低碳鋼頭部褶皺缺陷分析與預防措施

供稿|張楠

作者單位：本鋼板材有限公司制造部，遼寧 本溪 117000

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本鋼2300熱連軋機組生產的冷軋產品原料“斜紋”缺陷多集中于帶鋼頭部25～30 m，極易造成冷軋斷帶、軋輥損傷等事故，嚴重影響冷軋產量及成材率，且缺陷卷集中于低碳類軟鋼，厚度為2.5～3.5 mm。通過分析缺陷產生原因，制定優化方案，優化平衡彎輥力、層冷輸出輥道前滑率、助卷輥前滑率、夾送輥參數、帶鋼頭部卷取機張力等，有效減少了“斜紋”缺陷。

低碳鋼熱軋鋼卷可作為冷軋產品原料，在經過冷軋機組前需經過分切剪將鋼卷頭尾剪切整齊，利于焊接頭尾保證冷軋機組連續穿帶。由于參差不齊，頭尾剪切長度隨熱軋鋼卷的頭尾質量而變，一般不大于2.5 m。如果熱軋鋼卷的頭尾存在質量缺陷，頭尾剪切長度會增加，并且增加檢查頭尾質量。

本鋼生產的低碳鋼冷軋原料(即熱軋低碳鋼卷)易出現頭部褶皺缺陷，造成頭部20 m存在質量缺陷，導致冷軋頭尾剪切無法實現有效切除，嚴重影響冷軋生產。通過對低碳鋼熱軋生產過程實施鋼帶板形控制、層冷輥道前滑優化調整、卷取機速度優化調整、夾送輥壓力優化調整、卷筒張力優化調整等措施，可以解決此類缺陷的產生。

頭部褶皺缺陷的特征

頭部褶皺缺陷的主要特征：集中在熱軋低碳鋼卷頭部20 m以內，頭部開始逐漸減輕，褶皺與軋制方向呈一定夾角，熱軋精軋后表面檢查儀檢測不到缺陷，對冷軋生產影響非常大。

該缺陷主要形貌如圖1所示。圖1(a)較為嚴重，影響頭部長度約20 m，圖1(b)較輕，影響頭部長度約8 m。

圖 1 低碳鋼不同位置處“斜紋”缺陷形貌

原因分析

浪形影響

2300線軋機初始設計在帶鋼頭部咬入過程中，彎輥力較大，易形成中浪情況，平均平直度在-50 I。低碳鋼在中浪較重的情況下，卷取機夾送輥咬鋼時，浪形較重部位由于延展不開將導致“斜紋”產生。

導尺強制糾偏影響

低碳鋼的強度較低，在卷取溫度較高的情況下，進一步降低了其強度；同時帶鋼的厚度較薄，頭部板形較難控制，因此帶鋼頭部在輸出輥道上極易產生橫向“飄擺”，導致在帶鋼頭部20～30 m處進入1#導尺時會產生較大的強制糾偏，強制糾偏或帶鋼本身產生的側彎會在一側出現“鼓包”現象，較大的“鼓包”在進入夾送輥時延展不開將導致“斜紋”產生。由于1#機導尺強制糾偏后，2#和3#機“斜紋”較1#機明顯偏少。

帶鋼頭部折疊的影響

帶鋼在層冷輥道前進過程中，若出現起套、失張等現象，帶鋼頭部在通過夾送輥過程中打彎、折疊，由于輸出輥道后端與夾送輥前滑速度為同一值，導致越接近卷機輥道上的帶鋼不能被超前速度所抻直。經過夾送輥及助卷輥的碾壓，帶鋼有可能產生“斜紋”缺陷。

卷取機速度設置的影響

助卷輥和卷筒前滑速度相同，助卷輥起不到將帶鋼輸送至卷筒幫助卷取的功能，甚至影響到帶鋼在卷取機內的輸送，特別在第7～9圈時，由于助卷輥與卷筒間的間隙已經填滿，出現1#助卷輥前進套折疊現象，在成品板面即為“斜紋”。夾送輥壓力較小也會導致精軋與F7之間張力建立不好產生起套、失張情況。

帶鋼頭部張力的影響

頭部張力設定偏小導致帶鋼頭部建張較差，帶鋼在卷機頭幾圈會產生輕微的“堆鋼”現象，從而經過助卷輥碾壓產生“斜紋”缺陷。在帶鋼卷取實際控制中，一級根據二級設定的參數值設定卷取過程中不同時段的卷筒扭矩，得以實現卷形的穩定控制。圖2為帶鋼頭部助卷輥轉矩截圖，帶鋼的頭部助卷輥的轉矩為負數，說明頭部卷取時有失張現象。表明“斜紋”極可能在帶鋼頭部卷取至助卷輥打開期間產生。

圖 2 帶鋼頭部助卷輥轉矩

預防措施

優化平衡彎輥力

一級將F7支撐輥平衡力750 kN調整為700 kN。二級在模型表內進行優化參數，在程序內對設定彎輥力進行修正，在SPRP表內增加7個機架彎輥力系數。軋制低碳帶鋼時，可根據要求，使設定彎輥力小于750 kN。帶鋼在頭部咬入時，減小中間浪，緩解帶鋼中間浪導致的“斜紋”缺陷。

提高導尺對中性

減少0#導尺待機開口度50 mm，適當減少1#導尺強制糾偏，提高導尺對中性。利用檢修及年修期間對導尺同步軸進行調齒，調齒后導尺對中誤差控制在5 mm以內，符合標準。

優化層冷輸出輥道前滑率

對模型內層冷輸出輥道的各段前滑率逐步增加，如表1所示，旨在用輸出輥道前滑速度拉直帶鋼，保證帶鋼在輥道以不失張、不起套的狀態平直進入卷取機。

表 1 層冷輸出輥道前滑率優化

表 2 助卷輥前滑率優化

優化助卷輥前滑率

助卷輥在卷筒咬鋼過程中，起到抱緊帶鋼的作用，使帶鋼保持平直，并且處于拉緊狀態，結合生產實際，對助卷輥的前滑率進行針對性優化調整。

優化夾送輥參數

夾送輥在卷取過程中起到關鍵的導向作用，同時在卷筒和F7之前保證張力穩定的樞紐位置，在帶鋼頭部穿過夾送輥時，夾送輥通過輥縫將帶鋼導向卷筒，和F7之間建立起足夠的張力，以保證帶鋼處于平直狀態，避免帶鋼在失張狀態下發生折疊，同時和導尺同時作用，以免帶鋼發生跑偏。因此針對夾送輥進行壓力及前滑速度進行優化調整，如表3所示。

優化帶鋼頭部卷取機張力

通過對卷取機全程6段張力控制進行分析，由于張力原因產生的“斜紋”缺陷主要產生于帶鋼頭部卷取至助卷輥打開期間，因此對影響這一時序內第一段、第二段張力進行了調整，如表4所示，經調整后的張力有助于帶鋼頭部卷取，且對帶鋼寬度無影響。

表 3 夾送輥參數優化

表 4 帶鋼頭部卷取機張力優化

結束語

對“斜紋”缺陷制定了針對性的優化方案，有效減少低碳鋼冷軋產品原料帶鋼頭部不良區域，減少了不良品返修，提高成材率，同時消除了因“斜紋”導致冷軋斷帶、軋輥損傷等事故。