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        熱軋平整線層間挫傷產(chǎn)生原因及控制措施

        2021-12-26 06:08:06鄒秋蘭
        中國金屬通報 2021年16期
        關(guān)鍵詞:芯軸板形平衡力

        鄒秋蘭,金 鵬

        (新鋼公司卷板廠,江西 新余 338001)

        現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對熱軋鋼帶的薄規(guī)格工件需求量比較大,這種工件被廣泛地應(yīng)用在汽車、建筑、壓縮機等行業(yè),在這些領(lǐng)域內(nèi),用戶對熱軋鋼帶板的板形進行研究,發(fā)現(xiàn)板形質(zhì)量的要求正在逐漸提升。在實際生產(chǎn)中,為了能夠讓熱軋鋼帶板的板形質(zhì)量更好,更加穩(wěn)定,需要在熱軋平整工序等環(huán)節(jié)內(nèi)對板形質(zhì)量加以改善。為了擴大板形應(yīng)用的實際程度,需要在熱軋平整過程中,為現(xiàn)代板形整合提供更多的沖擊方式,生產(chǎn)車間發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代熱軋平整技術(shù)可能給鋼板表面帶來大量的表面質(zhì)量缺陷,很多表面缺陷的種類都集中在挫傷缺陷。這樣的挫傷對板面質(zhì)量的影響很大,甚至?xí)诒∫?guī)格的板帶上出現(xiàn)平整工序的一般性挫傷。為了能夠分析鋼板的挫傷缺陷,分析其挫傷的原因和在下一步改善中使用的措施,需要能夠?qū)ΜF(xiàn)代挫傷缺陷實現(xiàn)更多的思考,并且收集信息,實現(xiàn)現(xiàn)代挫傷問題的改善,并為各個行業(yè)的應(yīng)用提供可行性[1]。

        1 平整線工藝流程

        圖1 熱軋平整線工藝流程

        2 層間挫傷缺陷的形貌及分布規(guī)律

        在應(yīng)用實踐中,會有帶鋼表面出現(xiàn)銀白色的刮痕,這種挫傷缺陷的形態(tài)常常呈現(xiàn)出簇狀、片狀等密集分布樣式,使用者為了能夠搜集針對挫傷缺陷的改進素材,需要觀察和分析挫傷的頭部部分一般是比較尖銳的,如圖2所示,這種尖銳的缺陷一般是由于帶卷內(nèi)部的滑動動作所造成的,在帶鋼上下表面可能會出現(xiàn)各類鋼結(jié)構(gòu)的缺陷,在挫傷缺陷中有很多不同的缺陷規(guī)格,有的是薄規(guī)格,有的是厚規(guī)格。生產(chǎn)和修復(fù)過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,大部分的挫傷缺陷都是厚度≤3mm的薄規(guī)格,厚規(guī)格帶鋼的出現(xiàn)比率較小。這種挫傷缺陷的分布是很有規(guī)律的,一般出現(xiàn)于距帶鋼頭、尾100m范圍內(nèi),如圖3所示,一般性挫傷缺陷的出現(xiàn)位置一般在帶鋼頭部的位置,或者帶鋼尾部的位置等,這兩處位置的帶鋼挫傷會比較嚴重,如果帶鋼頭部是開卷芯部,那么其被挫傷的情況就會更嚴重,可見,挫傷缺陷的涵蓋范圍一般是不均勻的。帶鋼兩側(cè)的邊部較近區(qū)域反而不會有太多挫傷缺陷,當(dāng)然,也有一些情況是會在帶鋼的上下表面出現(xiàn)嚴重的挫傷缺陷,如圖4所示。

        圖2 頭部挫傷示意圖

        圖3 尾部挫傷示意圖

        圖4 中部挫傷示意圖

        3 挫傷缺陷的原因分析

        3.1 挫傷缺陷

        挫傷缺陷的作用形態(tài)有點類似磨削,在磨削作用機制下,缺陷的擠壓嚙合狀態(tài)使得兩層帶鋼出現(xiàn)相互擠壓的具體場景,并出現(xiàn)了擠壓之后的剪切滑移現(xiàn)象。在滑移中的金屬屑現(xiàn)象常常會因為不斷刮削和積累越來越多,如果沒有及時清理和處置,就會使得挫傷缺陷迅速形成,而且還會因為挫傷缺陷的問題逐漸惡化,使得工件出現(xiàn)了很大的挫傷缺陷[2,3]。

        3.2 熱軋帶鋼頭、尾部分板形較差

        熱軋帶鋼頭、尾部分板形會因為滑動有一定的差異,這種層間滑動的現(xiàn)象可能會導(dǎo)致很多鋼板和帶鋼出現(xiàn)滑動不順暢的問題,滑動的偏移現(xiàn)象導(dǎo)致了局部接觸壓力的增大,并且給生產(chǎn)和使用帶來了問題,壓力增大,可能會出現(xiàn)接觸壓力影響的生產(chǎn)和使用問題,導(dǎo)致部分使用障礙,具體如圖5所示。

        圖5 頭尾松卷示意圖

        3.3 帶卷頭、尾部分和芯軸扇形塊邊緣

        當(dāng)帶卷各圈的軸圈曲率半徑發(fā)生突變,可能是由于帶卷頭和帶卷尾部分出現(xiàn)和芯軸扇形塊的形態(tài)發(fā)生了變化。這樣的曲率變化存在著層間滑動等問題,如果局部壓力過大,挫傷缺陷就會產(chǎn)生,嚴重的時候還會讓帶鋼頭部和尾部出現(xiàn)非常嚴重的挫傷曲線,導(dǎo)致工件本身受損。

        4 預(yù)防挫傷

        頭部挫傷是平整生產(chǎn)線中較為常見的一種表面質(zhì)量缺陷,它不僅對用戶的使用有很大的影響,而且成材率大大降低。應(yīng)采取以下預(yù)防措施,避免平整工序產(chǎn)生缺陷。

        4.1 原料方面

        當(dāng)熱軋帶鋼頭的位置和尾部位置涉及到平衡力的轉(zhuǎn)換問題,可能會因為工作輥彎輥力本身和平衡力的轉(zhuǎn)換關(guān)系,導(dǎo)致不同的板形出現(xiàn)問題。當(dāng)板形的變形距離過大,出現(xiàn)了板形的嚴重形變,就會因為這種嚴重變形導(dǎo)致層間間隙過大,浪形波峰和波谷的位置會比較薄,所以更容易出現(xiàn)挫傷,挫傷缺陷的問題常常會影響帶鋼板形的進一步優(yōu)化,當(dāng)持續(xù)優(yōu)化受到影響,板形的控制和變化功能就會受阻。生產(chǎn)修復(fù)者為了能夠讓板形控制的效果更好,能夠在使用平衡力和彎輥力轉(zhuǎn)化的時候,盡量促使各領(lǐng)域接近,并且實現(xiàn)薄規(guī)格熱軋帶鋼得以修復(fù),可能使用優(yōu)化技術(shù),針對薄規(guī)格熱軋帶鋼的散卷、扁卷等問題,進行適當(dāng)?shù)陌逍慰刂坪途砣埩刂疲瑢崿F(xiàn)卷取溫度等的降低和使用,為了能夠抑制卷取溫度,實現(xiàn)挫傷的改善。

        4.2 平整開卷操作

        除板形、卷曲問題可緩解外,其它造成板面不光滑的因素也沒有有效的辦法加以避免;因此,只能從避免卷曲產(chǎn)生層間滑動方面著手。

        4.2.1 上卷操作

        鋼卷如果出現(xiàn)了松卷等問題,就需要將鋼卷放置在開卷機的芯軸位置實現(xiàn)擴張,當(dāng)操作人員使用手動方式進行開卷機的正轉(zhuǎn)換,就能夠當(dāng)卷軸的芯軸位置出現(xiàn)外圈轉(zhuǎn)動的時候,實行更好的控制方式。為了能夠控制卷芯的安全使用,當(dāng)正轉(zhuǎn)位置到達鋼卷外圈的時候應(yīng)該停止操作,并且自動收取操作芯軸,實現(xiàn)縮回初始位置的操作,利用重復(fù)的操作和不停轉(zhuǎn)動,最終用可以實現(xiàn)帶鋼的層層收緊效果,根據(jù)生產(chǎn)和修復(fù)經(jīng)驗,芯軸轉(zhuǎn)動的重復(fù)一般以3-5次為宜[4]。

        4.2.2 張力控制

        從一般原則上講,為了能夠使得開卷機的張力和與之匹配的熱軋卷取機相互配合,需要能夠根據(jù)薄規(guī)格的松卷過程,實現(xiàn)實際開卷張力的控制。需要控制開卷張力,使其比卷取張力小一些,才能夠控制張力的劇烈變化,使其張力的變化趨勢被約束。當(dāng)開卷建張的時候,張力變化更加平緩,促使使用者在一定的張力范圍內(nèi)實現(xiàn)合理張力控制。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實踐可以發(fā)現(xiàn),一般的控制時間僅需要2-3秒鐘,就可以使得張力從0快速提升到基本設(shè)定值。

        4.2.3 速度控制

        扁平、薄帶在開卷速度過快時,會引起開卷張力的劇烈波動,造成卷片出現(xiàn)層間滑移。所以,適當(dāng)降低平速。

        5 應(yīng)用效果

        經(jīng)過采取相關(guān)措施后,薄規(guī)格帶鋼(≤3mm)平整后層間挫傷缺陷明顯減少,2020年挫傷缺陷率控制在1%以內(nèi),相比2019年挫傷缺陷率降低了6%,有了很大的改進,產(chǎn)品板形取得了很大的提升,如表1。

        表1 2019與2020年挫傷率對比表

        6 結(jié)論

        通過控制帶鋼原料的板形狀態(tài)以及優(yōu)化平整操作,抑制開卷時帶卷的層間滑動以及平整過程中張力的控制,可以達到消除挫傷缺陷,取得良好的板形效果。

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