中厚板成材率的影响因素与改进措施

中厚板成材率的影响因素与改进措施
赵 岩
（河北钢铁集团邯钢公司 河北邯郸 056015）
摘　要：中厚板成材率的影响因素包括品种规格结构、氧化烧损量、板型控制、钢板厚度负偏差控制、剪切量以及废品率等，在定量分析各因素对成材率影响量的基础上，提出了提高成材率的具体方法。

通过优化板坯加热过程、合理使用AGC厚度控制系统以及平面形状控制系统对厚度和板型进行控制、优化剪切余量控制等一系列措施，邯钢中板厂的中厚板成材率得到稳步提高。

关键词：中厚板；成材率；负差；改进措施
INFLUENCING FACTORS AND IMPROVING MEASURES OF MEDIUM AND HEAVY STEEL PLATE
Zhao Yan
(Handan Iron and Steel Group Company Limited of HBIS, Handan 056015,China)
Abstract：The influencing factors of the yield of medium thick plate include the variety and specification structure, the amount of oxidized burning, the control of plate shape, the negative deviation control of plate thickness, the shear amount and the rejection rate, etc. On the basis of the quantitative analysis of the influence of each factor on the yield, the specific methods to improve the yield of medium thick plate were put forward. Through optimizing slab heating process, using AGC thickness control system and plane shape control system to control thickness and plate shape, optimizing shear margin control and a series of measures, the yield of medium thick plate in Hangang Middle Plate Plant has been improved steadily.
Key words：media and heavy plate;yield rate;negative deviation;improving measures
0 前言
板材成材率是反映中厚板厂设备水平、人员操作水平和综合管理水平的重要指标。

中厚板成材率的高低影响企业吨钢生产成本，直接关系到企业的经济效益，是一项重要的综合性技术指标，同时也反映出生产线的综合管理水平，提高成材率就意味着降低钢坯消耗，减少废次品，降低生产成本，是提高市场竞争力的重要措施之一。

因此，在当前钢铁企业盈利水平普遍偏低的情况下，提高成材率具有重要意义，尤其对于年产170 万t钢板的邯钢中板厂，按照每吨钢板3 300元价格计算，成材率提高1%，每年即可多创效益5 610万元。

提高成材率可以在不加大投入的情况下增加成品钢材的收益率，产生直接的经济效益，显著降低钢厂的生产成本。

1 影响成材率的因素分析
影响中厚板成材率的因素包括品种规格结构、氧化烧损量、板型控制、钢板厚度负偏差控制、剪切量以及废品率等。

1.1氧化烧损的影响
邯钢中板厂加热炉为一座步进式加热炉，一座推钢式加热炉，燃料为焦炉煤气，空燃比较高，烧损率在1.5%～2.0%之间，与同类型企业相比烧
第一作者：赵岩，女，30岁，助理工程师收稿日期：2020-12-24
损率较大，其原因是加热炉人工经验烧钢、加热控制未完全实现标准化操作，同时检测和控制手段较落后，燃烧控制水平较低、加热炉炉况及密封性较差，加热过程经常出现负压差，作业率偏低。

1.2负偏差轧制的影响
中厚板厚度负公差是提高成材率最重要的手段，对于按理论重量交货的钢材品种， 根据标准规定的尺寸允许偏差，在轧制中按负偏差允许值控制，使成品钢材的实际尺寸符合标准规定的要求，但又小于名义尺寸，这就是负偏差轧制，它是提高成材率的一个有效途径。

负公差轧制钢板相比公称厚度轧制钢板长度要长，能够达到提高轧制成材率的目的。

厚度负公差轧制对不同规格板材成材率影响不同，对薄规格板材成材率影响更加明显。

不同负公差对于普通切边钢板成材率的影响见表1。

现阶段负公差的控制不理想, 主要存在以下几
表1 厚度负公差对成材率的影响
厚度规格/mm810121416182025平均值/%公差为000000000
公差为-0.1 1.27 1.010.840.720.630.560.500.400.66
公差为-0.2 2.56 2.04 1.69 1.45 1.27 1.12 1.010.81 1.33
公差为-0.3 3.90 3.09 2.56 2.19 1.91 1.69 1.52 1.21 2.01
公差为-0.4 5.26 4.17 3.45 2.94 2.56 2.27 2.04 1.63 2.70
公差为-0.5 6.67 5.26 4.35 3.70 3.23 2.86 2.56 2.04 3.41
公差为-0.68.11 6.36 5.26 4.48 3.90 3.45 3.09 2.46 4.13
公差为-0.79.597.53 6.19 5.26 4.58 4.05 3.63 2.88 4.86
方面的问题:
1）液压AGC等厚度控制设备的运行状况不稳定。

2）由于加热原因造成的钢坯温度不均匀，影响厚度控制的稳定。

3）操作人员的操作水平不一, 表现为对厚度变化的反应能力及调整水平上。

4）钢板板型控制不稳定，传动侧和非传动侧厚度公差存在一定的差异。

5）操作人员负公差控制的意识不强, 仍有潜力。

1.3剪切量的影响
按照理论计重交货的中厚板，在投料量相同、钢板厚度尺寸满足国标要求的前提下，最终轧制的钢板长度是反映成材率的主要指标，轧制成品越长，成材率就越高。

剪切量包括切头、切尾、切边及钢板局部质量缺陷而必须切除的金属料损失。

切损是影响中厚板成材率的主要因素。

轧后毛板的平面形状与剪切量的多少密切相关， 而轧后平面形状不良造成的成材率损失在4%～5%左右。

同时，为了满足钢板长度尺寸的晋级，较大的切边量也是导致成材率损失的因素。

日本钢厂提出了厚边展宽轧制法( MAS) 、狗骨轧制法( DBR) 、立辊轧边法、咬边返回轧制法、留尾轧制法等，使切头尾和切边量降到4%以下。

据统计，我国部分中厚板生产厂家采用这些方法后，中厚板成材率可提高4%。

1.4板型控制的影响
板型对成材率也有较大的影响。

一方面，不良板型的钢板剪切时可能无法得到定尺，导致钢板头尾以及边部剪切量增加、造成成材率下降；另一方面，具有边浪或者中浪的钢板无法实现矫直，或者经过矫直后也不能达到平直度要求，致使钢板判定为短尺，严重的还会判废，不利于成材率的提高。

1.5同板差的影响
同板差对成材率同样具有较大的影响。

必须保证钢板厚度卡量最小值达到标准要求，如果同板差过大，即使钢板厚度最小点达到标准要求，而整块钢板平均厚度较大，成材率也会大大降低。

1.6废品率的影响
轧制废品是因设备故障与操作失误导致坯料不能继续完成轧制， 或轧制后， 使钢板达不到标准要求而产生的废品。

轧制过程产生的废品不能称为成品，金属收得率为0， 若每月废品量在100～200 t，如果每个月切边板产量为14 万t， 那么150 t轧废量对成材率的影响是：150/140 000×100% =0.11%。

2 提高成材率的措施
2.1控制加热
2.1.1推行热送热装制度
热装炉与冷装炉相比，不仅能大大降低加热工序能耗， 而且具有减少氧化烧损， 提高成材率和缩短生产周期等优点。

邯钢中板厂实现连铸—中厚板短流程生产线贯通，钢坯可以直接通过热送辊道输送至加热炉区，实现了直接热装工艺（DHCR），装炉温度在700～800 ℃， 热装比例提高到80% 以上, 大大减少了氧化烧损, 实现了高效节能。

2.1.2提高作业率, 实现高效、稳定生产
作业率是轧钢厂生产水平、管理水平的反映。

加热工况稳定, 钢坯在炉内运行时间就短, 减少了钢在高温段加热和停留时间, 避免钢坯在炉内高温区长时间停留, 从而减少烧损。

氧化烧损同作业率是反比关系, 一般每加热一次, 氧化烧损达0. 5%～ 2. 5%，所以提高作业率，保持加热炉连续作业，板坯在炉内正常运行，减少因生产或设备事故造成板坯在高温段加热和停留的异常时间，可有效减少氧化烧损，提高成材率。

2.2精度轧制技术和多级计算机管理及控制系统应用
2.2.1高精度液压AGC厚度控制系统
液压AGC对于提高钢板厚度命中率具有重要的作用。

人工进行厚度控制时，厚度公差命中率低，而且易产生厚度计划外产品，大大降低成材率。

因此AGC厚度控制成为保证钢板厚度命中率、提高成材率的一个重要的方法，是实现负公差轧制的基础。

轧制钢板厚度公差可以通过油柱进行微调，最小调节量为0.05 mm，大大提高了厚度控制精确度。

另外，AGC系统具有头部补偿功能，可以有效地减小头部厚度偏差。

同时，AGC系统具有自动补偿功能，对于钢坯温度在较小范围内波动造成的厚度偏差，可以利用油柱进行补偿，保证钢板厚度均匀性，能够较好地控制轧制钢板的同板差与异板差，减少轧制过程钢板厚度波动。

2.2.2平面形状控制系统
平面形状控制系统对于提高钢板矩形度、减少头尾以及边部剪切量具有重要的作用。

通过平面形状控制系统轧制钢板的平面形状经过定量预测，依据体积不变原理，换算成在成形阶段或展宽阶段末道次给予的钢板不均匀厚度分布量，这个不均匀厚度分布量将用于改善轧件最终的矩形度。

如果成品边部为凸形，则成形阶段末道次将轧件轧制成两端厚中间薄的形状，两边厚出的部分用于补偿成品边部凸形两端的缺损；反之，如果成品边部为凹形，则成形阶段末道次轧制成两端薄中间厚的形状，中间厚出部分用于补偿成品边部凹形中间的缺损。

定尺道次使用平面形状系统的功能称为定尺MAS。

同理，通过展宽阶段最末道次的板厚超常分布量来补偿最终成品头尾部形状缺损的功能称为展宽MAS。

平面形状控制系统的定尺MAS功能能够有效地减少钢板沿长度方向宽度不均匀量，特别是在展宽比大的情况下，如果不使用定尺MAS功能，钢板头尾与中间的宽度差可以达到40～50 mm，使用该功能后，宽度差可以缩小到10～20 mm，可有效地控制钢板宽度剪切余量。

展宽MAS功能可以有效地弥补钢板头尾圆头形状，在实际使用过程中控制展宽MAS狗骨量，可使轧制后钢板头部呈燕尾形，有效减少头尾部剪切量。

按照实际生产使用情况计算，应用平面形状控制系统后，头尾剪切量最低可以减少150～200 mm，对于提高成材率的作用十分明显。

2.3合理控制钢板厚度负公差、剪切量、厚度同板差以及板型
2.3.1厚度负公差
目前，邯钢中板厂生产的钢板厚度负公差主要按照钢板厚度公差要求的下限并增加一定余量进行控制，钢板的厚度公差一般控制在公差下限以上0.15～0．35 mm，这样既可以有效地发挥负公差轧制作用，又可以有效减少轧制过程非计划品数量。

2.3.2剪切量控制
剪切精度是中厚板实物质量的体现。

提高剪切的精度能够降低金属消耗，直接提高产品的成材率。

为了减少切头尾的损失， 邯钢中板厂提出了微正差剪切技术，在加强设备维护提高设备精度的前提下，通过对剪切温度的实测，开发一套钢板放尺数学模型， 给出不同钢种、不同规格钢板的放尺量，指导划线，使其产品长度和宽度的放尺量控制在15 mm和10 mm以内，而没有开发微正差剪切技术之前，长度和宽度放尺量大约为50 mm和20 mm左 右，在以钢板规格长9 000 mm，2 500 mm 来计算，则成材率提高0.84%。

2.3.3厚度同板差
控制同板差一方面可以提高负公差轧制的利用率，另一方面可以避免厚度计划外造成的成材率降低现象。

轧制钢板同板差分为横向和纵向同板差，横向同板差的控制主要与轧辊辊型以及轧制力分布有关，纵向同板差主要与轧制温度均匀性以及轧制
速度有关。

为了合理地控制钢板横向同板差，主要采用的方法包括：
1）轧辊辊型设计为凸辊，保证轧辊在一个换辊周期内磨损后依然具有较小的凹度，减少钢板中间与边部的同板差。

2）合理控制末道次轧制力，在换辊后，将轧制力适当放大，而在轧辊末期则将轧制力适当减小，以达到减小轧辊弯曲量的目的。

3）使用工作辊液压弯辊，通过正弯辊和负弯辊，调整轧辊辊凸度，改善钢板横向同板差。

控制纵向同板差采用的主要方法为：
1）头尾补偿。

2）冲击补偿，有效地补偿钢板咬钢过程由于油柱波动造成的公差波动。

3）应用绝对AGC保证钢板绝对厚度。

4）控制轧制速度，在温度波动大的部位适当降低轧制速度，保证AGC自动补偿到位。

2.3.4板型控制
钢板板型差对剪切效果有较大的影响，例如钢板镰刀弯可导致无法剪切出要求的宽度和长度，因此需要加强轧制过程钢板板型的控制。

控制板型的主要方法有：
1）稳定钢板轧制温度，根据轧辊使用周期，调整轧机弯辊，合理控制道次负荷分配，同时配合AGC油柱进行微调，有效避免钢板镰刀弯，提高成材率。

2）减小设备配合间隙，保证轧制过程稳定。

3）质检工及时反馈轧后钢板的板型，以便轧钢工及时调整板型，有效避免批量板型弯曲现象，达到提高成材率的目的。

3 结论
通过降低加热炉氧化烧损、推行热装炉工艺，提高负偏差控制，严格控制和减少镰刀弯、同板差、异板差，微正差剪切、提高负差控制水平等多项措施， 邯钢中板厂的综合成材率显著提高，在全国同类型轧机中处于领先水平。

中厚板成材率的提高体现在生产企业精细化控制的各个方面，提高成材率有利于降低生产成本和增强企业竞争力，是挖潜增效的重要手段。

参考文献
[1] 刘朋，刘纯.影响中厚板成材率因素的量化分析及对策[J].宽厚板，2005，11(5)32-34.
[2] 严国平.提高中厚板成材率的初步探讨[J].宝钢技术，2001(3):57-60．
[3] 许丽燕，李学儒.提高中厚板轧钢厂钢板成材率的措施[J].首钢科技，2006(5)：31-33．
突破了日产记录。

此次生产也总结了以下经验：1）常烧木印查看K4“花边”大小，严格控制K5的料型。

2）按照K4设计料型宽度值是73.9 mm，“花边”宽度为8.8 mm左右。

3）K5料型高度控制在63~63.5 mm。

调整工与2号台随时沟通，根据延伸系数和电流的变化来调整料型。

4）2号台严格控制K4延伸系数在1.32~1.34范围内。

当K4延伸系数发生变化，及时与调整工沟通，调整中轧料型。

参考文献
[1] 张月. φ14mm四切分轧制工艺的开发与应用[J]. 涟钢科技与管理，2016(04):17-18.　
[2] 孔利明，姜振峰，李子文，等. 圆钢多线切分轧制工艺开发[J]. 新疆钢铁,2013(02):1-6.
（上接第48页）。