熱軋帶鋼頭部拉窄原因分析與控制措施

供稿| 張 杰，林紹鋒，畢國(guó)喜，高文剛

熱軋帶鋼頭部拉窄原因分析與控制措施

供稿| 張 杰，林紹鋒，畢國(guó)喜，高文剛

內(nèi)容導(dǎo)讀

冷軋基料由于用途或客戶的需求不同其工藝制度也大相徑庭，有730℃高溫卷取的連退卷，還有580℃低溫卷取的罩式退火爐用鋼（以下簡(jiǎn)稱罩退鋼）。在成分相同情況下，其工藝制度的差異會(huì)在最終產(chǎn)品上有不同的表現(xiàn)。首鋼京唐公司近期生產(chǎn)的冷軋罩退鋼在卷取建立張力的時(shí)候出現(xiàn)明顯的拉窄情況，需要切除，降低了成材率。技術(shù)人員通過(guò)調(diào)整張力、層冷模式、卷取速度等方式消除了此缺陷，使產(chǎn)品質(zhì)量和成材率得到提高。

首鋼京唐公司熱軋1580生產(chǎn)線是由京唐公司完全自主集成，于2010年3月熱試車成功并投入生產(chǎn)。生產(chǎn)線主要以生產(chǎn)冷軋基料、集裝箱板等窄、薄規(guī)格鋼為主。近期在試生產(chǎn)冷軋罩退鋼時(shí)發(fā)現(xiàn)帶鋼成卷后在頭部120～150 m處有不同程度的窄邊（如圖1），比公稱寬度小近10 mm。寬度不足對(duì)后續(xù)冷軋生產(chǎn)有很大影響，需要切除，造成大量廢卷，影響成材率。

拉窄原因分析

產(chǎn)生拉窄的位置

通過(guò)平整開卷測(cè)量距離頭部的位置基本在120～150 m處有拉窄，而且不同卷取機(jī)卷取的鋼卷，拉窄位置有一定差別，可以確定是在帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)后建立張力的時(shí)候造成的拉窄。而拉窄情況在精軋出口寬度儀表檢測(cè)曲線中并沒(méi)有體現(xiàn)，但從一級(jí)PDA曲線軋機(jī)出口厚度曲線可以看出帶鋼有30μm以上的厚度減小。通過(guò)實(shí)測(cè)拉窄位置，應(yīng)該在層流冷卻第二組集管前后出現(xiàn)，所以儀表不能檢測(cè)出來(lái)。圖2是1055 mm×3.0 mm規(guī)格實(shí)際測(cè)量的寬度曲線。

圖1 普通冷軋鋼卷和頭部有拉窄的鋼卷

原因分析

溫度影響

罩退鋼和普通的SPHC冷軋基料成分完全相同，工藝制度只有卷取溫度有很大差別。普通冷軋料卷取溫度680℃，罩退鋼卷取溫度為590℃，兩者相差近100℃，即高溫軋制（精軋出口溫度890℃）低溫卷取。從實(shí)際軋制情況看，普通冷軋基料并不存在拉窄情況，不同規(guī)格拉窄情況對(duì)比如下表。

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圖2 拉窄實(shí)測(cè)寬度曲線

冷軋料精軋出口溫度在880～890℃，含碳量在0.04左右，鐵碳相圖在900℃以下是從奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始，在727℃后轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體。在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過(guò)程中隨著鐵素體的增加，變形抗力逐漸增加即強(qiáng)度增加，而其塑性是降低的，在相同張力下作用下能提供變形的高溫區(qū)短，所以拉窄明顯。

卷取張力

張力是由設(shè)備間的速度差異造成，所以軋機(jī)速度與卷取速度的匹配、卷取區(qū)設(shè)備的超前率都是影響的主要因素。3.0 mm帶鋼卷取張力從20 kN已經(jīng)降低到14 kN，超前率從17%降低到10%，但效果不明顯，同樣軋制3.5 mm規(guī)格帶鋼時(shí)1280 mm寬度較1055 mm的拉窄要輕，說(shuō)明張力確實(shí)有影響，但后續(xù)再降低張力可能會(huì)出現(xiàn)扁卷等卷形缺陷。

層冷模式

從拉窄的原理看，高溫區(qū)長(zhǎng)、溫度變化小會(huì)減少拉窄程度，所以可以從冷卻模式進(jìn)行調(diào)整。

層流冷卻位置后移：1580生產(chǎn)線前4段位快冷段，帶鋼冷卻快，為減少其影響，將前6組關(guān)閉，使用6組以后層冷水冷卻，拉窄從120多m減少到約105 m。

后段稀疏冷卻：使用后段組稀疏冷卻（利用后10組層冷水，每間隔一組投入），3.0 mm以上規(guī)格寬度改善明顯，但3.0 mm以下規(guī)格不明顯。圖3是軋制3.0 mm規(guī)格采用后段稀疏冷卻后寬度變化曲線。

從以上試驗(yàn)可以看出冷卻模式對(duì)帶鋼拉窄是有一定改善作用的，但還不能完全消除拉窄現(xiàn)象。

從以上分析和試驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

（1）帶鋼拉窄是由于低溫卷取的帶鋼塑性降低，卷取建張時(shí)產(chǎn)生的。

（2）層冷模式可以改善拉窄情況，但不能徹底解決。

（3）需要減小張力特別是卷取建張時(shí)的張力就能解決拉窄問(wèn)題。

解決措施

卷取張力主要是由芯軸、夾送輥、軋機(jī)之間的速度差產(chǎn)生的，所以必須減小三者之間的速度差，尤其是在芯軸建張時(shí)增加芯軸與夾送輥之間的張力。為達(dá)到此目的，主要從卷取一級(jí)方面進(jìn)行解決。

修改夾送輥咬鋼前后速度

原程序：夾送輥建張之前速度是按照芯軸速度設(shè)定的超前速度，當(dāng)芯軸咬鋼信號(hào)來(lái)后夾送輥速度與精軋速度同步。

修改后的程序：夾送輥建張后速度跟精軋速度同步，這樣芯軸咬鋼瞬間產(chǎn)生的張力可以通過(guò)夾送輥抵消些，從而可有效避免精軋出口帶鋼高溫區(qū)的拉窄。

減小芯軸咬鋼前三圈內(nèi)的卷取張力

卷取厚度小于4.0 mm的帶鋼時(shí)，將芯軸咬鋼前3圈時(shí)張力減小到設(shè)定值的50%。咬鋼三圈后恢復(fù)到設(shè)定值；這樣即減小了頭部張力，又可以避免由于整卷張力小造成松卷等卷形缺陷。

圖3 改變層冷模式后寬度曲線

圖4 優(yōu)化后實(shí)測(cè)寬度曲線

效果驗(yàn)證

圖5 程序優(yōu)化前寬度厚度曲線（標(biāo)注為異常區(qū)域）

圖4 是使用以上措施后軋機(jī)出口PDA厚度曲線和實(shí)測(cè)帶鋼寬度曲線：

從以上曲線可以看出，通過(guò)減小張力、修改夾送輥速度時(shí)序和使用后段稀疏冷卻，實(shí)測(cè)的寬度基本無(wú)窄點(diǎn)，優(yōu)化前后的軋機(jī)出口厚度減薄從30μm減小到10μm，說(shuō)明拉窄現(xiàn)象已經(jīng)得到解決。

圖6 程序優(yōu)化后寬度厚度曲線

[1] 全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，GB/T709－2006熱軋鋼板和鋼帶尺寸、外形、重量及允許偏差。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007

[2] 王笑波，板帶層流冷卻過(guò)程控制方法。中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)板），2004，34（4）：390-392

[3] 崔忠圻，金屬學(xué)與熱處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

Causes Analysis of Appearing Narrow Size of Head of Hot Rolled Strip and Its Measures

ZHANG Jie, LIN Shao-feng, BI Guo-xi, GAO Wen-gang

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