冷軋鋼板干濕平整工藝的研究

耿曉琳，田孜強

1.一重集團大連設計研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

2.一重集團大連設計研究院有限公司高級工程師，遼寧 大連 116600

平整是冷軋生產的重要工序，作用是消除退火帶鋼的屈服平臺，改善帶鋼的性能并使帶鋼表面具有一定的粗糙度和平直度。為了控制板材延伸率，保證板材表面質量，平整從工藝上分為干平整和濕平整兩種方式，通常可根據不同生產鋼種和機組的工藝要求進行布置。

干平整是指平整時不使用任何平整液的一種平整方式，而進行濕平整時需要在帶鋼上、下表面噴射平整液。干平整軋制時，輥面狀態在帶鋼表面上的復制率較高，一般為60%～80%。由于軋輥和帶鋼間摩擦系數較大，故所需平整軋制力也較大，軋輥磨損嚴重，換輥周期短，常用于帶鋼變形量較小，平整率低，較容易控制板形的情況，其平整效果好，帶鋼表面的光亮度高。一般要求帶鋼延伸率為0.5%～4%時，可采用干平整工藝方式；濕平整時輥面狀態在帶鋼表面上的復制率較低，為30%～50%，但延伸率可達10%。由于軋輥和帶鋼間有潤滑，摩擦系數低，故所需平整軋制力也小，軋輥磨損緩慢，換輥周期長，帶鋼表面比較清潔，平整質量好。近年來為了提高防銹能力和改善帶鋼表面質量，很多機組都采用濕平整工藝。濕平整工藝較干平整工藝而言有很多優點。因此，目前除鍍錫板等產品仍采用干平整外，一般鋼板平整都使用濕平整工藝（見表1）。

表1 單機架濕平整和干平整的比較

平整機按設備機架數量分為單機架平整機和雙機架平整機；按布置形式和使用位置又可分為離線平整和在線平整。單機架平整機是平整工序中使用最為廣泛一種，無論是離線布置，還是在線布置，都能滿足除鍍錫板以外的各種冷軋產品對機械性能和表面質量的要求，但是離線平整機需要每卷穿帶和甩尾，需要經常加減速，機組生產效率低，產品所得率低。近年來，國內許多大鋼廠對于單機架平整機組，優先采用的是濕平整工藝，實踐證明，對于不銹鋼等帶鋼的平整軋制，濕平整工藝使用效果較干平整要好許多，但帶鋼上濕平整液的去除比較困難，殘留的乳液將會影響板材的表面質量。雙機架平整機主要用來平整退火后的鍍錫原板，也兼做二次冷軋。對于這一類機組，通常干濕平整工藝搭配使用的形式比較多。

1 干平整機工藝設備組成及布置

1.1 設備組成

干平整機主要工藝設備是除塵裝置，下面以某雙機架鍍錫平整機組為例進行說明（見圖1）。序號01是除塵導板，除吸塵口和除塵管路接口之外除塵導板被設計成整體密閉結構，位于平整機的出口處。干平整時，除塵導板由液壓缸驅動伸出，在靠近上工作輥與帶鋼上表面處停止，此時吸塵口處產生負壓，將從平整機軋制出來的帶鋼上表面粘附的煙塵或顆粒物吸附，經與除塵導板連接的除塵管路排放出去。帶鋼下表面的粘附異物由排霧系統收集除凈。

圖1 干平整工藝布置

1.2 工藝布置

平整機工作時軋輥和帶鋼間處于干摩擦狀態，平整后在帶鋼表面會留有粉狀顆粒雜質，帶鋼平整速度高時產生的煙塵會影響帶鋼表面質量和污染環境。因此必須在平整機出口采用除塵設備將粘在帶鋼表面上的煙塵、顆粒物等吸附除凈。此外，有些機組在平整機間還會設置一套帶鋼清潔裝置（見圖2）。帶鋼清潔裝置的輥子分為刷輥和襯膠輥兩種，各有兩個，四輥成“田”字形交叉布置，上、下刷輥配有除塵系統。干平整時，交叉的刷輥擦拭清潔帶材表面，刷除掉帶鋼表面的吸附顆粒，除塵系統將周圍產生的塵霧吸走排出。

圖2 某雙機架平整機組帶鋼清潔裝置位置布置

2 濕平整機設備組成及布置

2.1 設備組成

濕平整機主要工藝設備是入口濕平整液噴射裝置和出口帶鋼表面吹掃裝置。通過平整機入口噴射梁向軋輥和輥縫噴射平整液，能有效防止軋制時因雜質壓入或粘著輥身而在帶鋼表面形成輥痕缺陷。在平整機出口側設置的吹掃裝置采用具有一定吹掃力的噴嘴噴射出壓縮空氣將軋制后帶鋼表面殘留的平整液吹凈清除，防止出現銹蝕或黃斑而影響帶材表面質量。吹掃裝置分為帶鋼上下表面吹掃和邊部吹掃。表面吹掃梁上噴嘴集中控制開閉，每個噴嘴壓力可調，而邊部吹掃梁上的噴嘴吹掃范圍可根據帶鋼寬度變化而改變，保證梁上噴嘴始終對準帶鋼邊部進行吹掃。

2.2 濕平整液噴射的布置

如某六輥平整機濕平整設備位于平整機的入口側，分別在上支承輥和上中間輥輥縫之間、上工作輥和帶鋼上表面之間、帶鋼下表面和下工作輥之間噴射軋制潤滑劑—平整液（見圖3）。為適應不同帶材寬度，節約平整液以及防止在中間輥串輥動作時平整液噴至帶鋼的出口側降低帶鋼的表面質量，一般采用分段式，即根據帶材寬度變化改變平整液噴射的范圍，更加有效地對軋輥和帶鋼進行潤滑。為了防止入口側噴射的平整液發生倒流以及避免平整液四處飛濺，在出口側增加一道吹掃裝置，可有效提高濕平整效果（見圖3(a)中A處）。

2.3 濕平整吹掃的布置

某機組六輥平整機所有吹掃布置均位于平整機帶鋼的出口側靠近軋輥輥縫或帶鋼表面 (見圖4)。

圖3 濕平整工藝布置

圖4 濕平整液吹掃的布置

（1）上中間輥、上工作輥輥縫吹掃

該道吹掃位于上中間輥和上工作輥輥縫之間，主要目的是防止上中間輥串輥時，入口側平整液從橫移輥身兩側飛濺到出口側，采用較大吹掃力噴嘴對準上中間輥和上工作輥輥縫，并分別向外側偏移一定角度，將平整液吹離帶鋼表面（見圖5）。具體噴嘴的間距、偏移角度以及吹掃力的大小應根據實際帶鋼的寬度，軋機的尺寸大小等相關參數而定。

圖5 上中間輥、上工作輥輥縫吹掃

（2）工作輥輥縫吹掃

該道吹掃是帶鋼上表面的第一道吹掃和近工作輥輥縫吹掃，主要作用是防止上中間輥、上工作輥輥縫吹掃不凈以及上支承輥和上中間輥輥身上的平整液甩到出口側帶材表面上。在防纏導板上設置一道氣幕即可有效阻擋平整液（見圖6）。

圖6 工作輥輥縫吹掃

（3）帶材上表面第二道吹掃

利用獨特V字形噴梁結構可以有效的分排帶材板面殘留液體，打散平整液，阻擋軋制水霧（見圖7）。該結構可根據不同帶材寬度和軋制速度，在一定高度和角度下對上表面進行有效吹掃。

圖7 帶材上表面第二道吹掃

（4）帶材下表面吹掃

由于軋制時下中間輥要進行串輥，平整液會從兩側飛濺至出口側，但由于平整液受重力的影響，飛濺至帶材下表面上的殘留平整液在數量上將遠小于上表面，所需吹掃力不必很大。通常采用直排噴嘴吹掃帶材下表面即可（見圖8）。

圖8 帶材下表面吹掃

（5）平整機出口帶材邊部吹掃

經過兩道吹掃后，通常在帶材邊部仍會有液體殘留，為保證板面潔凈度，需根據不同板寬設置邊部吹掃裝置。其特點是吹掃噴嘴角度可調，通過上下噴嘴組合可隨板寬變化調整吹掃范圍。此外，還可根據機組的布置形式采用固定式變寬度邊部吹掃和移動式變寬度邊部吹掃。

固定式變寬度邊部吹掃采用2套控制閥組，當對窄帶材進行吹掃時，窄帶材的控制閥組工作；而更換成寬帶材時，啟動寬帶材的控制閥組，多用于遠程控制（見圖9）。

移動式變寬度邊部吹掃裝置是通過液壓缸傳動帶動鏈條鏈輪機構，實現吹掃寬度在線可調。其吹掃范圍可隨帶材實際寬度精確調整，吹掃效果好，比固定式變寬度邊部吹掃更節能。但帶材寬度改變時，需要人工靠近閥臺點動操作液壓缸控制閥調節帶材吹掃范圍（見圖10）。

圖9 固定式變寬度邊部吹掃

圖10 移動式變寬度邊部吹掃

2.4 吹掃管徑計算

除了濕平整帶材吹掃的布置形式外，吹掃用噴嘴的選型、與帶材的距離以及角度等都會影響帶鋼表面的平整液吹掃效果。根據經驗，一般噴嘴離帶材距離約為120～150 mm，噴嘴與帶材夾角約為30°～40°，吹掃形成的風幕疊加量應為30%左右，由噴嘴數量及用氣量可以估算所需吹掃空氣量，進而可以計算主供氣管徑的尺寸

式中，D—管徑（m）；Q—流量（m3/s）；v—氣流速度，15～20 m/s；p—壓力 （MPa）。

由于選用的部分噴嘴吹掃力和吹掃量都較大，使用時經常伴有很強的噪音和風力，不便維護。應根據實際現場的使用情況，將吹掃梁設計成分段結構，既改善工況環境又有效節能。

3 結語

以上介紹的干濕平整工藝布置及濕平整液的吹掃方案的有效性已在實際應用中得到了驗證。

隨著平整技術的進步和發展，干濕平整工藝將會日趨成熟，尤其是隨著吹掃結構形式的不斷改進和創新，濕平整工藝對于提高帶鋼表面質量將發揮更大作用。

[1]李虎興，葛懋琦，陳貽宏.冷軋窄帶鋼生產 [M]，北京：冶金工業出版社，1994.

[2]傅作寶.冷軋薄板生產 [M]，北京：冶金工業出版社，1996.