童建佳，張春杰，白蛟洋

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司鍍錫事業(yè)部，河北 唐山 063200)

0 前言

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司1420罩退產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，挫傷問題一直困擾著整條產(chǎn)線，國內(nèi)各大鋼廠也對(duì)挫傷缺陷做了很多分析和研究[1-5]。技術(shù)攻關(guān)小組通過對(duì)該缺陷長(zhǎng)期跟蹤、現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)并總結(jié)，該產(chǎn)線的缺陷發(fā)生位置主要在脫脂機(jī)組，脫脂卷取質(zhì)量直接影響到平整機(jī)開卷時(shí)挫傷的產(chǎn)生，而影響脫脂機(jī)組鋼卷卷取質(zhì)量的主要因素是脫脂卷取張力。

脫脂機(jī)組的卷取張力過大，會(huì)增加下一道工序罩式退火卷發(fā)生粘結(jié)率，卷取張力過小，會(huì)造成松卷錯(cuò)層。為了驗(yàn)證脫脂卷取張力與產(chǎn)線挫傷的相關(guān)性，對(duì)脫脂卷取張力曲線進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

1 挫傷缺陷的主要分類

帶鋼橫向挫傷如圖1所示，挫傷缺陷是冷軋帶鋼卷取和開卷過程比較常見的一種表面質(zhì)量缺陷，對(duì)冷軋帶鋼的成材率有很大的影響[6-11]。1420罩退產(chǎn)線的挫傷缺陷主要表現(xiàn)為，帶鋼表面存在不規(guī)律的區(qū)域性機(jī)械損傷，多為上下表面對(duì)稱，嚴(yán)重時(shí)形成穿孔。

圖1 帶鋼橫向挫傷圖

1.1 橫向挫傷

橫向挫傷的帶鋼主要是由開卷機(jī)、卷取機(jī)以及生產(chǎn)過程中帶鋼的橫向錯(cuò)動(dòng)造成的。

如圖1所示，此類挫傷的特點(diǎn)是沿帶鋼卷取張力方向點(diǎn)狀分布，類似橫向劃傷。

1.2 縱向挫傷

縱向挫傷的帶鋼主要是由開卷機(jī)、卷取機(jī)以及生產(chǎn)過程中帶鋼的縱向錯(cuò)動(dòng)造成的。

如圖2所示為帶鋼縱向挫傷圖，此類挫傷的特點(diǎn)是垂直帶鋼卷取張力方向縱向分布，連續(xù)而密集。

圖2 帶鋼縱向挫傷圖

1.3 浪形挫傷

浪形挫傷的帶鋼主要是由浪形導(dǎo)致鋼卷層間堆疊引起的。

如圖3所示為帶鋼浪形挫傷圖，此類挫傷一般與卷取張力方向有一定角度，為肋浪或中浪堆疊后開卷過程層間錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生。

圖3 帶鋼浪形挫傷圖

1.4 粘結(jié)挫傷

帶鋼的粘結(jié)挫傷是由帶鋼層間局部粘結(jié)，開卷層錯(cuò)后導(dǎo)致帶鋼上下表面對(duì)稱的機(jī)械損傷。

如圖4所示為帶鋼粘結(jié)挫傷圖，此類挫傷在自然光下正視可見，有輕微手感，上下表面對(duì)稱，嚴(yán)重時(shí)形成孔洞。

圖4 帶鋼粘結(jié)挫傷圖

2 脫脂卷取張力實(shí)驗(yàn)

2.1 挫傷與脫脂卷取質(zhì)量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)

為分析挫傷到底與脫脂機(jī)組哪些因素有關(guān)，攻關(guān)小組進(jìn)行了相關(guān)性驗(yàn)證，共計(jì)統(tǒng)計(jì)脫脂機(jī)組1 600卷鋼數(shù)據(jù)，尋找期間規(guī)律。主要分析因素有：在脫脂進(jìn)行異物涂抹實(shí)驗(yàn)；增加脫脂EPC響應(yīng)增益，降低CPC大幅糾偏動(dòng)作；降低脫脂卷取張力，匹配平整機(jī)開卷張力；脫脂劑，加熱罩；脫脂實(shí)現(xiàn)T2、T1維持原張力，其余T料均采用恒張力設(shè)定；加大脫脂卷取張力,見表1。

表1 挫傷與脫脂機(jī)組相關(guān)性表

如表1所示，該類挫傷和脫脂機(jī)組的卷取質(zhì)量有關(guān)，相關(guān)性大的是脫脂卷取張力：采用恒張力設(shè)定和加大脫脂卷取張力。

2.2 脫脂卷取張力實(shí)驗(yàn)

對(duì)1420罩退產(chǎn)線脫脂機(jī)組跟蹤的200卷0.2 mm×927 mm規(guī)格的帶鋼卷進(jìn)行卷取張力跟蹤測(cè)試實(shí)驗(yàn)。如圖5所示為0.2 mm×927 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖，當(dāng)卷取張力為12 kN，單位張力65 MPa時(shí)，100卷帶鋼卷中有100卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達(dá)50%；當(dāng)卷取張力提高到13 kN，單位張力70 MPa時(shí)，100卷帶鋼卷中有5卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達(dá)2.5%；隨著脫脂卷取張力的增加，該規(guī)格帶鋼卷出現(xiàn)挫傷的數(shù)量明顯減少。

圖5 0.2 mm×927 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖

對(duì)1420罩退產(chǎn)線脫脂機(jī)組跟蹤的50卷0.38 mm×800 mm規(guī)格的帶鋼卷進(jìn)行卷取張力跟蹤測(cè)試實(shí)驗(yàn)。如圖6所示，當(dāng)卷取張力為12 kN，單位張力40 MPa時(shí)，50卷帶鋼卷中有15卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達(dá)30%；當(dāng)卷取張力提高到15 kN，單位張力50 MPa時(shí)，50卷帶鋼卷中有8卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為16%；當(dāng)卷取張力提高到18 kN，單位張力60 MPa時(shí)，50卷帶鋼卷中有2卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為4%；隨著脫脂卷取張力的增加，該規(guī)格帶鋼卷出現(xiàn)挫傷的數(shù)量逐漸減少。

圖6 0.38 mm×800 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖

2.3 不同的卷取張力模式

如表2所示，對(duì)罩退作業(yè)區(qū)脫脂機(jī)組50卷0.38 mm×800 mm規(guī)格的帶鋼卷進(jìn)行不同卷取張力模式跟蹤測(cè)試實(shí)驗(yàn)。當(dāng)卷取張力為恒定小張力為12 kN時(shí)，50卷帶鋼卷中有15卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達(dá)30%；當(dāng)卷取張力為恒定大張力18 kN時(shí)，50卷帶鋼卷中有2卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為4%；當(dāng)卷取張力模式為U型卷取，即16 kN-12 kN-16 kN(建張后卷取張力設(shè)定16 kN，當(dāng)鋼卷卷取完1/4時(shí)，張力緩慢降低到12 kN，當(dāng)鋼卷卷取完3/4時(shí)，卷取張力逐漸增加到16 kN直到卷取完成)時(shí)，50卷帶鋼卷中有21卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達(dá)42%；U型卷取模式下挫傷占比最高，小張力卷取較大張力卷取挫傷占比大很多。

表2 卷取張力模式表

3 脫脂卷取張力的優(yōu)化

由于卷取張力對(duì)冷軋帶鋼卷的質(zhì)量和尺寸精度有最直接的影響，為了實(shí)現(xiàn)張力的嚴(yán)格控制，對(duì)1420脫脂機(jī)組冷硬卷的卷取張力進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 目前脫脂機(jī)組的卷取張力

目前脫脂冷硬卷卷取張力設(shè)置如圖7所示，鋼卷卷取的前30圈為1.2倍的正常張力，30圈至40圈為1.2倍正常張力降至正常張力的過渡段，40卷之后恒定的正常張力卷取。

圖7 脫脂機(jī)組目前卷取張力圖

3.2 酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力

目前酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力設(shè)置如圖8所示，鋼卷卷取的開始內(nèi)徑的Φ610～Φ630 mm的卷取張力為8 kg/mm2，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為8 kg/mm2降至4 kg/mm2的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為4 kg/mm2。

圖8 酸軋供料卷的卷取張力圖

3.3 優(yōu)化后脫脂機(jī)組的卷取張力

根據(jù)酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力設(shè)置和目前脫脂機(jī)組的卷取張力情況，對(duì)脫脂機(jī)組的卷取張力進(jìn)行優(yōu)化如圖9所示，鋼卷卷取的開始內(nèi)徑的Φ610～Φ630mm的卷取張力為1.5倍的正常張力，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為1.5倍正常張力降至正常張力的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為恒定的正常張力。

圖9 優(yōu)化后脫脂機(jī)組的卷取張力圖

3.4 脫脂機(jī)組卷取張力優(yōu)化后效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，規(guī)格為0.2 mm×927 mm的帶鋼卷相對(duì)其它規(guī)格帶鋼是比較容易出現(xiàn)挫傷，因此，對(duì)100卷該規(guī)格帶鋼卷進(jìn)行測(cè)試統(tǒng)計(jì)。目前，1420罩退產(chǎn)線脫脂機(jī)組卷取單位張力為56 MPa，卷曲模式為張力逐漸降低，見表3。

表3 張力優(yōu)化效果表

將脫脂機(jī)組的單位卷取張力增加約20%，卷曲模式不變，統(tǒng)計(jì)該規(guī)格鋼種經(jīng)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，挫傷占比由65%降至45%。

由于卷取單位張力增加，造成退火爐機(jī)組退火后的鋼卷內(nèi)圈粘結(jié)缺陷增多，故改變卷曲模式為恒張力卷取，將恒定單位張力平均值增加為63.9 MPa，此時(shí)發(fā)現(xiàn)挫傷缺陷有降低趨勢(shì)，之后將恒定單位張力再次增加至68.5 MPa，挫傷占比降至37%。

4 結(jié)論

本文介紹了該產(chǎn)線上常見的四種挫傷缺陷以及它們的成因和特點(diǎn)，做了相關(guān)跟蹤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論。

(1)對(duì)于普通鋼卷，卷取的開始內(nèi)徑的Φ610～Φ630 mm的卷取張力為1.5倍的正常張力，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為1.5倍正常張力降至正常張力的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為恒定的正常張力。

(2)對(duì)于普通鋼卷，增加脫脂機(jī)組的正常卷取張力后挫傷缺陷數(shù)明顯減少，但脫脂卷取張力過大會(huì)增加鋼卷內(nèi)圈在罩式退火爐粘結(jié)缺陷的數(shù)量。

(3)在U型卷取、小張力卷取和大張力卷取模式相比，大張力卷取卷取優(yōu)于前兩種卷取模式，有效降低挫傷缺陷的占比率。

(4)對(duì)于薄規(guī)格0.2 mm×927 mm以及和該規(guī)格相近的帶鋼卷，改為恒定張力卷取，有效降低挫傷缺陷的占比率。