉后，两者存在相似的质量问题。表换规格或换炉卷占板形质量异议的比例 样本第块前块前块前块 线 线 班组之间的差异 生产线的数据样本表明，质量异议卷最多的生产班次为夜班，占统计总数的 ，白第 卷第期邵健等：热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策班占统计总数的 ，中班最少，占统计总数的 ；质量异议卷数量按生产班组进行排序为 丙 班、丁 班、乙 班、甲 班，分 别 为 、。生产线的数据样本表明，质量异议卷最多的生产班次同样为夜班，占统计总数的 ，白班占统计总数的 ，中班最少，占统计总数的 ；质量异议卷数量按生产班组进行排序为乙班、丙班、丁班、甲班，分别占质量 异 议 卷 的 、。这一

8、对比数据给出了几乎相似的结论，夜班由于管理难以到位、疲劳操作等原因，板形质量最差。而班组之间操作水平的差异对板形的影响会因各个厂的不同而不同。反馈实物质量与仪表的不符程度对反馈实物的板形质量进行在线数据反查，发现很大部分不相符合，如反馈实物为大双边浪时，仪表的测量值可能为微双边浪，也有可能板形良好，甚至有可能为中间浪等，类似的不符合程度在两条线的样本数据中都占据了比较大的比例，其中，生产线达到了 ，生产线达到了 。因此，完全依据轧机出口仪表来判断板形的好坏，进而减少板形质量异议是难以实现的。精轧入口温度统计对于 生产线样本，具有板形质量异议的带钢，其中有 的带钢精轧入口温度同板差控制在 内的命

9、中率未超过。对于 生产线样本，具有板形质量异议的带钢，有 的带钢精轧入口温度同板差控制在 内的命中率未超过。操作失误统计统计样本数据生产过程中操作人员的调整情况，如调整方向错误、调整不及时、调整超调等，其中，生产线样本数据中，此类操作失误占统计总数的 ，生产线样本数据中，此类操作失误占统计总数的 。可见，操作对板形的影响不可忽视。除此之外，还对冷却工艺的使用、厚度命中率、轧机两侧辊缝偏差、轧制计划的编排情况等进行了统计，两条线样本数据得到了同样的结论，冷却不均、厚度命中率差、轧机辊缝偏差大、轧制计划编排混乱，则板形质量异议发生的概率就大。板形质量异议对策基于上述分析，对板形质量异议对策进行了有

10、针对性的研究，认为改善板形质量异议应从技术层面和管理层面两个方面来完成：（）技术层面：主要包括辊型、控制模型、轧制计划、在线判定系统、工艺规程等方面的优化。（）管理层面：主要包括轧机设备、水系统、操作人员、质量异议处理过程的管理等。热轧平整机辊型及工艺规程的优化热轧平整机的主要目的是改善板形、卷形及重卷。生产线配备了四辊平整机组，暂规定对厚度小于 的商品材进行平整，但平整后仍存在批量板形质量异议。国内热轧平整机一般都配备正负弯辊，但很少设置板形仪，因此大多数热轧厂在使用平整机时依赖于人工经验对压下、速度、张力、弯辊进行设定。由于部分工人习惯采用大张力模式，在大张力条件下，带钢的可见浪形消失，而

11、弯辊、压下又很少使用，导致平整卸张后又出现板形问题。针对以上情况以及平整后浪形以双边浪为主的特点，对平整机辊型及平整工艺规程进行了优化。具体为采用变接触支撑辊（）代替普通平支撑辊，并在有限元计算的基础上，以出口板形良好为目标，计算工作辊所需的二次负辊型，提高平整机组对双边浪的消除能力，图为辊系配置示意图。对于弯辊、压力、张力的使用，对不同厚度和宽度规格的产品进行了细分，且在轧辊的轧制中、前、后，以及带钢穿带、轧制、抛尾阶段进行了细分，同时制定了严格的平整检验制度。通过以上措施的实施，生产线带钢经平整后的板形质量异议（厚度小于 ）下降了 。图平整机辊型配置示意图上支撑辊下表面曲线；上工作辊上表面

12、曲线 轧线支撑辊和工作辊辊型的优化 线和 线均 全 线 采 用 技轧钢 年月出版术，配备常规带倒角支撑辊。生产中发现，支撑辊在后期的磨损辊型成反 状态，导致支撑辊辊期内状态差异较大，不利于板形控制的稳定；由于 工作辊曲线为调试时外方提供的曲线，随着产品规格的扩展，辊常出现能力不足问题，表现为多个机架工作辊横移在极限位置，板形调节能力丧失，。为此，开发了为 配备的新一代变接触支撑辊技术 ，在保证 支撑辊原有特性的基础上，使 支撑辊和 工作辊的配合更加合理，如图所示。图 工作辊与 支撑辊的匹配 工作辊曲线；支撑辊曲线依据各机架 工作辊的轴向横移分布情况，以及 理 论 计 算 结 果，对 上 游 和

13、 下 游 机 架 的 工作辊曲线进行了优化设计，从原来 轧辊凸度均为 ，优化为为 ，为 ，使工作辊横移的分布更加合理。以 生产线为例，表显示了修改前后 辊横移位置在极限值比例的变化，从表可以看出，修改后，轧机对不同规格的适应性大大提高，避免了轧制过程中弯辊和轧辊横移都用到极限时板形还不能达到目标的情况。表 工作辊横移在极限位置所轧比例对比 项目修改前 修改后 板形控制模型参数优化板形控制模型在板形控制中非常重要，通过分析，有一部分板形质量异议是由于换规格后板形模型的适应性不强、板形闭环模型调节速度偏慢导致的，为此，对 生产线和 生产线进行了板形模型参数的优化，主要内容有：（）添加换规格后相邻规

14、格的自学习继承性，避免换规格后板形的恶化；（）开轧后板形模型自学习参数的预给定；（）轧辊磨损模型和热辊型模型的校核和参数调整；（）板形闭环控制模型 参数的优化；（）轧辊横移策略参数的优化；（）中间坯凸度的分规格测试与优化；（）多功能仪表故障后程序的修正处理。轧制计划编排的优化从数据来看，板形质量异议卷大多为换规格卷或过渡卷，由于温度、操作、模型的适应性问题，这部分卷的质量异议潜在风险无疑是最大的，为此对轧制计划进行了优化：（）对于主轧材为冷轧基料、低合金钢、不锈钢等品种，采用低档次冷轧基板代替 进行烫辊和过渡，其板形缺陷可以在冷轧得到消除，合同可进行集中轧制；（）在设备维护及操作提升的基础上，

15、尽量减少烫辊材和过渡材的数量，并形成规范；（）不在轧制单位内随意穿插数量小的不同规格带钢；（）支撑辊服役前期和末期，尽量不安排极限材的轧制等。板形在线质量判定系统的开发由于企业对浪形好坏没有一个评判标准，命中率又无实质含义，因此应建立一套板形在线质量判定系统。该系统由算法和规则构成，算法并不复杂，规格则需要企业根据实际情况不断进行修正、调整，找出最适合企业自身的标准。系统主要依据仪表的检测值，以及大量质量异议反馈的数据，制定相应的判定规则，如不同钢种、不同宽度和厚度带钢对中间浪、双边浪、单边浪容忍程度如何？全长超过什么程度就容易有板形质量异议风险？并在 的质量主画面上给出平坦度 报警级别，如

16、表示良好，次之，最差，需送平整返修或降等，根据情况可进行二次确认后决定是否返修或降等，见图。板形判定规则需要不断优化，主要根据报警级别和平整开卷实物差异进行调整；根据报警级别与板形质量异议的对应关系进行调整；根据平整机的平整能力进行调整。板形质量判定系统有别于简单的板形命中率统计，更能起到警示的作用。第 卷第期邵健等：热轧带钢生产线板形质量异议分析与对策图板形质量预判系统 板形目标值的优化从统计结果可以看出，两批样本板形质量异议中双边浪和单边浪占据了 左右的比例，为此，对板形目标值进行了两点优化：一是提高产品凸度，从原来的 提高到，减少了双边浪产生的风险；二是采用微中浪轧制策略，根据带钢钢种、

17、宽度、厚度及去向，制定不同的微中浪目标值，并在后续进行开卷跟踪再优化。建立板形质量异议流动卡制度之前，涟钢在出现板形质量异议后，由销售部门下发一个简单的告知书，生产部门得不到有效的信息，也无法进行整改。通过建立板形质量异议流动卡，很好做到了销售生产之间的协调。板形质量异议流动卡分卡和卡，由销售部门填写卡，如板形质量异议的钢卷信息、浪形位置、大小、照片等等，返回给生产部门，生产部门专人负责，填写卡，主要是本卷带钢出现问题的原因、过程工艺参数、仪表检测值及预防措施等。技术水平和管理水平的提高通常认为，板形控制的要素为机型、辊型、工艺和控制，只有这大要素均有良好的状态，板形质量才有保证。通过对数据的

18、分析，其实还有非常关键的第大要素，即管理。夜班的板形质量异议最多，个别班的质量异议突出，平整机大张力轧制，轧机辊缝偏差长期居高不下，机架间冷却水及层流冷却水的严重不均，质量异议反馈不准确、不具体，支撑辊换辊随意等，都表明企业在技术水平管理、人员管理、装备管理等方面需要继续完善。除此以外，在精轧模型的参数优化，加热炉温度的均衡性、轧机装备诊断评分及间隙管理、冷却工艺对板形的影响、轧辊冷却水的排查、轧线轧辊和夹送辊的换辊规范方面都需要做大量的工作，才能保证板形质量。技术方案实施效果为了评价方案的实施效果，以 生产线为例，基于市场反馈的质量异议，筛选出其中的板形质量异议数据，将技术方案实施后连续个月

19、中每个月的板形质量异议数量与实施前个月的平均值进行比较，即：质量异议下降比例（实施前个月平均值实施后每个月质量异议）实施前个月平均值 ，结果见表。表 生产线板形质量改进效果时间年月质量异议下降比例 均值 结论（）通过对两种不同类型热连轧生产线的板形质量异议样本进行分析，得出了许多相似的结论，为板形质量异议的改善提供了依据。（）从平整机工艺制度优化、辊型优化设计、板形控制模型参数调整、板形目标值修改、板形质量预判定系统开发、轧制工艺规范完善等方面入手，可有效降低板形质量异议。（）板形质量异议和板形命中率有本质的区别，板形质量异议的改善不仅需要技术层面的完善，在技术管理、制度管理、人员管理等方面同样需要格外关注。参考文献：周明伟，吴浩鸿，崔宏荣 涟钢 薄规格生产实践 年全国轧钢生产技术会议文集 北京：中国金属学会，周杰，刘建华，徐祖宏，等 涟 钢 宽带钢热连轧机 辊形优化与应用研究 中国冶金，（）：何安瑞，杨荃，陈先霖，等 变接触轧制技术在热带钢轧机上的应用钢铁，（）：郝刚刚，邵健，何安瑞，等 末机架支持辊辊形研究 钢铁研究学报，（）：张南风，李建华，吴浩鸿，等涟钢 工作辊与支持辊辊形优化的应用研究中国冶金，（）：陈先霖新一代高技术宽带钢轧机的板形控制北京科技大学学报，（增）：轧钢 年月出版