精密不銹鋼生產(chǎn)設備調(diào)試方法研究

王向宇

（山西太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司，太原 030053）

1 概述

厚度為0.05 mm以下的精密不銹鋼在經(jīng)過光亮線退火后釋放內(nèi)部應力。釋放后鋼帶的各個位置出現(xiàn)版型不一的情況，以波浪的形式表現(xiàn)。在鋼帶縱向拉展的時候，因為有波浪的部位和無波浪的部位受力不一致，產(chǎn)型的彈性變形量也不一致，因而會出現(xiàn)褶皺情況，嚴重時可能出現(xiàn)無法消除的褶痕，即“抽帶”，如圖1所示。

圖1 鋼帶褶皺

2 “抽帶”原因分析

抽帶可能發(fā)生在機組的各個部位，尤其在鋼帶突然轉(zhuǎn)向處、夾送輥施加壓力處以及張力突變處等部位現(xiàn)象明顯。下面列舉了可能產(chǎn)生抽帶的原因[1]。第一，密封輥凸度不一致或密封輥之間平行度差，導致密封縫隙間距不均勻，從而影響到鋼帶表面的壓力不一致造成抽帶。第二，密封輥側(cè)隙調(diào)整不均勻，輥子轉(zhuǎn)動時阻力不一致造成速度波動，從而造成張力波動。第三，輥組與輥組之間平行度差，導致鋼帶兩側(cè)或者局部位置拉力與其他位置不同，如圖2所示。第四，鋼帶版型不均勻，如果楔形較大，會導致抽印從一側(cè)跑向另一側(cè)。如果浪較大，會在浪的位置產(chǎn)生持續(xù)的均勻抽帶。第五，輥子表面直線度不好或者輥面有異常凸起和凹陷，會在缺陷位置產(chǎn)生抽印，如圖3所示。第六，鋼帶直線距離過長，因為拉伸的緣故，容易在直線距離中間部位出現(xiàn)抽印。如果中間部位有夾送輥、擠干輥等雙面施力的設備，會加劇抽印的產(chǎn)生。第七，鋼帶突然變向的位置，因為有張力的變化，容易出現(xiàn)抽帶。第八，速度變化時會出現(xiàn)張力波動的情況，此時容易出現(xiàn)抽帶。第九，在提升張力時，密封輥與張力輥之間張力容易波動，從而引起的鋼帶兩側(cè)張力不均勻，導致抽帶。第十，提升活套時，由于鋼帶跑偏，糾偏輥跟隨動作，在糾偏輥扭轉(zhuǎn)角度時容易造成抽帶。第十一，焊接不良造成抽帶，如圖4所示。

圖2 鋼帶通道過長造成的抽帶

圖3 輥面不好造成的抽帶

圖4 焊接不良造成的抽帶

3 精密不銹鋼設備調(diào)試方法

3.1 密封輥錐度設計

針對出口密封輥持續(xù)跑偏的問題，可能是由于爐頂輥和3#張力輥之間存在一定的角度差，同時此處長距離沒有輥子影響，版型的差異在此處表現(xiàn)最為明顯。如果鐮刀彎過大或者膠輥之間的角度差過大，出口密封輥的糾偏將無法滿足這種糾正要求。因此，將密封輥設計成中間凸的輥面，兩側(cè)有0.088的錐度。有這種凸度的存在，如果版型出現(xiàn)1/4浪，這個錐度剛好能夠克服這種1/4浪，從而解決抽帶的問題。密封輥在制作過程中應保證直徑誤差小于0.2 mm。

密封輥的側(cè)面設計為可調(diào)節(jié)間隙型式。密封輥的側(cè)隙的大小決定爐壓的穩(wěn)定狀況，因此可調(diào)節(jié)側(cè)隙型式能夠既兼顧轉(zhuǎn)動和張力驅(qū)動阻力，又兼顧爐壓的穩(wěn)定性。出口側(cè)隙的均勻度將直接影響密封輥的阻力，進而降低密封輥對鋼帶的附著力，導致速度不穩(wěn)，張力波動。現(xiàn)出口側(cè)隙調(diào)整值一般為0.17～0.18 mm。

密封輥為一對自動控制的傳動輥，同時起到建立張力、帶鋼糾偏以及密封氣體的作用。密封輥設置在溜槽底部，通過機架與整個密封箱固定，利用PI型雙輥糾偏方式糾偏鋼帶。框架式檢測裝置位于密封箱上方，檢測帶鋼偏移量。輸出檢測信號后，由液壓缸伸縮動作，使糾偏輥繞某一點擺動一定角度，使糾偏輥上帶鋼出口端產(chǎn)生向右初始糾偏量。如果擺動的角度適宜，可使帶鋼出口端暫時擺至機組中心線上。同時，因糾偏輥擺動后入口帶鋼出現(xiàn)偏角產(chǎn)生螺旋偏移作用，一段帶鋼在輥面上螺旋右移，從而達到糾偏的效果。這種微弱的糾偏效果，大大減小了密封輥對鋼帶的抽帶影響，同時可以適當增大密封輥壓力值，以保證摩擦力持續(xù)穩(wěn)定。

3.2 螺旋式展平輥的設計

軋制過后的精密不銹鋼因為有波浪的部位和無波浪的部位受力不一致，此時產(chǎn)生的褶痕可能出現(xiàn)在鋼帶的任何位置[2]。一般的展平輥凸度的位置只能在輥子中間，無法進行調(diào)整。如果波浪位置出現(xiàn)在邊部或者除中間外的其他位置，一般的展平輥無法進行展平。螺旋芯軸式展平輥恰恰能夠達到此類褶皺的消除效果，其凸度位置可以根據(jù)輥子的旋轉(zhuǎn)角度不同自由調(diào)整。將展平輥的凸度方向朝向鋼帶波浪的位置，可以很好地將鋼帶延展開，解決褶皺的問題。

螺旋芯軸式展平輥由螺旋式芯軸、滾動軸承、轉(zhuǎn)動套筒和橡膠套組成。螺旋芯軸式展平輥的芯軸為螺旋結(jié)構，芯軸表面固定6套軸承，軸承與軸承之間固定轉(zhuǎn)動的尼龍?zhí)淄玻猃執(zhí)淄餐獠堪蚕鹉z套。螺旋芯軸直徑50 mm，螺旋直徑150 mm，螺旋高度850 mm，圈數(shù)1。螺旋芯軸從0°旋轉(zhuǎn)到180°，能夠使得凸度面無級變化。芯軸的角度可以通過芯軸上的調(diào)節(jié)孔進行調(diào)節(jié)。

芯軸的結(jié)構型式和凸度的位置變化情況，如圖5所示。輥子在0°位置，輥子的凸度方向位于最下方，對應鋼帶的下邊浪；90°位置時，輥子的凸度方向位于中間位置，對應鋼帶的中間浪；180°位置時，輥子的凸度方向位于最上方，對應鋼帶的上邊浪。芯軸從0°旋轉(zhuǎn)到180°，凸度位置可以進行無級調(diào)整。

此展平輥可安裝在導向輥前部、夾送輥前部以及糾偏輥前部等容易產(chǎn)生褶皺的位置，能夠有效將精密不銹鋼的波浪延展開[3]。如圖5所示，芯軸角度不同，凸度可以任意調(diào)節(jié)，以應對各種復雜情況。表1為常見規(guī)格波浪使用情況。

圖5 展平輥轉(zhuǎn)動角度與鋼帶位置關系

表1 鋼帶波浪與展平輥對應關系

通過實施展平輥的，精密不銹鋼產(chǎn)品的成材率可提高30%以上，且抽帶問題、跑偏問題以及折印問題等諸多問題能夠通過此方法予以解決。

3.3 爐壓波動的調(diào)整

因氮氣供應量和出入口氫氣含量等參數(shù)隨速度變化而變化。速度突然變化時會造成爐內(nèi)壓力的波動。在氮氣模式下，受氮氣本身物理性質(zhì)影響，爐壓本就比氫氣模式低，如果此時有壓力波動，將嚴重影響不銹鋼退火性能。氫回收系統(tǒng)自爐內(nèi)抽取氫氣，處理后送回爐內(nèi)。流量、壓力、氫含量、露點等參數(shù)與爐內(nèi)氫氣直接聯(lián)鎖。如果氫回收波動，直接影響爐內(nèi)壓力波動。壓力的波動將導致爐內(nèi)出入口處氫氣含量出現(xiàn)差異，從而影響不銹鋼退火后的產(chǎn)品性能[4]。

3.3.1 氫回收系統(tǒng)安全閥的作用

氫回收系統(tǒng)內(nèi)部羅茨風機出口設置的安全放散閥，放散壓強10 Pa，同時建立起安全放散閥后部壓強和氫回收系統(tǒng)自身壓強控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖。聯(lián)鎖后，PAH22釋放的壓強信號與出口壓強值進行比對。氫回收壓強波動小于5.5 kPa時，安全閥能夠有效釋放這種壓強波動，保證出口壓強和流量穩(wěn)定。氫回收壓強波動大于5.5 kPa時，自動切斷氫回收系統(tǒng)，防止波動影響爐內(nèi)壓強。

3.3.2 出入口密封氮氣附著系數(shù)和密封輥側(cè)隙的綜合調(diào)整

氮氣的附著系數(shù)是一個補充值，但是能 夠彌補在版型波動和速度波動造成的爐壓波動。附著系數(shù)和密封輥的側(cè)隙配合使用能夠起到穩(wěn)定爐壓的效果。通過調(diào)整側(cè)隙和附著系數(shù)，得出一套新的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表。根據(jù)此表格，氮氣補充量在計算鋼帶厚度、寬度以及材料等信息后得出的溢出量很穩(wěn)定。入口氫氣含量能夠保持在97%左右，出口氫氣含量保持在3%。在這兩個數(shù)值穩(wěn)定的基礎上，氮氣和氫氣的補充量也非常均勻，爐壓控制效果較好。

3.4 因糾偏引起的“抽帶”

出口段因薄料的微張力狀態(tài)，容易出現(xiàn)交替跑偏的狀況。針對這個跑偏問題，需要對頂輥糾偏輥的材質(zhì)、硬度和粗糙度等參數(shù)進行優(yōu)化設計。一般情況下，輥面粗糙度宜在Ra0.8～1.0 μm，表面硬度宜在邵A85°±2°[5]。通常情況下，此粗糙度和硬度可以滿足糾偏要求。

極薄料由于張力過小，料的質(zhì)量較輕，相應的與輥子間的摩擦力也較小。整個糾偏過程要求輥子給予鋼帶有足夠的側(cè)向摩擦力，并依靠輥子膠面的變形補償量促使鋼帶向相反方向運動。

在烘干箱出口處，鋼帶溫度能達到50～60 ℃。在明顯高于室溫的狀態(tài)下，聚氨酯膠輥的劣化是較快的。硅橡膠耐高溫性能較好，溫度的變化對硬度影響較小。此類膠輥硬度宜制作成75°，有助于提高輥子彈性，大大提高了輥子的糾偏效果。

4 結(jié)語

精密不銹鋼的生產(chǎn)對設備的精度有著極高要求，包括設備加工精度、安裝精度以及根據(jù)鋼帶板型調(diào)整設備的調(diào)節(jié)精度。尤其是設備的調(diào)整精度，它對精密不銹鋼的生產(chǎn)起著至關重要的作用。如密封輥、擠干輥這種成對安裝的擠壓類膠輥，間隙調(diào)節(jié)誤差超過0.05 mm就會造成大面積的抽帶狀況，給鋼帶造成無法修復的褶皺。設備的調(diào)節(jié)需要依據(jù)鋼帶板型、規(guī)格來綜合調(diào)整，調(diào)節(jié)時需要綜合考量密封輥的壓力、糾偏響應速度以及表面摩擦力等參數(shù)，找出針對某種規(guī)格、某種板型的最佳壓力速度匹配值。