热轧带钢尾部宽度超差控制技术研究

1580热轧带钢在向冷轧供料的过程中，1220 mm以上的规格带钢存在尾部超宽现象，因为这部分带钢尾部最大宽度超过1250mm，导致1420机组无法上机，必须经过修理后才能正常生产。在生产现场对若干不同规格和不同工艺要求的带钢实物宽度进行实测和对比，尾部宽度超差现象比较明显。根据对带钢宽度的实测和统计的结果得知带钢尾部宽度超差，基本上从距尾部0.2～0.5m的地方开始，至尾部4m以内发生的宽度超差，也就是成品卷外层半圈以内，尾部超宽范围一般在15～20m左右，而且带钢尾部超宽的问题不分钢种、规格而存在，基本上所有的带钢上均存在着这种问题。

1 带钢尾部超宽原因分析及解决的可行性分析

1.1 热轧带钢尾端轧制变形的特点

根据对修理卷的实测统计，带钢尾端宽度超差的长度在4m以内，按照热轧成品厚度2.3mm，中间坯厚度46mm，板坯厚度230mm折算，则超差部分在热轧中间坯的长度为尾端20cm以内，在热轧板坯上的长度为尾端4cm以内。此部分带钢在热轧轧制过程中的变形为自由端变形，其变形条件与带钢整体其它部分不同，具有极大的不确定性，宽展量相对较大。

带钢尾端在精轧7机架水平辊轧制时，由于轧件的外端（刚端）的作用，轧件的尾端处于无张力的变形过程，金属便按最小阻力定律自由向两侧移动，加剧了尾端部分宽展量，带钢的宽度曲线也反映了这一点。而且在热轧轧制过程中不可避免的存在的温降过程，在带钢端部尤为明显。而且端部温度低，使得尾端宽展量远较带钢整体部分大。这种情况在带钢生产中是客观存在的问题，从工艺的角度基本上无法解决。

1.2 SP侧压过程的影响

板坯的减宽主要是通过SP实现。板坯在SP内轧制时，除边部被压制、厚度凸出外，根据侧压过程中金属流动的规律，板坯的尾部在侧压过程中板坯的端面发生弯曲，此弯曲只发生在板坯的头尾端，如图2所示。即在SP侧压至板坯尾端时，由于其受力变形条件与在板坯中部侧压时不同，使尾部横断面发生扭曲，导致板坯尾部未能产生足够的有效的减宽压下，侧压量越大，这种弯屈效应越明显。尾部扭曲的板坯经水平轧制后，因SP无法实现对尾部进行压下补偿，所以SP反而会加剧尾部超宽的程度，对带钢尾部超宽的控制起不到作用。

1.3 立辊短行程的影响

1580热轧粗轧E1、E2立辊具有头尾短行程控制功能，短行程控制是在侧压下用于克服带钢头尾20m左右部分所产生的宽度缩窄现象、提高板带成材率的一项先进技术。其基本思想是：根据侧压调宽时板坯头尾部收缩的轮廓曲线，使立辊轧机的辊缝在轧制过程中根据轧件宽度控制的需要加以改变，辊缝比正常轧制时增大，以补偿侧压变形量。

在侧压量较小或无侧压量的情况下，板坯要经过立辊和水平辊的交替轧制，通过立辊的侧压实现对板坯宽度的控制。立辊侧压时，由于板坯头尾部 “刚端”的作用，立轧后这部分金属向中间流动，并且是不均匀延伸，从而造成失宽。

立轧变形主要集中于板宽边部的局部区域，即变形在未扩展至轧件中心之前便已停止，难深入到轧件中间部分。此时，变形区内存在一个刚性区，导致边部延伸大，中间延伸小，甚至无延伸。这样中间层金属便阻碍表层金属的延伸，因而使表层金属产生强迫宽展，并产生附加压应力，使变形抗力升高，从而使轧件侧面隆起而形成双鼓形，即段面呈“狗骨”状。立轧前后及水平轧制后轧件变化情况如图3所示。“狗骨”部分在随后的水平轧制时产生回展，使立轧调宽效率降低，并影响到产品的宽度精度。

在实际生产过程中，成品带钢头尾20m以内有宽度缩窄的趋势，特别在轧制1200mm以上宽料时，比较容易发生带钢尾部的缩窄现象，操作工为保证带钢尾20m宽度使用头尾短行程控制功能，放大尾部宽度，在这种控制方式下，带钢尾部变宽，根据上述热轧带钢尾端部轧制变形的特点，则带钢尾端部在精轧轧制过程中宽展量将进一步放大。

通过E2短行程来减小带钢尾部宽度的方法，我们进行了E2短行程调整的对比试验，各带钢对就短行程量以及尾端实测宽度如表1所示，各短行程对应曲线形状如图3、4、5所示。

表1 E2尾部短行程试验

由上述试验结果可以看出：

(1) E2短行程效果明显，带钢尾部明显缩小，尤其是当短行程为－8时，带钢尾部已接近宽度控制下限零位；

(2) 从带钢尾端实测宽度情况可以看出：E2短行程对带钢尾端部超宽无明显效果。

1.4 其它影响因素

板坯头部和尾部往往都会形成超宽，当其头、尾的超宽部分未能切除干净时，便会“遗传”下来，在热轧带钢的粗轧机组中形成超宽缺陷，直接影响到成品带钢的头、尾宽度精度。另外，轧制过程中过程控制计算机对轧机负荷、速度与张力设定模型的精度与可靠性以及操作人员的负荷分配、张力与速度调整都会在不同的程度上影响到带钢的宽度精度。

2 对策

热轧带钢宽度超差主要发生在粗轧和精轧工序。调宽压力机是采用连续走行侧压方式，可对加热后的板坯进行大侧压定宽，可实现连续宽度控制和PWC技术，如果能对实现SP轧机的尾部短行程功能，将会对尾部超宽的问题有很大帮助。保证带钢不产生严重失宽现象，提高成材率。当然，较大规模的设备改造会受到诸多客观因素的制约而不是一朝一夕的事，在此问题不能实现之前，可根据实情在设备和工艺方面采取以下措施：

因立轧时，立辊直径增大，接触弧长增加，金属纵向流动阻力增加，变形均匀程度增加，这不仅能使头、尾失宽降低，而且能使“狗骨”突起变小。所以，从理论上讲，增大立辊直径，合理地分配E1、E2的总侧压量和各道次侧压量会对这种尾部超宽的程度有所减小。

严格执行板坯加热制度，合理地选择各种钢种、规格板坯的在炉时间，保证板坯的加热质量，特别要减小或消除板坯头、尾与中间部分的温度差。

在实践中逐步优化各种设定模型参数，精轧操作人员应实时对负荷、速度和张力进行调整，规范操作，避免人为拉钢轧制，作好设备初始化工作。

飞剪切头、尾时必须切除干净，严禁“舌头”、“鱼尾”进入精轧机组

3 结语

综上分析，造成带钢尾部超宽的问题是由金属的变形特点所决定的，当带坯头部和尾部进入变形区变形时，由于没有刚端的阻碍均衡作用，故纵向延伸不均匀，宽向自由流动量大；而带坯纵向中间部分在变形区内变形时，受前后刚端作用，将纵向延伸强迫“拉齐”，减小了宽向流动量，从而造成尾部超宽的现象。

尾部超宽是经水平辊轧制后的固有现象，它不分钢种、规格、轧制工艺类型而存在。成品带钢上均存在0～4ｍ尾部超宽，而冷轧要尾部6-8m进行切割后进行轧制，所以只要能保证冷轧正常上机，对该现象的负面影响自然可得到有效控制。