攀钢HC冷连轧机组工艺特点及应用研究

攀钢HC 冷连轧机组工艺特点及应用研究

攀枝花钢铁(集团)公司冷轧厂3　赵永平　颜代昶　周一林　朱大俊

【摘　要】　文章介绍了攀钢冷连轧厂HC 冷连轧机组在板形控制、极薄板开发、大压下轧制等方面的工艺特点及应用成果。

【关键词】　HC 轧机　板形　极薄板　轧制

3邮编617022,四川,攀枝花市

1　前言传统四辊冷轧机由于其自身结构特点,不能比较理想地进行板形控制和获得理想的带钢断面(即板凸度),因此,人们努力寻找更能有效控制板形和板凸度控制的轧机,日本日立公司70年代研制开发的HC 轧机就是其中一种。HC 轧机是在支承辊带阶梯的四辊轧机的基础上发展起来的,具体地讲,它是在上下工作辊和支承辊之间分别安装一对阶梯形的中间辊,中间辊可以在工作辊和支承辊之间轴向移动,工作辊配置有液压弯辊机构,当带钢宽度变化时,移动中间辊与之相适应,并通过调节液压弯辊力来有效地调节板形。因此,HC 轧机具有较强的板形控制能力。

HC 轧机率先应用在日本新日铁公司,取

得了良好的效果,便在世界上迅速得到推广应用。HC 轧机在冷轧生产中应用很广泛,既可用于单机,如武钢冷轧厂单机可逆式镀锡原板冷轧机;又可用于冷连轧机的最后一架或倒数第二架,如荷兰霍戈文的成品机架,其板形控制精度在5个Ⅰ单位以下;还可四个机架全部采用,如攀钢冷轧厂引进的日本70年代制造的四机架HC 冷连轧机,投产以来,其尺寸公差和板形控制均取得了良好的效果,同时,带钢可轧规格和变形率在原设计的基础上均取得了突破。

2　HC 轧机良好的板形控制能力

2.1　横向厚度偏差的有效控制

冷轧带钢的凸度值(即带材中部和边部

的厚度差)δh 可用下式表示:

δh =h 0-h 1=P/K H -AC -F/K B

(1)

式中　h 0、h 1———带材中部、边部厚度/mm ;

K H 、K B —

——轧制力、弯辊力引起的轧机横向刚度系数(使带材中部和边部产生1mm 厚度差所需的轧制力及弯辊

力)/kN/mm ;

C ———工作辊凸度/mm ;A ———比例系数;F ———弯辊力/kN 。

由于HC 轧机的工作辊、中间辊和支承

辊一般均采用平辊,即凸度C =0,

故　δh =h 0-h 1=P/K H -F/K B (2)因此,影响带钢横向厚差的因素有两个,一是轧制力的影响;二是弯辊力的影响。从轧制力的影响来看,HC 轧机具有较大K H 值,即具有较大的刚性稳定性,这样,即使轧制状态变化时,横向厚度差也不会发生太大波动。同时,HC 轧机由于辊身接触有效长度减小和工作辊辊径较小,这样,较小的弯辊力作用下就能使横向厚度发生明显的变化。

攀钢HC 连轧机有两套轧制方式,即四机架工作辊为光辊和毛辊轧制方式。

根据对同种规格,用相同辊径,采用两种不同轧制方式的生产跟踪发现,成品机架轧制压力和变形率均有较大差别,但带钢的横向厚度差并不大,具体数据见表1。

表1

轧制力对横向厚差的影响

规格(mm )

ε(%)

P (kN )δh (

μm )2.0×1004 6.9469260.5×1004 4.0398762.75×10047.2483980.7×1004 3.8442983.25×1004 6.4542391.0×1004 2.8498993.5×1004 5.75597111.2×1004

3.0

4885

11

2.2　中间辊轴移对板形控制的有效性

在连轧机上,由于前几个机架间的张力较大,板形存在一定的隐蔽性,所以,成品板形主要是通过最末一架来控制,在许多连轧机上,HC 轧机之所以用于最末一架,是因为它能通过调节中间辊轴移量和弯辊力来有效控制带钢板形。

中间辊轴移量是影响板形的一个重要参数,其意义如图1所示。中间辊位置可以用带材边部与中间辊辊身端部的距离δ表示,见(3)式,也可以直接用L 表示,攀钢冷轧厂就是用这种方式来定义中间辊位置的

。

图1　中间辊位置确定示意图

δ=L -B/2

(3)

式中　δ———

带材边部与中间辊辊身端部的距离/mm ;L ———上、下中间辊端部之间的长度

(中间辊宽度)/mm ;

B ———带钢宽度/mm 。

攀钢冷轧厂HC 轧机投产三年多的实践

表明:带钢板形对于中间辊轴移量较为敏感,主要表现在生产0.5mm 以下带钢时。通过归纳总结,我们得出如图2的经验关系。由图可知,轧此规格在一定弯辊力,当中间辊宽度L 大于带宽60mm 时,带钢趋于平直。再增加L 则出现边浪,反之,出现中浪

。

图2　板型与中间辊位置的关系

2.3　弯辊力调节板形的作用加强

在实际生产中,HC 轧机中间辊位置是预先根据带钢宽度设定的,但由于来料板形等原因,会出现板形变化,这时,需通过调节各

机架(主要是末架)弯辊力来进行控制,攀钢HC 冷连轧机第四机架(末架)配备有正负弯

辊装置。由于HC 轧机和普通四辊轧机相比,其有害接触区消除之后,弯辊力所产生的横向刚度值K B 变成一个较小值如图3。图中曲线的斜率即为单位弯辊力控制板形的能力。由图可知,当δ=50mm 变化到-50mm 时,曲线斜率逐渐增大,说明在HC 轧机上,改变中间辊位置使弯辊效果增强。这样,在生产过程中通过调节弯辊力,带钢板形的调节就变得因张力变化而十分有效。

2.4　HC 连轧机板形控制的稳定和连续

性

图3　弯辊与板形

a.对于HC轧机,当中间辊调整到适当位置时,工作辊的扰度不受轧制压力变化的影响,即HC轧机具有横向刚度无限大的特性。由于HC轧机横向刚度大,相对于一定的轧制压力波动,其板凸度变化较小。因此, HC连轧机大大有助于板形控制的稳定,并可促使生产率的提高。

b.资料表明,来料板形决定了出口板形。攀钢4机架HC连轧机解决了热轧来料板形差的缺陷,通过前面3架HC轧机良好的带钢平直度控制能力,保证了成品机架的入口板形,再通过4机架的ABB板形闭环控制系统,保证了4架出口带钢板形良好。

3　大压下轧制能力

3.1　HC轧机总体变形增大

由于HC轧机横向刚度系数K H大,同时弯辊力作用的刚度K B较小,故其具有良好的板形控制能力,这样,就能够采用较大的变形量进行轧制。从电机功率和轧制力二方面都能证明HC轧机的变形量比四辊轧机更大。由(3)、(4)、(5)式知道,在相同润滑、相同张力和同等的轧制规模下,当n,ε一定时,轧机工作辊径越大,需要的电机功率也愈大。由于四辊轧机支承辊和工作辊间存在有害接触,因此,工作辊辊径就要求足够大,以满足轧机的刚度需要,而HC轧机消除了这种有害接触,其工作辊径相对就要小得多。所以在同样电机功率下,HC轧机获得变形也就要大一些。

MΣ=M+M f+M0+M d(4)忽略M f、M0、M d,则

MΣ=M=f(d,n,ε…)=60N/2πn)(5)式中　MΣ———轧钢时总的力矩/kNm;

n———电机转速/rpm;

M———轧制力矩/kNm;

N———电机功率/kW;

d———轧辊直径/mm;

ε———变形率;

f(d,n,ε…)———变形力矩的函数表达

式。

同时通过轧制力,见(6)式,也能证明这一点。当单位轧制压力一定时,轧辊直径越小,总的轧制力也就越小,这样,当液压系统能力与四辊轧机相同时,即轧制力相同时, HC轧机的变形能力也比四辊轧机要大。

P=pb(R′Δh)1/2(6)式中　P———轧制力/kN;

p———单位轧制压力/MPa;

b———带钢宽度/mm;

R′———轧辊发生弹性压扁后的半径/

mm;

Δh———绝对压下量/mm。

3.2　攀钢冷轧厂HC轧机变形能力情况

攀钢冷轧厂HC轧机最初的大变形轧制主要是08A1等深冲钢,因为该类钢在轧制时必须要有足够大的变形,才能在退火后获得足够小的晶粒,以满足深冲性能。表2是08A1等深冲钢在HC轧机轧制时的变形情况。

表2　08A1等深冲钢典型规格变形情况

原料厚度

(mm)

成品厚度

(mm)

绝对变形量

(mm)

变形率

(%)

2.750.50 2.2581.8

3.250.80 2.4575.4

3.50 1.00 2.5071.4

4.50 1.50 3.0066.7