王廣科

(寶山鋼鐵股份有限公司厚板部，上海 200941)

摘要：湛江鋼鐵公司厚板廠4 200 mm厚板精軋機近期多次出現因軋制過程板凸度偏大導致的異常換輟情況，調查后發現出現異常換輟情況全部是FN07/FN08配輟在機時發生的。經過反查配輟軋制實績，檢測軋輟表面硬度及軋輟金相組織等，發現凸度異常變化是多種因素綜合造成的結果。根據現有條件，制定軋制計劃編排優化、配輟方案變更、軋制塊數再平衡等措施，有效地改善了軋制板凸度偏大的問題，降低了異常換輟次數。

關鍵詞：凸度；輟面硬度；軋制計劃；配輟

1背景及現狀

湛江鋼鐵4 200 mm厚板精軋機采用四輥可逆式CVC^+Plusx作輥輥形，軋制品種以普通結構鋼為主，如Q235B&Q345B等，此外還有少量高強結構鋼，如Q420B、Q550CFD、Q690CFD,管線鋼如L415M、L450M、X70M,模具鋼如 BSM48C 等。目前，常用配輥主要有以下3套：FN05/FN06、FN07/FN08&FX01/FW06,其中 FN、FX、FW 系列精軋機工作輥制造廠家分別為日本新日鐵、中國邢臺軋輥公司、中國武漢軋輥公司，其工作輥材質均為ICDP(無限冷硬鑄鐵)。國內其他寬厚板廠,如沙鋼5 000 mm軋機工作輥材質主要包括ICDP普通無限冷硬鑄鐵、MICDP改進型無限冷硬鑄鐵、無限冷硬升級型鑄鐵及高珞鐵等^[1];而湘潭厚板廠3 800 mm軋機工作輥則采用無限冷硬高Ni、Cr鑄鐵材質軋車昆。

2017年9月起，每當4 200 mm精軋機在機使用FN07/LN08配輻時，就會出現因板凸度過大導致的厚度和板形質量難以控制情況，從而不得不進行提前換輻。精軋機異常換輻不但影響了軋制節奏，而且存在批量尺寸質量缺陷的隱患^[2-3] , 對現場生產穩定性及計劃性產生了嚴重的影響。

本文針對上述現狀,從軋輻表面硬度及金相組織、軋制計劃編排、配輻方案、軋制塊數等角度進行分析,并提出了相應的解決措施。

2異常換輥原因分析

2.1軋輥表面硬度及金相組織的影響

FN07/FN08配輻初始信息如表1所示。2017 年9月起，使用過程中發現FN07/FN08配輻在機使用磨損量逐步增大，如圖1所示,其磨損值相比之前增加了約20%?30%。軋輻在機磨損速率異常造成計算輻縫凸度和實績輻縫凸度偏差較大，從而影響板形控制，從而不得不進行異常換輻（非計劃臨時換輻）。因此,推測軋輻在機磨損量增大與軋輻表面硬度及金相組織發生變化有關。

硬度調查部位為3處:DS?750 （距離DS端部750 mm處）、CL、WS?750 （距離WS端部750 mm處），調查結果如表2、3所示（DS為傳動側,CL為中央,WS為工作側）。

軋輻FN07/FN08用到目前的表面硬度與出廠時表面硬度進行對比,其硬度（Hs）降低了 2?4，而輻號FN08這根軋輻表面硬度比FN07表面硬度還要低一些。

軋輻FN07/FN08金相組織結果如圖2、3所示。將出廠時和此次調查時進行對比，發現FN07和FN08的金相組織中碳化物變得有些粗大，而FN07和FN08軋輻金相組織對比沒有發現明顯差異，也沒有發現不同取樣部位之間的差異（工作側、中央、傳動側）。

通過以上分析可知,軋輻表面硬度有所降低是由于金相組織變得粗大引起,這種現象的發生主要是因為在采用離心鑄造工藝制造軋輥時部分鋼水凝固速度較慢,從而造成軋輥有些層面金相組織相應地變得粗大，致使軋輥表面局部硬度降低,推測涉及徑向厚度范圍約為20 mm。軋輥金相組織變得粗大的原理如圖4所示。正常情況 下,繼續使用幾次,在用完了這部分區域后,金相組織和硬度就會恢復。

這種硬度局部變低（圖5 ）現象的發生，每支軋輥之間都存在一定的差異，湛鋼厚板廠精軋機使用的FN07/FN08軋輥直徑方向輥徑處于1 090?1 110 mm,正位于硬度波動區間。

2.2軋制計劃編排的影響

表4、5是軋制計劃編排指導原則,規定了軋制規格組距和編排位置。從表中可以看出組距RC代碼為2和組距RC代碼為4是主要軋制規格，這個規格的數量和編排位置決定工作輥在機配輥周期內軋制塊數和軋板凸度是否受控。

圖6為某次異常換輥發生前精軋機所軋制計劃編排順序圖。從圖6可以看出，換輥開軋后前150塊大板以2 500 mm以上寬度規格為主，隨后軋制大板寬度規格以2 300 mm為主。軋制到該配輥中后期時，軋制目標寬度由2 047 mm反跳至2 317 mm,導致軋制大板凸度實際值異常增大3倍，如圖6、7所示。

為了更好地分析本次異常換輥原因，從軋制計劃編排著手尋找差異點。本套配輥在此前計劃換輥時軋制769塊,從軋制順序第589?647塊所軋制規格為2 292 -2 247 BB,從軋制順序第648?769塊（軋制結束）所軋制規格全部為2 047 mm, 配輥末期不存在規格反跳情況。該配輥在下機前凸度控制在0. 2 mm以下，軋制板形和厚度控制情況正常，如圖8、9所示，因此可知軋制計劃編排順序對凸度控制具有一定的影響。

2.3軋制長度的影響

軋輥磨損不僅與軋制塊數有關，還與軋制大板各道次總長度密切相關,考慮外在條件差異不大的情況下，同一套配輥軋制塊數相同時,軋制大板的平均長度越長,軋輥與鋼板發生接觸的總軋制公里數越長,軋輥磨損越嚴重,軋制板凸度也越大。FN07/FN08異常換輥與計劃換輥軋制情況對比如表6所示。

3異常換輥改進措施及效果驗證

3.1優化配輥方案

由于軋輥石墨組織、碳化物組織的形態和分布都沒有發現異常,磨損較大原因是由于離線鑄造工藝引起的金相組織變得粗大,導致軋輥表面硬度降低，耐磨性變差。因此，決定采取重新配輥，用1支新日鐵的軋輥，配1支其他廠家的軋輥,增大交叉新配輥的耐磨性。

基于前期FN07/FN08表面硬度及金相組織的分析，決定優化配輥方案,以減輕這一過渡區域對軋制穩定性的影響。精軋機可上機配輥共有3套:FN05/FN06、FN07/FN08、FX01/FW06, FN07/FN08磨損較大，每次下機單輥磨損量基本在1 mm以上;如圖10所示，配輥FX01/FW06耐磨性較好，每次下機單輥磨損量基本在1 mm以內。

綜合考慮每支輥子的耐磨性和工作層尺寸，決定對可使用的幾支精軋機工作輥重新配對，即改成FN07/FW06&FX01/FN08 配對模式。其中 FN05/FN06工作層已經所剩無幾接近報廢，除此之外又無相近輥徑可配,因而未參與本次重新配對。

3.2優化軋制編排原則

為了使軋輥磨損均勻，對每套精軋機上機配輥軋制計劃進行梳理，整個配輥軋制計劃安排可以分為以下5個階段，每個階段軋制計劃編排建議如下（軋制大板凸度控制在0.25 mm以下,軋制大板邊部減薄控制在0. 2 mm以內）。

第1階段:前200塊，根據實際生產計劃要求靈活安排,但是盡可能編排寬度2 500 mm以上規格鋼板；

第2階段：200?350塊，適合安排寬度規格2 200 -2 500 mm，寬度跳躍控制在100 mm以內, 超過100 mm，至少有20 - 30塊鋼板過渡；

第3階段：350?500塊，適合安排寬度規格2 500 -2 200mm，寬度跳躍控制在100 mm以內,超過100 mm，至少有20 - 30塊鋼板過渡；

第4階段：500?600塊，適合安排寬度規格2 100?2 200mm，寬度跳躍控制在50 mm以內, 超過50 mm,至少20 -30塊鋼板過渡；

第5階段:600塊以后，適合安排寬度規格2 100 mm以下，寬度跳躍控制在50 mm以內，最好同一規格軋制750塊（雙爐），進行換輥。

3.3合理安排軋制塊數

2017年8月精軋機工作輥配輥較為合理,沒有軋制大板凸度不受控造成異常換輥情況發生。經統計數據分析,8月軋制大板平均長度27.1 m, 以此作為配輥周期的軋制大板的平均軋制長度, 總軋制長度選定為22 472 m （參照近期計劃換輥軋制長度的平均值），合計830塊；11月平均長度為35 m,參考8月軋制長度計劃編排642塊。綜合以上所有因素，以后制定精軋機每套配輥軋制大板塊數為660?700塊，然后再根據每套配輥在機使用情況對軋制計劃進行微調。

3.4效果驗證

重新優化配輥后,從2017年10月起共進行17次換輥,軋制塊數及總軋制長度分布趨勢如圖11、12所示,其中第15次是計劃換輥。而其中第5次、第17次為計劃檢修原因提前停機，再無因軋制大板凸度異常所導致的換精軋機工作輥。

上述措施的實施，有效地改善了軋制穩定性及板凸度控制效果,很好地滿足了現場生產的控制精度需求。

4結論

(1) FN07/FN08多次發生異常換輥的原因為軋輥工作層硬度降低、磨損速率加快,最終原因為離心鑄造工藝生產的軋輥存在金相組織變粗大所致。新日鐵已經派專家到現場確認，明確提出了今后要改進鑄造工藝，同時采用新型耐磨材質。

(2) 針對FN07/FN08磨損速率大的實際情況,綜合考慮每支輥子的耐磨性和工作層尺寸，決定對可使用的幾支精軋機工作輥重新配對，即改成FN07/FW06、FX01/FN08配對模式，相應提高新配對軋輥整體耐磨度。

(3) 軋制計劃編排對在機使用軋輥影響較大，每套配輥安排軋制計劃時要遵從計劃編排原則，避免寬度反跳情況發生。在配輥末期軋制大板第600塊以后，務必安排2 100 mm以下寬度規格。

(4) 軋制塊數是配輥時最重要指標參數，要根據輥徑變化和平均軋制長度的變化調整配輥軋制塊數，達到軋輥磨損量和軋制產量合理平衡。

5下一步研究方向

湛江鋼鐵4 200 mm厚板軋機生產品種相對單一，主要是以2 500 mm寬度以內結構鋼為主，因此計劃編排時寬度很難嚴格按照“窄一寬一窄”的烏龜殼形狀排列，因此經典的厚板軋機生產計劃編排原則需要重新認識，避免計劃編排不合理對軋制厚度和板形控制構成潛在風險。

目前，湛江厚板精軋機平均更換工作輥周期 約36 h，換輥過程時間約50 -60 min，相對于目前的品種結構來說太長。為提升軋制計劃編排的靈活性，提高板坯熱裝熱送率,縮短廠內物流周期，更好地服務于厚板工程結構鋼敏捷制造需求，需 要打破軋制計劃編排的束縛，未來決定研究“一天一配輥”的軋制方案。通過縮短換輥周期不僅 能夠大大拓展可編排計劃空間，而且點檢人員每天都可以利用計劃換輥時間定期維護設備，提升 設備狀態水平，減少設備故障發生時間，穩定厚板產能。

參考文獻

[1]  :陸文國.沙鋼5 000 mm寬厚板軋機軋輥降耗的改進措施 [J].寬厚板,2012,18(1) :42 - 44.

[2]  孔偉，劉福，張棟，等.厚板軋機厚度控制異常原因與分析[J].寬厚板,2013,19(4) :22 -25.

[3]  董廣靜，李鐵克,王柏琳，等.考慮軋輥成本的軋制計劃編制與調整[J].控制與決策,2017,32(1 )：63 -69.