王向宇

（山西太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司，太原 030053）

1 概述

厚度為0.05 mm以下的精密不銹鋼在經(jīng)過(guò)光亮線退火后釋放內(nèi)部應(yīng)力。釋放后鋼帶的各個(gè)位置出現(xiàn)版型不一的情況，以波浪的形式表現(xiàn)。在鋼帶縱向拉展的時(shí)候，因?yàn)橛胁ɡ说牟课缓蜔o(wú)波浪的部位受力不一致，產(chǎn)型的彈性變形量也不一致，因而會(huì)出現(xiàn)褶皺情況，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)無(wú)法消除的褶痕，即“抽帶”，如圖1所示。

圖1 鋼帶褶皺

2 “抽帶”原因分析

抽帶可能發(fā)生在機(jī)組的各個(gè)部位，尤其在鋼帶突然轉(zhuǎn)向處、夾送輥施加壓力處以及張力突變處等部位現(xiàn)象明顯。下面列舉了可能產(chǎn)生抽帶的原因[1]。第一，密封輥凸度不一致或密封輥之間平行度差，導(dǎo)致密封縫隙間距不均勻，從而影響到鋼帶表面的壓力不一致造成抽帶。第二，密封輥側(cè)隙調(diào)整不均勻，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力不一致造成速度波動(dòng)，從而造成張力波動(dòng)。第三，輥組與輥組之間平行度差，導(dǎo)致鋼帶兩側(cè)或者局部位置拉力與其他位置不同，如圖2所示。第四，鋼帶版型不均勻，如果楔形較大，會(huì)導(dǎo)致抽印從一側(cè)跑向另一側(cè)。如果浪較大，會(huì)在浪的位置產(chǎn)生持續(xù)的均勻抽帶。第五，輥?zhàn)颖砻嬷本€度不好或者輥面有異常凸起和凹陷，會(huì)在缺陷位置產(chǎn)生抽印，如圖3所示。第六，鋼帶直線距離過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)槔斓木壒?，容易在直線距離中間部位出現(xiàn)抽印。如果中間部位有夾送輥、擠干輥等雙面施力的設(shè)備，會(huì)加劇抽印的產(chǎn)生。第七，鋼帶突然變向的位置，因?yàn)橛袕埩Φ淖兓?，容易出現(xiàn)抽帶。第八，速度變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)張力波動(dòng)的情況，此時(shí)容易出現(xiàn)抽帶。第九，在提升張力時(shí)，密封輥與張力輥之間張力容易波動(dòng)，從而引起的鋼帶兩側(cè)張力不均勻，導(dǎo)致抽帶。第十，提升活套時(shí)，由于鋼帶跑偏，糾偏輥跟隨動(dòng)作，在糾偏輥扭轉(zhuǎn)角度時(shí)容易造成抽帶。第十一，焊接不良造成抽帶，如圖4所示。

圖2 鋼帶通道過(guò)長(zhǎng)造成的抽帶

圖3 輥面不好造成的抽帶

圖4 焊接不良造成的抽帶

3 精密不銹鋼設(shè)備調(diào)試方法

3.1 密封輥錐度設(shè)計(jì)

針對(duì)出口密封輥持續(xù)跑偏的問(wèn)題，可能是由于爐頂輥和3#張力輥之間存在一定的角度差，同時(shí)此處長(zhǎng)距離沒(méi)有輥?zhàn)佑绊?，版型的差異在此處表現(xiàn)最為明顯。如果鐮刀彎過(guò)大或者膠輥之間的角度差過(guò)大，出口密封輥的糾偏將無(wú)法滿(mǎn)足這種糾正要求。因此，將密封輥設(shè)計(jì)成中間凸的輥面，兩側(cè)有0.088的錐度。有這種凸度的存在，如果版型出現(xiàn)1/4浪，這個(gè)錐度剛好能夠克服這種1/4浪，從而解決抽帶的問(wèn)題。密封輥在制作過(guò)程中應(yīng)保證直徑誤差小于0.2 mm。

密封輥的側(cè)面設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)間隙型式。密封輥的側(cè)隙的大小決定爐壓的穩(wěn)定狀況，因此可調(diào)節(jié)側(cè)隙型式能夠既兼顧轉(zhuǎn)動(dòng)和張力驅(qū)動(dòng)阻力，又兼顧爐壓的穩(wěn)定性。出口側(cè)隙的均勻度將直接影響密封輥的阻力，進(jìn)而降低密封輥對(duì)鋼帶的附著力，導(dǎo)致速度不穩(wěn)，張力波動(dòng)?，F(xiàn)出口側(cè)隙調(diào)整值一般為0.17～0.18 mm。

密封輥為一對(duì)自動(dòng)控制的傳動(dòng)輥，同時(shí)起到建立張力、帶鋼糾偏以及密封氣體的作用。密封輥設(shè)置在溜槽底部，通過(guò)機(jī)架與整個(gè)密封箱固定，利用PI型雙輥糾偏方式糾偏鋼帶?？蚣苁綑z測(cè)裝置位于密封箱上方，檢測(cè)帶鋼偏移量。輸出檢測(cè)信號(hào)后，由液壓缸伸縮動(dòng)作，使糾偏輥繞某一點(diǎn)擺動(dòng)一定角度，使糾偏輥上帶鋼出口端產(chǎn)生向右初始糾偏量。如果擺動(dòng)的角度適宜，可使帶鋼出口端暫時(shí)擺至機(jī)組中心線上。同時(shí)，因糾偏輥擺動(dòng)后入口帶鋼出現(xiàn)偏角產(chǎn)生螺旋偏移作用，一段帶鋼在輥面上螺旋右移，從而達(dá)到糾偏的效果。這種微弱的糾偏效果，大大減小了密封輥對(duì)鋼帶的抽帶影響，同時(shí)可以適當(dāng)增大密封輥壓力值，以保證摩擦力持續(xù)穩(wěn)定。

3.2 螺旋式展平輥的設(shè)計(jì)

軋制過(guò)后的精密不銹鋼因?yàn)橛胁ɡ说牟课缓蜔o(wú)波浪的部位受力不一致，此時(shí)產(chǎn)生的褶痕可能出現(xiàn)在鋼帶的任何位置[2]。一般的展平輥凸度的位置只能在輥?zhàn)又虚g，無(wú)法進(jìn)行調(diào)整。如果波浪位置出現(xiàn)在邊部或者除中間外的其他位置，一般的展平輥無(wú)法進(jìn)行展平。螺旋芯軸式展平輥恰恰能夠達(dá)到此類(lèi)褶皺的消除效果，其凸度位置可以根據(jù)輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)角度不同自由調(diào)整。將展平輥的凸度方向朝向鋼帶波浪的位置，可以很好地將鋼帶延展開(kāi)，解決褶皺的問(wèn)題。

螺旋芯軸式展平輥由螺旋式芯軸、滾動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)套筒和橡膠套組成。螺旋芯軸式展平輥的芯軸為螺旋結(jié)構(gòu)，芯軸表面固定6套軸承，軸承與軸承之間固定轉(zhuǎn)動(dòng)的尼龍?zhí)淄?，尼龍?zhí)淄餐獠堪蚕鹉z套。螺旋芯軸直徑50 mm，螺旋直徑150 mm，螺旋高度850 mm，圈數(shù)1。螺旋芯軸從0°旋轉(zhuǎn)到180°，能夠使得凸度面無(wú)級(jí)變化。芯軸的角度可以通過(guò)芯軸上的調(diào)節(jié)孔進(jìn)行調(diào)節(jié)。

芯軸的結(jié)構(gòu)型式和凸度的位置變化情況，如圖5所示。輥?zhàn)釉?°位置，輥?zhàn)拥耐苟确较蛭挥谧钕路剑瑢?duì)應(yīng)鋼帶的下邊浪；90°位置時(shí)，輥?zhàn)拥耐苟确较蛭挥谥虚g位置，對(duì)應(yīng)鋼帶的中間浪；180°位置時(shí)，輥?zhàn)拥耐苟确较蛭挥谧钌戏?，?duì)應(yīng)鋼帶的上邊浪。芯軸從0°旋轉(zhuǎn)到180°，凸度位置可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整。

此展平輥可安裝在導(dǎo)向輥前部、夾送輥前部以及糾偏輥前部等容易產(chǎn)生褶皺的位置，能夠有效將精密不銹鋼的波浪延展開(kāi)[3]。如圖5所示，芯軸角度不同，凸度可以任意調(diào)節(jié)，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜情況。表1為常見(jiàn)規(guī)格波浪使用情況。

圖5 展平輥轉(zhuǎn)動(dòng)角度與鋼帶位置關(guān)系

表1 鋼帶波浪與展平輥對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)實(shí)施展平輥的，精密不銹鋼產(chǎn)品的成材率可提高30%以上，且抽帶問(wèn)題、跑偏問(wèn)題以及折印問(wèn)題等諸多問(wèn)題能夠通過(guò)此方法予以解決。

3.3 爐壓波動(dòng)的調(diào)整

因氮?dú)夤?yīng)量和出入口氫氣含量等參數(shù)隨速度變化而變化。速度突然變化時(shí)會(huì)造成爐內(nèi)壓力的波動(dòng)。在氮?dú)饽Ｊ较?，受氮?dú)獗旧砦锢硇再|(zhì)影響，爐壓本就比氫氣模式低，如果此時(shí)有壓力波動(dòng)，將嚴(yán)重影響不銹鋼退火性能。氫回收系統(tǒng)自爐內(nèi)抽取氫氣，處理后送回爐內(nèi)。流量、壓力、氫含量、露點(diǎn)等參數(shù)與爐內(nèi)氫氣直接聯(lián)鎖。如果氫回收波動(dòng)，直接影響爐內(nèi)壓力波動(dòng)。壓力的波動(dòng)將導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)出入口處氫氣含量出現(xiàn)差異，從而影響不銹鋼退火后的產(chǎn)品性能[4]。

3.3.1 氫回收系統(tǒng)安全閥的作用

氫回收系統(tǒng)內(nèi)部羅茨風(fēng)機(jī)出口設(shè)置的安全放散閥，放散壓強(qiáng)10 Pa，同時(shí)建立起安全放散閥后部壓強(qiáng)和氫回收系統(tǒng)自身壓強(qiáng)控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖。聯(lián)鎖后，PAH22釋放的壓強(qiáng)信號(hào)與出口壓強(qiáng)值進(jìn)行比對(duì)。氫回收壓強(qiáng)波動(dòng)小于5.5 kPa時(shí)，安全閥能夠有效釋放這種壓強(qiáng)波動(dòng)，保證出口壓強(qiáng)和流量穩(wěn)定。氫回收壓強(qiáng)波動(dòng)大于5.5 kPa時(shí)，自動(dòng)切斷氫回收系統(tǒng)，防止波動(dòng)影響爐內(nèi)壓強(qiáng)。

3.3.2 出入口密封氮?dú)飧街禂?shù)和密封輥側(cè)隙的綜合調(diào)整

氮?dú)獾母街禂?shù)是一個(gè)補(bǔ)充值，但是能 夠彌補(bǔ)在版型波動(dòng)和速度波動(dòng)造成的爐壓波動(dòng)。附著系數(shù)和密封輥的側(cè)隙配合使用能夠起到穩(wěn)定爐壓的效果。通過(guò)調(diào)整側(cè)隙和附著系數(shù)，得出一套新的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。根據(jù)此表格，氮?dú)庋a(bǔ)充量在計(jì)算鋼帶厚度、寬度以及材料等信息后得出的溢出量很穩(wěn)定。入口氫氣含量能夠保持在97%左右，出口氫氣含量保持在3%。在這兩個(gè)數(shù)值穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，氮?dú)夂蜌錃獾难a(bǔ)充量也非常均勻，爐壓控制效果較好。

3.4 因糾偏引起的“抽帶”

出口段因薄料的微張力狀態(tài)，容易出現(xiàn)交替跑偏的狀況。針對(duì)這個(gè)跑偏問(wèn)題，需要對(duì)頂輥糾偏輥的材質(zhì)、硬度和粗糙度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。一般情況下，輥面粗糙度宜在Ra0.8～1.0 μm，表面硬度宜在邵A85°±2°[5]。通常情況下，此粗糙度和硬度可以滿(mǎn)足糾偏要求。

極薄料由于張力過(guò)小，料的質(zhì)量較輕，相應(yīng)的與輥?zhàn)娱g的摩擦力也較小。整個(gè)糾偏過(guò)程要求輥?zhàn)咏o予鋼帶有足夠的側(cè)向摩擦力，并依靠輥?zhàn)幽z面的變形補(bǔ)償量促使鋼帶向相反方向運(yùn)動(dòng)。

在烘干箱出口處，鋼帶溫度能達(dá)到50～60 ℃。在明顯高于室溫的狀態(tài)下，聚氨酯膠輥的劣化是較快的。硅橡膠耐高溫性能較好，溫度的變化對(duì)硬度影響較小。此類(lèi)膠輥硬度宜制作成75°，有助于提高輥?zhàn)訌椥?，大大提高了輥?zhàn)拥募m偏效果。

4 結(jié)語(yǔ)

精密不銹鋼的生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的精度有著極高要求，包括設(shè)備加工精度、安裝精度以及根據(jù)鋼帶板型調(diào)整設(shè)備的調(diào)節(jié)精度。尤其是設(shè)備的調(diào)整精度，它對(duì)精密不銹鋼的生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。如密封輥、擠干輥這種成對(duì)安裝的擠壓類(lèi)膠輥，間隙調(diào)節(jié)誤差超過(guò)0.05 mm就會(huì)造成大面積的抽帶狀況，給鋼帶造成無(wú)法修復(fù)的褶皺。設(shè)備的調(diào)節(jié)需要依據(jù)鋼帶板型、規(guī)格來(lái)綜合調(diào)整，調(diào)節(jié)時(shí)需要綜合考量密封輥的壓力、糾偏響應(yīng)速度以及表面摩擦力等參數(shù)，找出針對(duì)某種規(guī)格、某種板型的最佳壓力速度匹配值。