霍建生，吳玉霄，張欣覿

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 063000）

0 引言

熱軋卷卷形缺陷是影響一檢合格率判定的重要因素。熱軋卷產(chǎn)生卷形缺陷后必須采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，這不但會造成噸鋼成本的增加，還會影響成品交貨時(shí)間，更重要的是會對下游工序生產(chǎn)穩(wěn)定性帶來一定影響。唐鋼2050 熱軋線于2020 年9月份正式投產(chǎn)，全線由SMS設(shè)計(jì)，并采用了TMEIC電控系統(tǒng)，加熱爐采用高爐煤氣雙蓄熱加熱，粗軋前采用定寬壓力機(jī)，粗軋立輥采用SSC 短行程+AWC 自動寬度控制技術(shù)，精軋全部采用全液壓壓下和AGC系統(tǒng)，層冷采用層流超快冷及加密冷卻技術(shù)，卷取采取全液壓助卷輥卷取機(jī)，其中3 號卷取機(jī)為強(qiáng)力卷取機(jī)。熱軋線產(chǎn)品規(guī)格為900～1900mm×1.2～25.4mm，側(cè)重生產(chǎn)高檔、優(yōu)質(zhì)冷軋?jiān)蠋т?，如高檔汽車寬幅面板；同時(shí)生產(chǎn)寬厚規(guī)格、高強(qiáng)度的熱軋商品材，如管線鋼、機(jī)械板等。2050熱軋線投產(chǎn)以來各種卷形缺陷均有出現(xiàn)，并且隨著鋼種種類的增加，卷形缺陷的比例逐漸增大，其中塔型、層錯(cuò)和扁卷三種缺陷的數(shù)量尤為突出。個(gè)別月份塔型和層錯(cuò)缺陷比例高達(dá)0.89%，并且呈上升趨勢。

針對2050 熱軋卷卷形缺陷問題，唐鋼新區(qū)熱軋事業(yè)部專門成立了攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析、研究了熱軋卷卷形缺陷產(chǎn)生的原因，有針對性地制定了卷形質(zhì)量改善措施，并對卷形質(zhì)量改善效果進(jìn)行了總結(jié)。

1 卷形缺陷及產(chǎn)生原因

1.1 塔形缺陷及產(chǎn)生原因

熱軋卷塔形缺陷分為內(nèi)塔缺陷和外塔缺陷（見圖1）。缺陷主要產(chǎn)生原因是熱軋帶鋼頭尾鐮刀彎較大或者頭尾中心線偏差過大[1]。塔形缺陷不僅會在鋼卷下線、吊運(yùn)作業(yè)過程中增加邊部吊傷的風(fēng)險(xiǎn)，還會對下游工序的正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。外塔缺陷和輕微內(nèi)塔缺陷可采取人工火切切除方式進(jìn)行處理；對于嚴(yán)重內(nèi)塔缺陷，為保證卷徑符合出廠標(biāo)準(zhǔn)只能采取重卷切除處理。這不僅會降低成品鋼卷的成材率，還會增加人為工作量、降低生產(chǎn)效率。

熱軋卷塔形缺陷主要發(fā)生在鋼卷頭尾部分。為防止帶鋼撞擊側(cè)導(dǎo)板造成堆鋼和降低對側(cè)導(dǎo)板的磨損，在一級程序中設(shè)定夾送輥咬鋼之前，側(cè)導(dǎo)板開口度為帶鋼寬度加多個(gè)短行程總共150mm 的補(bǔ)償值；并且?guī)т撐膊吭诰鄪A送輥一定距離時(shí)，側(cè)導(dǎo)板開口度為帶鋼寬度加90mm 的補(bǔ)償值，其余階段帶鋼與側(cè)導(dǎo)板是相互接觸的。所以在帶鋼頭尾卷取過程中，卷取側(cè)導(dǎo)板是不參與卷形控制的，也就無法對卷形進(jìn)行修正，所以帶鋼自身鐮刀彎對塔型缺陷影響很大。

通過大量現(xiàn)場觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)分析可以確認(rèn)：帶鋼在粗軋區(qū)域產(chǎn)生的頭尾鐮刀彎是導(dǎo)致熱軋卷出現(xiàn)塔型缺陷的主要原因，而粗軋區(qū)域的鐮刀彎主要受板坯出鋼位置影響，另外粗軋區(qū)域的側(cè)導(dǎo)板精度偏差過大也會造成中間坯側(cè)彎過大；其次卷取機(jī)助卷輥與卸卷小車托輥水平度偏差過大也會對塔型缺陷的產(chǎn)生帶來影響。

1.2 層錯(cuò)缺陷及產(chǎn)生原因

層錯(cuò)缺陷是鋼卷層與層之間參差不齊（見圖2），主要在高強(qiáng)鋼和厚規(guī)格帶鋼卷取過程中產(chǎn)生。層錯(cuò)缺陷不僅會影響熱軋帶卷外觀質(zhì)量，還會對帶卷噴號造成困難。輕微層錯(cuò)可通過平整機(jī)進(jìn)行重卷處理，嚴(yán)重層錯(cuò)鋼卷只能按廢品處理。

圖2 層錯(cuò)缺陷

層錯(cuò)缺陷產(chǎn)生的原因是鋼帶經(jīng)冷卻后產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，尤其是在精軋拋鋼后，鋼帶處于失張狀態(tài)，卷取過程中鋼帶中心線會在軋制中心線兩側(cè)左右擺動，從而產(chǎn)生層錯(cuò)[2]。在熱成型鋼和冷軋高強(qiáng)雙相鋼等高強(qiáng)鋼生產(chǎn)過程中，精軋末機(jī)架拋鋼后層錯(cuò)缺陷出現(xiàn)比例很高。另外夾送輥壓力波動大或者兩側(cè)壓力偏差過大，以及側(cè)導(dǎo)板運(yùn)行過程中存在框量也會造成層錯(cuò)缺陷。

1.3 扁卷缺陷及產(chǎn)生原因

扁卷缺陷指的是鋼卷縱向內(nèi)徑與橫向內(nèi)徑偏差大于40mm，通常表現(xiàn)是橫向內(nèi)徑要明顯大于縱向內(nèi)徑（見圖3），并且由于縱向內(nèi)徑過小無法在下游工序中使用，必須進(jìn)行重卷處理。

圖3 扁卷缺陷

扁卷缺陷通常發(fā)生在高碳鋼、雙相鋼和熱成型結(jié)構(gòu)鋼等鋼種生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生原因是帶鋼卷取結(jié)束后，在冷卻過程中會發(fā)生相變，帶鋼晶體體積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致鋼卷層與層之間產(chǎn)生縫隙，在鋼卷重力作用下產(chǎn)生扁卷缺陷。其次薄規(guī)格（h≤3.0mm）大梁鋼、耐候鋼等鋼種也容易產(chǎn)生扁卷缺陷，主要原因是帶鋼自身強(qiáng)度比較大，當(dāng)卷取張力設(shè)定偏小時(shí)，卷層間隙過大，同樣在重力作用下產(chǎn)生扁卷缺陷。

2 卷形缺陷控制措施

2.1 塔型缺陷控制措施

2.1.1 優(yōu)化加熱爐出鋼程序

通過跟蹤發(fā)現(xiàn)板坯出爐位置偏工作側(cè)時(shí)，會造成板坯出定寬機(jī)后出現(xiàn)鼓肚朝向驅(qū)動側(cè)的鐮刀彎（見圖4），這個(gè)鐮刀彎經(jīng)過粗軋軋制后會擴(kuò)大。因此，加熱爐作業(yè)區(qū)要經(jīng)常測量并調(diào)整出鋼臂精度，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際優(yōu)化出鋼程序，使不同規(guī)格板坯的出鋼位置能夠保持一致；同時(shí)粗軋區(qū)域在輥道中心線上采取掛線方法測量并標(biāo)定定寬機(jī)錘頭以及側(cè)導(dǎo)板，保證側(cè)導(dǎo)板對中度偏差在3mm以內(nèi)。通過采取以上措施，目前在減寬量小于100mm 的情況下，粗軋區(qū)域鐮刀彎可以完全控制。

圖4 中間坯

2.1.2 提高卷取設(shè)備功能精度

（1）每月對卷取助卷輥與芯軸平行度和卸卷小車托輥水平度進(jìn)行測量，其中助卷輥與芯軸平行度可用壓鉛法進(jìn)行測量，而卸卷小車托輥水平度主要用激光水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量，要求助卷輥與芯軸平行度以及卸卷小車水平度均在0.5mm/m 以內(nèi)，精度超差時(shí)要立即更換相關(guān)備件。

（2）每次更換側(cè)導(dǎo)板以及助卷輥時(shí)都要對設(shè)備精度進(jìn)行測量，并調(diào)整至符合精度要求的范圍之內(nèi)。卷取機(jī)側(cè)導(dǎo)板精度、對中度和平行度要控制在5mm以內(nèi)，助卷輥水平度偏差要控制在1mm/m以內(nèi)。

2.1.3 加強(qiáng)各工序操作人員溝通

為了更有效的減少外塔缺陷，還需要各個(gè)工序操作人員的相互溝通，當(dāng)粗軋出口有輕微鐮刀彎或者卷取區(qū)域發(fā)現(xiàn)鋼卷外圈向單側(cè)溢出較多時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知精軋調(diào)整工作輥水平值。

2.2 層錯(cuò)缺陷控制措施

為了改善層錯(cuò)缺陷，我們從主要從夾送輥設(shè)備精度和卷取張力以及夾送輥壓力設(shè)定方面進(jìn)行攻關(guān)。

2.2.1 優(yōu)化卷取夾送輥輥型

由于夾送輥在機(jī)使用時(shí)間較長，因此在夾送輥上機(jī)之前必須對夾送輥狀態(tài)進(jìn)行多次確認(rèn)，要求夾送輥不圓度小于0.03mm，并且表面光滑。除此之外還要對夾送輥硬度進(jìn)行測量，要求每隔400mm取一個(gè)點(diǎn)總共取五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行硬度測量，每個(gè)點(diǎn)的硬度測量五次后取其平均值作為該點(diǎn)硬度，要求各個(gè)點(diǎn)的硬度值均在50-55HRC 之間方可允許上機(jī)安裝。夾送輥安裝時(shí)必須保證下輥水平度控制在0.1mm/m 以內(nèi)，并且將軸承座以及軸承間的油污清理干凈。夾送輥安裝完成后要立即對夾送輥進(jìn)行剛度測試，在正常使用過程中還要對夾送輥進(jìn)行壓靠實(shí)驗(yàn)，便于對夾送輥實(shí)際在機(jī)狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)對大量夾送輥磨前曲線的數(shù)據(jù)跟蹤，我們重新設(shè)計(jì)了夾送輥凸度曲線，在保證夾送輥正常使用狀態(tài)下可大幅度增加夾送輥使用周期。夾送輥輥型如圖5所示。

圖5 夾送輥輥型

2.2.2 優(yōu)化卷取張力和夾送輥壓力

設(shè)定合理的卷取張力和夾送輥壓力對改善層錯(cuò)缺陷也有很大幫助。因此在生產(chǎn)層錯(cuò)缺陷較多鋼種時(shí)，需在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對卷取機(jī)芯軸張力參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整有效后要在模型中將參數(shù)進(jìn)行固化。經(jīng)過大量參數(shù)修正之后，我們發(fā)現(xiàn)投入溜槽壓力控制功能會對層錯(cuò)缺陷改善起到很大作用。

2.3 扁卷缺陷控制措施

扁卷缺陷屬于鋼種特性，無法完全消除，只能降低扁卷程度，使鋼卷內(nèi)徑滿足下游工序使用要求。為了降低扁卷程度我們采取了增加芯軸張力、增加鋼卷在芯軸的駐留時(shí)間、減少芯軸漲徑圈數(shù)以及設(shè)置合理的熱軋卷碼放要求等措施。

（1）增加芯軸張力可增加鋼卷層與層之間的密實(shí)度，降低鋼卷相變之后產(chǎn)生的層間間隙。

（2）增加芯軸停留時(shí)間可讓鋼卷相變過程在芯軸處發(fā)生，也可以降低鋼卷相變之后產(chǎn)生的層間間隙，同時(shí)減輕重力作用下的影響。

（3）減少芯軸漲徑圈數(shù)可增大鋼卷本身內(nèi)徑，從而使鋼卷相變扁卷后的內(nèi)徑仍可滿足冷軋使用要求。

（4）對于易扁鋼卷，要求鋼卷下線碼放時(shí)只能單層碼放，鋼卷上方嚴(yán)禁再碼放鋼卷并且碼放位置要遠(yuǎn)離通風(fēng)口，以降低扁卷缺陷產(chǎn)生的幾率。

3 改善效果

針對唐鋼2050 熱軋線塔型、層錯(cuò)和扁卷缺陷，卷形缺陷攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過梳理設(shè)備精度管理要求并調(diào)整設(shè)備精度、優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)、加強(qiáng)員工能力培訓(xùn)等措施，將塔型和層錯(cuò)缺陷一檢待判比例大幅度穩(wěn)定降低（見圖6）；并且鋼卷扁卷程度得到有效改善，連續(xù)三月未出現(xiàn)因扁卷缺陷造成鋼卷降判的事件發(fā)生。

圖6 卷形缺陷一檢待判比例

4 結(jié)語

通過對唐鋼2050 熱軋線卷形缺陷的分析、研究和攻關(guān)，2050 熱軋卷塔型、層錯(cuò)和扁卷缺陷比例得到了有效控制，達(dá)到了攻關(guān)的目的，并積取了有益的借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

（1）設(shè)備功能精度是保證卷形質(zhì)量的重要因素，設(shè)置合理的檢查頻次與精度要求會有效避免卷形缺陷的產(chǎn)生。

（2）工藝參數(shù)要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行不斷調(diào)整，通過不斷優(yōu)化各項(xiàng)工藝參數(shù)（芯軸張力、夾送輥壓力、側(cè)導(dǎo)板壓力等）來改善因設(shè)備老化原因造成的卷形缺陷。

（3）各個(gè)工序的溝通與協(xié)作也會對卷形改善起到重大作用，所以在日常工作中要不斷強(qiáng)化各個(gè)工序操作人員的質(zhì)量意識與協(xié)作意識。