任來鎖

(萊蕪市泰山冷軋板有限公司，山東 271100)

在冷軋帶鋼的生產(chǎn)過程中，平整是一個重要的生產(chǎn)工序，主要用于消除退火產(chǎn)生的屈服平臺，防止沖壓成形時產(chǎn)生滑移線;改善帶鋼的平直度;賦予帶鋼表面一定的粗糙度以滿足后續(xù)深加工生產(chǎn)需要。平整對保證帶鋼質量有著非常重要的作用。

2007 年8 月建成投產(chǎn)的泰鋼冷軋廠1 700 mm 平整機組的工藝及設備由中國重型機械研究院成套供貨，為單機架四輥平整，平整方式為干、濕兩用，AGC 液壓缸推上、電動斜楔壓下，機架前后均裝配有張力輥(S 輥)、防皺防顫輥、激光測速儀和側張輥等。開卷機帶CPC 對中、側支撐和自動卸帶尾裝置，卷取帶皮帶助卷器和稱重裝置。主機傳動下工作輥單獨傳動，傳動接軸采用強扭矩、小回轉半徑的鼠籠式接軸，傳動接軸中部帶有回轉托架，以減少長節(jié)軸高速運轉時的振動。此外還設有機前平整液噴淋系統(tǒng)和支承輥表面清理裝置，機后平整液吹掃系統(tǒng)(壓縮空氣吹掃)及快速換輥裝置和煙霧吸收、凈化系統(tǒng)。投產(chǎn)至今設備運行穩(wěn)定可靠，通過不斷摸索試驗借鑒外單位經(jīng)驗解決了影響平整生產(chǎn)的板形、擦傷、橫折印和黃斑等缺陷問題。本文主要介紹了該設備的工藝特點、質量檢查要點及常見缺陷控制措施。

1 平整機的主要設備組成及其技術參數(shù)

1 700 mm 平整機組的主要設備由鋼卷翻轉機、準備站、開卷機、卸帶尾裝置、入口S 輥、入口防顫輥、平整機主體、出口防顫輥、出口S 輥、卷取機、皮帶助卷器、換輥裝置、稱重裝置等組成，見圖1。

圖1 平整機組主要設備構成示意圖Figure 1 Schematic sketch of main devices constitutes for temper mills

1.1 主要設備技術參數(shù)如下

(1)開卷機

開卷張力/kN:5.3～53

開卷速度/m·min－1:≤30

開卷電機/kW:1 250

(2)入口張力輥

張力輥規(guī)格/mm:(?720～?750)×1 700

張力輥材質:冷硬復合鑄鐵

張力輥張力/kN:10.6～106

上輥電機功率/kW:551

下輥電機功率/kW:355

(3)防皺輥和防顫輥

防皺輥和防顫輥規(guī)格/mm:?250×1 700

(4)四輥平整機

帶材厚度/mm:0.17～2.0

工作輥規(guī)格/mm:(?520～?470)×1 700

支承輥規(guī)格/mm:(?1 220～?1 300)×1 650

穿帶速度/m·min－1:≤30

軋制速度/m·min－1:≤1 000

最大軋制力:13 000 kN

延伸率:≤3%

入口張力/kN:10.6～106

出口張力/kN:12.4～124

工作輥正負彎輥力(單邊)/kN:最大700

壓下方式:液壓推上

傳動方式:下工作輥單輥傳動

主電機功率/kW:1 250

(5)出口張力輥

張力輥規(guī)格/mm:(?720～?750)×1 700

張力輥材質:冷硬復合鑄鐵

張力輥張力/kN:12.4～124

上輥電機功率/kW:614

下輥電機功率/kW:424

(6)卷取機

卷取張力/kN:6.2～62

卷取速度/m·min－1:≤1 050

卷取電機/kW:1 500(一臺)

1.2 生產(chǎn)工藝流程

退火鋼卷→翻卷機翻卷→鋼卷準備站→鋼卷測徑→小車上料→開卷機→入口剪切頭→入口轉向/張力輥(S 輥)→防皺輥→四輥平整機軋制→防顫輥→出口剪切尾→出口轉向/張力輥(S 輥)→卷取機→小車卸料→打捆→稱重→標識→吊運。

2 平整機的工藝特點

2.1 入、出口雙S 張力輥:

該平整機入、出口采用了大輥徑雙S 張力輥設計，使帶鋼呈S 形走向包繞在張力輥上。從而實現(xiàn)張力的分段控制，很好地解決了大開卷張力層間錯動劃傷和大卷取張力塌卷問題。其張力分段控制見圖2。

圖2 平整機張力分段控制示意圖Figure 2 Schematic sketch of sectional control on temper mills strain

穿帶模式的選擇:對于帶鋼厚度大于1.5 mm時，帶鋼直接通過入、出口張力輥的上輥，即轉向輥工作方式;對于帶鋼厚度小于1.5 mm 時，帶鋼必須通過入、出口張力輥的上下輥，即張力輥工作方式。

2.2 防皺輥與防顫輥

對于寬而薄的鋼帶，為了防止鋼帶平整時折皺和顫動，在平整機入、出口處分別設置了防皺輥和防顫輥。防皺輥和防顫輥的輥子尺寸皆為(?250×1 700)mm，布置在軋制線下方，由液壓缸驅動升降。工作時由液壓缸推到工作位置，在平整機附近的較小區(qū)域內形成穩(wěn)定的張力區(qū)，從而防止帶鋼起皺褶和高速運行顫動，保證平整質量。

2.3 工作輥正負彎輥控制

該設備工作輥帶有正負彎輥裝置。通過液壓彎輥的作用可使軋輥凸度量瞬間發(fā)生迅速改變(0.10 mm 左右)，能有效消除雙邊浪和中間浪等對稱缺陷，從而實現(xiàn)板形的快速調整。

2.4 延伸率閉環(huán)控制

延伸率是平整過程中最重要的工藝參數(shù)，穩(wěn)定的延伸率控制是保證帶鋼質量的重要條件。不同用途、不同厚度的帶鋼使用不同的延伸率，見表1。延伸率應控制在既能消除屈服平臺而又不產(chǎn)生加工硬化的范圍內。

表1 冷軋帶鋼平整延伸率的參考值Table 1 Reference values of temper elongation rate for cold rolling strip steel

為確保延伸率的恒定控制，在機組設計了兩種速度檢測裝置，即S 輥編碼器檢測方式和激光測速儀方式，并且有手工設定和自動控制兩種延伸率控制模式，在穿帶、甩尾和低速運行時采用人工干預設定，在生產(chǎn)速度穩(wěn)定時可選擇投入自動控制模式。

(1)編碼器檢測方法。通過安裝在平整機組入、出口張力輥上輥的轉速檢測器，檢測出軋輥入、出口上S 輥的轉動脈沖數(shù)，測得實際延伸率。此方法的缺點是張力輥的磨損、帶鋼與張力輥之間的滑動等會直接引起測量誤差。延伸率計算公式為:

式中 δ——平整帶鋼伸長率;

P1、P2——分別為入口側、出口側檢測脈沖數(shù)。

(2)激光測速儀方法。通過安裝在平整機組入、出口側的激光測速儀，可檢測軋機出、入口帶鋼速度實際值，并根據(jù)該速度計算實際延伸率。此方法的缺點是激光測速儀器在帶鋼高速運行時容易振動，濕平整時油霧容易遮擋儀器，從而導致激光測速儀測量不準或產(chǎn)生假信號。延伸率計算公式為:

式中 Vex、Ven——分別為激光測速儀系統(tǒng)測得的出、入口帶鋼速度。

決定平整延伸率大小的主要因素有:平整軋制力、張力和速度等。該機組延伸率控制系統(tǒng)采用恒張力變軋制力控制模式。針對不同厚度規(guī)格的產(chǎn)品控制模式見表2。

表2 平整延伸率調節(jié)控制方式Table 2 Adjustment control method of temper elongation rate

2.5 干/濕平整模式

1 700 mm 平整機組具備干平整和濕平整兩種生產(chǎn)模式，通常情況下采用濕平整工藝，因為濕平整有利于更好地改善帶鋼表面質量、提高鋼帶的防銹能力、延長軋輥的使用壽命、降低軋制力和提高平整率。但也存在平整液吹掃不干凈(特別是邊部)影響后工序的涂鍍性能等問題，且容易造成黃斑缺陷，不適應于小延伸率帶鋼的平整控制。而對于生產(chǎn)那些要求延伸率波動極小，而且對表面粗糙度復制率要求很高的產(chǎn)品，則采用干平整工藝。我公司除了對鍍錫基板的平整采用干平整模式外，都采用濕平整模式。

3 質量檢查與缺陷控制

冷軋平整質量的好壞直接關系到冷軋產(chǎn)品質量能否滿足客戶需求。在冷軋平整過程中，最容易產(chǎn)生的質量缺陷主要有橫折印、浪形、擦傷、黃斑等，其產(chǎn)生的原因涉及到來料、工藝、設備、操作及生產(chǎn)組織的各個環(huán)節(jié)。因此要加強生產(chǎn)過程中的質量檢查與缺陷控制。

3.1 質量檢查要點

3.1.1 接班檢查

主要檢查內容有:

(1)查看平整液濃度、PH 值、電導率和溫度指標等，確保達到工藝要求;

(2)檢查氣刀噴嘴及吹掃梁角度是否正常，確保無堵塞、壓力達到工藝要求;

(3)檢查工作輥、入口S 輥、出口S 輥、防皺輥、防顫輥及張力S 輥等與帶鋼接觸輥子的表面狀況，確保表面無油污、異物和其它缺陷;

(4)檢查平整液上下噴射及噴嘴情況，確保流量合適、無堵塞;

(5)檢查鞍座及與鋼卷接觸襯板是否有異物并及時清除;檢查料庫地面是否有異物并及時清除。

3.1.2 班中檢查

(1)平整鋼卷溫度過高，平整后鋼卷極易出現(xiàn)浪形、瓢曲等板形缺陷，并且還會加速平整后鋼帶的應變時效。因此，要控制平整鋼卷上線溫度，一般規(guī)定鋼卷平整前溫度應小于50℃，極深沖用途的鋼帶溫度應小于40℃，普通用途的鋼帶溫度應小于60℃;

(2)升速前要認真檢查帶鋼表面質量，表面不得有任何有手感的、影響美觀的缺陷，尤其是橫棱、輥印、邊部粘連橫紋、小鼓包等，不得有肉眼能看見的板面浪形缺陷;

(3)每換一種規(guī)格產(chǎn)品(或鋼種)，在生產(chǎn)第一卷鋼時，在升速一段后停機測量平整前后帶鋼厚度并記錄。對同一規(guī)格產(chǎn)品每平整3 卷料應進行一次測量并記錄;

(4)每生產(chǎn)3 卷鋼帶，應將工作輥抽出，用汽油或煤油擦洗工作輥、張力輥、轉向輥表面，確保其表面光潔無污物。

3.2 常見缺陷控制措施

3.2.1 橫折印

帶鋼表面一旦出現(xiàn)橫折印，不僅影響帶鋼的表面質量，而且對帶鋼的物理性能、力學性能等也會造成很大的影響，給帶鋼的使用也帶來很大的危害。

橫折印缺陷從其形成的機理來看，實際上是退火后的帶鋼在平整時產(chǎn)生屈服。究其原因，一是由于帶鋼在退火時產(chǎn)生粘結，造成平整開卷時張力不穩(wěn)，使得帶鋼屈服，或平整設備位置精度問題引起帶鋼同一端面張力分布不均等而造成帶鋼屈服;二是由于退火時工藝方面的原因而造成帶鋼本身屈服強度未達到要求(下降)，即使在正常的張力、壓力條件下平整也造成帶鋼屈服。對于第一種情況多發(fā)生在卷芯部位，而且是開卷即產(chǎn)生橫折印。對于第二種情況多發(fā)生在單邊，平整全過程存在。

解決的主要措施:(1)改進退火工藝(裝爐制度、加熱和保溫溫度、加熱和冷卻速度等)，減少粘接缺陷的產(chǎn)生;加強設備位置精度的檢測與調整(開卷、卷取、S 張力輥、工作輥的平行度及與軋線的垂直度)，控制平整上線溫度(控制在45℃以下)。(2)適當增大平整力和開卷張力，通過加大延伸率來消除開卷折印。

一般存在以下規(guī)律:

(1)粘接程度越大，橫折印越明顯;

(2)卷徑越小，橫折印越明顯;

(3)帶鋼越厚，橫折印發(fā)生概率越大;

(4)開卷張力越小，橫折印越明顯。

3.2.2 浪形

平整浪形缺陷同主軋機一樣主要有邊浪、中間浪、肋浪和復合浪等。影響平整板形的因素主要有兩點:來料板形復制和平整操作不當。其中來料板形問題主要是通過軋制工序控制，而就平整工序本身來說若操作得當可以減輕來料板形缺陷，若操作不當會加劇原有的板形缺陷或產(chǎn)生新的板型缺陷。板形缺陷與平整的關系如下:

(1)雙邊浪板型缺陷與平整工序的關系

1)平整輥凸度小、平整壓力大、彎輥小、張力小等因素，造成平整時產(chǎn)生新的雙邊浪板型;

2)平整輥凸度小、平整壓力小、彎輥小、張力小等因素，造成平整時的延伸率太小，不足以改善板型。

(2)單邊浪板型缺陷與平整工序的關系

1)平整輥凸度小、平整壓力大、彎輥小、傾斜調節(jié)、張力小等因素，造成平整時產(chǎn)生新的單邊浪板型;

2)平整時板料偏離中心線，在平整機組容易產(chǎn)生單邊浪;

3)平整輥凸度小、平整壓力小、彎輥小、傾斜調節(jié)、張力小等因素，造成平整時的延伸率太小，不足以改善板型。

(3)中間浪板型缺陷與平整工序的關系

平整輥凸度大、平整壓力小、彎輥、張力大等不適，造成平整時產(chǎn)生新的中間浪板型，或者邊部延伸較小，不能改善來料的中間浪。

(4)1/4 浪板型缺陷與平整工序的關系

平整輥凸度大、平整壓力小、彎輥、張力大等不適，造成平整時產(chǎn)生新的中間浪板型，如果來料在開卷機上偏離中心線很多，很可能出現(xiàn)1/4 浪板型。

(5)板形與輥子凸度的關系

根據(jù)板形理論，在平整機上，軋制力較小，相應的輥系變形也較小，工作輥輥形對板形的作用比較明顯和重要。在輥形控制上，一方面要合理設計輥凸度、確保輥型磨削精度，另一方面正確使用工作輥的正負彎輥、合理控制換輥周期。

泰鋼1 700 mm 平整機工作輥和上支撐輥是平輥，下支承輥帶凸度，凸度大小根據(jù)鋼種、板厚與板寬合理確定。一般遵循以下原則:

1)帶鋼越窄，要求相應的輥子凸度越大;

2)帶鋼越硬，要求相應的輥子凸度越大;

3)帶鋼越薄，要求相應的輥子凸度越大;

4)延伸率越大，要求相應的輥子凸度越大。

另外，當來料有較大雙邊浪時，要求相應的輥子凸度大些，有中浪的要求相應的輥子凸度小些。

(6)板形與彎輥方式的關系

在彎輥操作上，首先根據(jù)來料寬度初選彎輥方式，通過生產(chǎn)實踐摸索出在板寬大于1 000 mm時初選負彎，板寬小于1 000 mm 時初選正彎。其次根據(jù)來料板形選擇合適的彎輥方式。

1)兩邊浪:增加正彎輥力或減小負彎輥力;

2)中間浪:減小正彎輥力或增加負彎輥力;

3)單邊浪+中間浪:減小正彎輥力或增加負彎輥力并配以軋輥傾斜調整;

4)肋浪:首先檢查是來料帶來的，還是平整本身產(chǎn)生的缺陷。如果是平整過后產(chǎn)生的，則很可能是濕平整噴射梁噴嘴堵塞，或退火過程中保溫時間太短造成。這時就要清理噴嘴，或者改進退火工藝。平整時遇到這種缺陷，應適當增加卷取張力，約提高25%～40%，甚至進行二次重新平整，以獲得良好板形。

3.2.3 擦劃傷

平整機組擦劃傷的關鍵原因是鋼卷層間發(fā)生錯動，分為帶頭擦傷(卷取卷芯)和帶尾(開卷卷芯)擦傷兩種，而帶頭擦傷又分為穿帶擦傷和卷取擦傷。

開卷卷芯擦傷主要是因為退火后鋼卷卷芯松動，在平整開卷漲徑中造成鋼卷卷芯部分層間錯動。帶頭穿帶擦傷主要是因為開卷穿帶時鋼卷的開卷線速度與機組的點動速度不一致，導致開卷機與張力輥出現(xiàn)活套，在建張后開卷機充電反轉活套消除，而鋼卷外圈層間松卷部分在張力下卷緊，造成鋼卷外圈出現(xiàn)擦劃傷。帶頭卷取擦傷主要是因為帶頭在助卷器協(xié)助卷取時頭部卷取不緊(帶頭第一圈與卷筒之間、鋼卷層與層之間出現(xiàn)間隙)，在卷取張力作用下產(chǎn)生層間錯動。

為解決卷芯松動擦傷缺陷，泰鋼要求冷軋產(chǎn)品下線后對卷芯鋼卷實施點焊(點焊2～3 卷鋼帶)，在退火裝爐前和出爐后實施檢查整改，確保卷芯不松動。解決穿帶帶頭擦傷問題的措施是優(yōu)化穿帶程序，在起步開卷是開卷壓輥持續(xù)壓下，防止開卷與張力輥間產(chǎn)生活套。對于卷取擦傷，泰鋼要求0.5 mm 以下鋼卷采用彈性套筒+皮帶助卷，同時定期檢測彈性套筒的彈性，要保證彈性套筒的硬度和回彈性，0.5 mm～1.2 mm 鋼卷采用鉗口卷取，而對于1.2 mm 以上鋼卷，為了減少厚規(guī)格產(chǎn)品鉗口卷取造成鉗口印缺陷，從而造成精整切除量大、成材率低等問題直接采用皮帶助卷，同時對助卷器適當調整改造，保證卷取時鋼卷緊貼卷筒。

表3 平整機組常見缺陷及消除方法Table 3 Familiar defects and elimination methods of temper mills

3.2.4 黃斑

黃斑的產(chǎn)生主要與帶鋼表面清潔度低有關。黃斑通常在酸洗、退火、平整以及庫區(qū)存放等環(huán)節(jié)產(chǎn)生，其中對平整工序，平整液殘留吹掃不干凈是產(chǎn)生黃斑的主要因素之一。此外，若來料未經(jīng)脫脂處理，帶鋼表面殘留乳化液，及在夏天和雨季空氣濕度較大時也容易誘發(fā)黃斑缺陷。

解決措施:一方面改善吹掃效果，主要從提高吹掃壓力、調整吹掃角度、增加吹掃級數(shù)和提高吹掃氣溫度等方面著手。泰鋼冷軋規(guī)定吹掃用壓縮空氣機前壓力不低于0.4 MPa，冬季溫度不低于38℃，三級吹掃攔截平整液。另一方面控制平整液的流量，在保證沖洗和潤滑效果的前提下盡可能減少平整液噴灑量。再一方面檢查與控制上道工序乳化液的殘留量，特別是不經(jīng)脫脂就直接裝爐退火的鋼卷表面。

3.2.5 其它

平整機組其它常見的缺陷及其消除方法見表3。

4 結束語

1 700 mm 平整機組的設備構成和其主要技術參數(shù)能夠滿足平整軋制的目的。

生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)橫折印、浪形、擦劃傷等是常見的平整缺陷，是質量檢查的重點，應采取相應的措施加以控制。

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