合金板材加工中連續退火線平整缺陷分析與控制

張 濤

（唐山鋼鐵集團高強汽車板有限公司，河北 唐山 063020）

平整機是連續退火生產線的關鍵設備。設備方面，平軋機軋制本質上是一種小型變截面軋制。在退火爐中退火的帶鋼進入平整機進行處理，其主要作用是消除退火帶鋼的屈服平臺，提高帶鋼的屈服強度加工性能，調整帶鋼表面粗糙度，提高帶鋼表面粗糙度，在冷軋過程中，平整機軋制是非常重要的生產工藝對提高帶鋼產品質量起著重要作用。

1 連續退火線發展歷程分析

冷軋鋼領域采用連續退火線可以將冷加工硬化程度明顯降低，并提高薄板成型性能。一般情況下超過再結晶溫度才可以進行退火處理，這樣得到的冷軋鋼產品冷成型性能更強。冶金領域連續退火處理主要經歷了四個發展階段，分別時日本制鋼公司研發的連續退火生產線、日本鋼管公司研發的鋼管連續退火線、日本川崎制鋼公司研發的多用途連續退火線以及比利時研發的熱水淬火法。以上四種退火方式區別最大的就是退火溫度開始的冷卻方式。但是所有的連續退火方式都需要滿足帶鋼力學的性能，選擇中等溫度冷卻，隨后快速冷卻。在連續退火生產線中需要借助氣流噴射冷卻方式，隨后采用水霧和氣混合物的冷卻方式。新興的連續退火生產機組可以在冷卻錕的幫助下達到冷卻的目的。在鋼管連續退貨線中浸入水中的帶鋼溫度會在極短時間內下降，此時水作為冷卻液可以加快帶鋼的冷卻速度。進入水中的帶鋼如果產生激冷反應，此時工作人員需要再次加熱帶鋼。多用途連續退火法可以將冷卻錕與氣體噴射冷卻方式結合在一起，在氣體中氫含量的影響下可以改變帶鋼的冷卻速度。熱水淬火法可以將帶鋼放置到沸騰的熱水中，此時帶鋼可以在中等速度下慢慢冷卻。此時熱水箱中帶鋼的停留時間直接影響帶鋼冷卻速度。帶鋼在水霧冷卻方式下在最短時間內達到室溫。世界上第一條冷軋鋼立式連續退火線最先開始于1972年，該條生產線一經出現就受到了世界各個國家的高度關注。連續退火爐不僅可以生產一般級別的冷軋板，還可以生產超沖壓和超深沖的冷軋板、烤漆硬化鋼板、鍍錫鋼板、鍍錫原板等。

2 控制功能及技術

平整機控制主要包括自動伸長控制、張力控制、液壓輥縫控制、彎輥和移輥控制、軋制線調整、濕矯直控制、換輥控制、液壓潤滑控制等，其中自動伸長控制，張力控制和液壓輥縫控制是平整機控制的重點和難點。因此，下面描述相應的控制技術。

2.1 延伸率控制

延伸率是平整機控制非常重要的工藝參數。通過自動延伸率控制可以消除帶鋼屈服平臺，改善帶鋼產品沖壓成型性能。由于平整機壓下量很小J，帶鋼厚度變化非常小，很難測量，所以一般通過安裝在平整機入出口的脈沖編碼器測量人口、出口帶鋼長度，進而計算帶鋼延伸率。平整過程中，延伸率控制可通過軋制力控制、軋制力和帶鋼張力控制、秒流量控制這3種模式實現。每種控制模式的軋制力和帶鋼張力給定值能夠預先設定，并可依據帶鋼截面大小進行調整，調整依據為：帶鋼截面小，張力對延伸率控制的影響大；帶鋼截面大，軋制力對延伸率控制的影響大。軋制力對消除帶鋼屈服平臺和調整表面粗糙度影響比較大，在調節延伸率中起主要作用，張力調節起輔助作用。對于連續退火線平整機的延伸率控制，可以采用軋制力控制，軋制力和帶鋼張力控制這2種模式。

2.2 張力控制

平整機人口和出口的張力穩定是平整機穩定運行的重要條件，直接影響延伸率控制精度和板形控制效果。平整機張力控制采用直接張力閉環控制方式，在平整機的入口和出口分別安裝了張力計進行實際張力測量作為張力反饋，通過2個張力調節器分別調整平整機人口和出口張力。入口張力輥工作在速度模式下，是平整段的主速度輥即平整段的速度以入口張力輥速度為基準。平整機有不投入運行(輥縫打開)和投入運行2種工作模式：①當平整機不投入運行時非正常生產情況)，只需調節平整機出口張力，出口張力調節器參與工作。張力調節器將平整機出口張力設定一與反饋。相比較進行張力閉環控制，張力偏差經過一系列的算法和處理后轉化為一個小的速度偏差，作為出口張力輥的速度補償，通過補償出口張力輥組的速度使平整機出口張力達到設定值。②當平整機投入運行后(正常生產)，平整機張力分為機前和機后2個張力段，2個張力段會出現張力差，需要通過平整機張力差調節器使平整機前后張力差達到設定張力差值。出口與人口張力設定值差值為張力差調節器的給定，出口與入口張力實際值差值為張力差調節器的反饋。。張力差調節器輸出的速度偏差疊加到平整機主傳動的速度給定上，通過微調平機主傳動的速度實現張力差控制，最終實現平整機的入口和出口的張力平穩可控。

3 匯總并分析平整機產品表面缺陷及原因

3.1 平整斜紋缺陷

平整后板帶表面會出現平整斜紋，平整斜紋方向與板帶運行方向構成一個夾角，整個板寬都會布滿平整斜紋。在生產軟鋼或者厚帶鋼時容易出現平整斜紋，尤其是鋼種時焊縫前后會出現平整斜紋。帶鋼寬度方向軋制力不均勻分布是引起平整斜紋的主要原因[1，2]。

3.2 浪型缺陷

帶鋼平整后沿著軋制的方向會出現波浪紋，但是波浪紋沒有延伸到整個板帶寬度。邊浪和中浪是常見的浪型。一般情況下在較薄且寬度較大的帶鋼上會出現邊浪。邊浪通常出現在焊縫處。其原因是較薄且寬度較大的帶鋼焊縫處質量與卷中質量存在較大差距，焊縫通過平整機時沒有時間調整版型儀，此時焊縫前后會一定距離就會出現浪型。硬度較大的帶鋼上會出現中浪，分析中浪產生的原因主要如下，在生產硬度較大的帶鋼時需要較高的延伸率，軋制力也較大，以上要求導致硬度較大的帶鋼生產時容易出現中浪。

3.3 平整液殘留缺陷

平整液殘留分為兩種，一種是邊部吹掃系統效果不好導致大量水存留在帶鋼邊部，此時的平整液殘留會出現在帶鋼上下表面；二是平整液殘留出現在帶鋼上表面，此時帶鋼上表面會出現規則不一的小斑跡。分析平整液殘留出現的原因較多，原因之一平整機噴嘴位置、數量以及角度設計不合理。平整機吹掃系統存在設計缺陷導致平整液殘留在邊部；原因之二平整機氣刀空氣過濾器堵塞，此時平整液會殘留在板帶上表面。因為過濾器被堵塞后，氣流流通不暢通，氣刀發揮不出原本的作用。平整機緩慢降速的過程中，工作錕錕面上的平整液會向帶鋼上表面流動，此時也會出現平整液殘留問題；原因之三平整機內防濺板有間隙，平整機在運行速度較高的情況下會出現平整液殘留，防濺板安裝過程中存在間隙，高速拉套中的平整機，在中間錕的旋轉作用下使得更多的平整液甩進防濺板間隙中。此時防濺板間隙中的平整液會向帶鋼表面流動出現殘留。

3.4 邊皺缺陷

與帶鋼運行方向垂直的條狀折印出現在了帶鋼邊部，這種條狀折印有時在帶鋼兩側，有時在一側，且條狀折印的長短不固定，最長的條狀折印可達2cm～8cm，最短的條狀折印可達0.1cm～0.2cm。

3.5 橘皮缺陷

平整后板帶表面橘皮缺陷看不到，但是沖壓成型后橘皮缺陷可以看到。帶鋼焊縫通過平整機，軋制力下降到1000KN，此時板帶延伸率不滿足要求，且板帶表面質量也不達標，不合理性能的帶鋼在飛剪處沒有被切除，在后續沖壓過程中會出現橘皮缺陷[3，4]。

3.6 錕印缺陷

周期性亮斑或者不同形狀的印跡出現在了板帶表面，且周期性與工作錕錕身周長是一樣的，這就是錕印缺陷。分析錕印缺陷產生的原因主要如下。一是換錕時換錕軌道出現損壞，軸承座上的銅質滑塊被軌道啃下來，并掉落在錕面，此時錕面出現缺陷；二是生產過程中板帶表現出現缺陷，印跡印在錕面上，并復制在了板帶表面，產生了錕印。

3.7 橫彎缺陷

橫彎缺陷為板帶弓形，主要出現在板帶寬度方向上。分析橫彎缺陷產生的原因主要是因為抗皺錕參數設定不滿足要求所致。

4 平整機產品表面缺陷的控制對策分析

4.1 改造吹掃和相關設備

一是更改乳化液噴嘴的大小。噴口較大、流量較大的噴嘴，不會噴出來霧狀的乳化液，因此起到的吹掃效果也不好。結合之前的生產經驗可以更換新的噴嘴，換上噴口較小的噴嘴。改進后的噴嘴噴出來的乳化液為霧狀；二是更改吹掃系統噴嘴數量。結合設計圖紙需要將12個吹掃噴嘴設置在帶鋼上下表面，并確保噴嘴之間不出現間隔。這樣改進后的吹掃系統依然不滿足生產2080mm寬度帶鋼的要求。對此又將12個噴嘴增加到18個，并在相應的位置留出一定間隔，這樣可以將寬度范圍擴大，達到生產要求；三是更改吹到系統噴嘴位置。按照設計圖紙，帶鋼上表面噴嘴角度僅可以左右調整，自由度較小，多次調整后達到的效果依然不好。觀察后可以將上部噴嘴自由度進行更改，將之前的自由度改為2，更改后的噴嘴位置可以左右、上下調整。更改后可以達到很好的效果；四是更改吹掃系統噴嘴角度。一般情況下噴嘴角度一般在60°，此標準下吹掃效果不佳，因此可將之前的噴嘴角度改為45度，此時可以達到較小的吹掃效果；五是對濾芯型號進行更換，氣刀過濾器堵塞現象較為常見，因此需要嚴格按照規定定期清理過濾器。設計人員可以將之前的過濾器濾芯型號進行調整，放大一倍過濾器濾眼，這樣可以延長過濾器清理周期；六是不斷改進防濺板。針對防濺板間隙問題，可設置擋水裝置，將一塊鋼板焊接在每兩塊防濺板之間，并在焊接位置將全部的縫隙用玻璃膠擋住。這樣集水槽中會匯集所有的液體，最終所有的液體會全部落到機架的收集盤中，該措施可以將連續退火線表面缺陷從根本上得到解決。

4.2 調整傾斜值、焊縫

一是對傾斜值進行調整。較厚或者較軟帶鋼生產時，需要對傾斜值及時調整，哪邊有斜紋，則要提高哪邊傾斜值；二是對焊縫通過平整機的速度進行調整。生產時更換鋼種，焊縫爬行通過時要結合實際情況對傾斜值進行調整。確認無問題后可以將速度慢慢提高，避免斜紋出現，導致錕面損傷；三是傾斜值的調整可以采取手動方式。特種鋼生產時，在較高速度下盡可能不使用平直度儀傾斜自動控制系統，將自動控制系統換為手動，根據板型實際情況和現場軋制力差值大小手動調整，避免斜紋突然間產生[5，6]。

4.3 降低彎錕力大小

降低彎錕力大小主要是解決邊皺缺陷。對彎錕力大小及時調整，減小彎錕力數值可消除邊皺缺陷。

4.4 調整彎錕力參數

一是對彎錕力參數進行調整，改變控制速度。薄帶鋼經過平整機時，可采用改善操作消除浪型缺陷。較薄帶鋼生產時焊縫沒有到達平整之前，操作人員可以對板型儀設定的曲線進行調整，以此改變彎錕力的大小，降低彎錕力值。在確保板型前提下可以將彎錕力降到20%，此時焊縫經過平整機可以增大二級值彎錕力和實際彎錕力之間的數值差距，這樣可有效避免浪型缺陷的發生；二是對平整機前后的張力進行調整，在生產高強度的鋼板帶時如果出現浪型缺陷可以采取這一措施。高強度鋼生產時，平整機拉套速度盡可能要小。操作人員可將平整機前后的張力適當提高，提高幅度可以在20%～30%。采用手動模式控制板型，負彎模式控制挖錕力[7，8]。

4.5 切除飛剪處不合格品

焊縫經過平整機時，此時平整機軋制力會主動降低。因此該環節的板帶性能是不滿足要求的，需要在出口飛剪處將性能不達標的板帶切除[9]。

4.6 優化抗皺錕工藝參數

抗皺錕工藝參數沒有優化之前平整機抗皺錕入口數值要高于出口數值，生產過程中會遇到橫彎問題[10，11]。因此借助技術攻關，發現出口抗皺錕數值低于入口，此時橫彎現象則會減輕乃至消除。優化后的抗皺錕工藝參數見表1。

表1 優化后的抗皺錕工藝參數

5 結語

綜上所述，以上就是本文對連續退火線平整缺陷相關內容的分析，希望對該領域研究有一定幫助。