冷軋鋼板干濕平整工藝的研究

耿曉琳，田孜強(qiáng)

1.一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司助理工程師，遼寧 大連 116600

2.一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師，遼寧 大連 116600

平整是冷軋生產(chǎn)的重要工序，作用是消除退火帶鋼的屈服平臺(tái)，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(zhì)量，平整從工藝上分為干平整和濕平整兩種方式，通?？筛鶕?jù)不同生產(chǎn)鋼種和機(jī)組的工藝要求進(jìn)行布置。

干平整是指平整時(shí)不使用任何平整液的一種平整方式，而進(jìn)行濕平整時(shí)需要在帶鋼上、下表面噴射平整液。干平整軋制時(shí)，輥面狀態(tài)在帶鋼表面上的復(fù)制率較高，一般為60%～80%。由于軋輥和帶鋼間摩擦系數(shù)較大，故所需平整軋制力也較大，軋輥磨損嚴(yán)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(shí)，可采用干平整工藝方式；濕平整時(shí)輥面狀態(tài)在帶鋼表面上的復(fù)制率較低，為30%～50%，但延伸率可達(dá)10%。由于軋輥和帶鋼間有潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)低，故所需平整軋制力也小，軋輥磨損緩慢，換輥周期長(zhǎng)，帶鋼表面比較清潔，平整質(zhì)量好。近年來(lái)為了提高防銹能力和改善帶鋼表面質(zhì)量，很多機(jī)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(yōu)點(diǎn)。因此，目前除鍍錫板等產(chǎn)品仍采用干平整外，一般鋼板平整都使用濕平整工藝（見(jiàn)表1）。

表1 單機(jī)架濕平整和干平整的比較

平整機(jī)按設(shè)備機(jī)架數(shù)量分為單機(jī)架平整機(jī)和雙機(jī)架平整機(jī)；按布置形式和使用位置又可分為離線(xiàn)平整和在線(xiàn)平整。單機(jī)架平整機(jī)是平整工序中使用最為廣泛一種，無(wú)論是離線(xiàn)布置，還是在線(xiàn)布置，都能滿(mǎn)足除鍍錫板以外的各種冷軋產(chǎn)品對(duì)機(jī)械性能和表面質(zhì)量的要求，但是離線(xiàn)平整機(jī)需要每卷穿帶和甩尾，需要經(jīng)常加減速，機(jī)組生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品所得率低。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多大鋼廠(chǎng)對(duì)于單機(jī)架平整機(jī)組，優(yōu)先采用的是濕平整工藝，實(shí)踐證明，對(duì)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(huì)影響板材的表面質(zhì)量。雙機(jī)架平整機(jī)主要用來(lái)平整退火后的鍍錫原板，也兼做二次冷軋。對(duì)于這一類(lèi)機(jī)組，通常干濕平整工藝搭配使用的形式比較多。

1 干平整機(jī)工藝設(shè)備組成及布置

1.1 設(shè)備組成

干平整機(jī)主要工藝設(shè)備是除塵裝置，下面以某雙機(jī)架鍍錫平整機(jī)組為例進(jìn)行說(shuō)明（見(jiàn)圖1）。序號(hào)01是除塵導(dǎo)板，除吸塵口和除塵管路接口之外除塵導(dǎo)板被設(shè)計(jì)成整體密閉結(jié)構(gòu)，位于平整機(jī)的出口處。干平整時(shí)，除塵導(dǎo)板由液壓缸驅(qū)動(dòng)伸出，在靠近上工作輥與帶鋼上表面處停止，此時(shí)吸塵口處產(chǎn)生負(fù)壓，將從平整機(jī)軋制出來(lái)的帶鋼上表面粘附的煙塵或顆粒物吸附，經(jīng)與除塵導(dǎo)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(tǒng)收集除凈。

圖1 干平整工藝布置

1.2 工藝布置

平整機(jī)工作時(shí)軋輥和帶鋼間處于干摩擦狀態(tài)，平整后在帶鋼表面會(huì)留有粉狀顆粒雜質(zhì)，帶鋼平整速度高時(shí)產(chǎn)生的煙塵會(huì)影響帶鋼表面質(zhì)量和污染環(huán)境。因此必須在平整機(jī)出口采用除塵設(shè)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(jī)組在平整機(jī)間還會(huì)設(shè)置一套帶鋼清潔裝置（見(jiàn)圖2）。帶鋼清潔裝置的輥?zhàn)臃譃樗⑤伜鸵r膠輥兩種，各有兩個(gè)，四輥成“田”字形交叉布置，上、下刷輥配有除塵系統(tǒng)。干平整時(shí)，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(tǒng)將周?chē)a(chǎn)生的塵霧吸走排出。

圖2 某雙機(jī)架平整機(jī)組帶鋼清潔裝置位置布置

2 濕平整機(jī)設(shè)備組成及布置

2.1 設(shè)備組成

濕平整機(jī)主要工藝設(shè)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(guò)平整機(jī)入口噴射梁向軋輥和輥縫噴射平整液，能有效防止軋制時(shí)因雜質(zhì)壓入或粘著輥身而在帶鋼表面形成輥痕缺陷。在平整機(jī)出口側(cè)設(shè)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(xiàn)銹蝕或黃斑而影響帶材表面質(zhì)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(kāi)閉，每個(gè)噴嘴壓力可調(diào)，而邊部吹掃梁上的噴嘴吹掃范圍可根據(jù)帶鋼寬度變化而改變，保證梁上噴嘴始終對(duì)準(zhǔn)帶鋼邊部進(jìn)行吹掃。

2.2 濕平整液噴射的布置

如某六輥平整機(jī)濕平整設(shè)備位于平整機(jī)的入口側(cè)，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(rùn)滑劑—平整液（見(jiàn)圖3）。為適應(yīng)不同帶材寬度，節(jié)約平整液以及防止在中間輥串輥動(dòng)作時(shí)平整液噴至帶鋼的出口側(cè)降低帶鋼的表面質(zhì)量，一般采用分段式，即根據(jù)帶材寬度變化改變平整液噴射的范圍，更加有效地對(duì)軋輥和帶鋼進(jìn)行潤(rùn)滑。為了防止入口側(cè)噴射的平整液發(fā)生倒流以及避免平整液四處飛濺，在出口側(cè)增加一道吹掃裝置，可有效提高濕平整效果（見(jiàn)圖3(a)中A處）。

2.3 濕平整吹掃的布置

某機(jī)組六輥平整機(jī)所有吹掃布置均位于平整機(jī)帶鋼的出口側(cè)靠近軋輥輥縫或帶鋼表面 (見(jiàn)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(shí)，入口側(cè)平整液從橫移輥身兩側(cè)飛濺到出口側(cè)，采用較大吹掃力噴嘴對(duì)準(zhǔn)上中間輥和上工作輥輥縫，并分別向外側(cè)偏移一定角度，將平整液吹離帶鋼表面（見(jiàn)圖5）。具體噴嘴的間距、偏移角度以及吹掃力的大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際帶鋼的寬度，軋機(jī)的尺寸大小等相關(guān)參數(shù)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(cè)帶材表面上。在防纏導(dǎo)板上設(shè)置一道氣幕即可有效阻擋平整液（見(jiàn)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(dú)特V字形噴梁結(jié)構(gòu)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(jiàn)圖7）。該結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同帶材寬度和軋制速度，在一定高度和角度下對(duì)上表面進(jìn)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(shí)下中間輥要進(jìn)行串輥，平整液會(huì)從兩側(cè)飛濺至出口側(cè)，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(shù)量上將遠(yuǎn)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(jiàn)圖8）。

圖8 帶材下表面吹掃

（5）平整機(jī)出口帶材邊部吹掃

經(jīng)過(guò)兩道吹掃后，通常在帶材邊部仍會(huì)有液體殘留，為保證板面潔凈度，需根據(jù)不同板寬設(shè)置邊部吹掃裝置。其特點(diǎn)是吹掃噴嘴角度可調(diào)，通過(guò)上下噴嘴組合可隨板寬變化調(diào)整吹掃范圍。此外，還可根據(jù)機(jī)組的布置形式采用固定式變寬度邊部吹掃和移動(dòng)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(dāng)對(duì)窄帶材進(jìn)行吹掃時(shí)，窄帶材的控制閥組工作；而更換成寬帶材時(shí)，啟動(dòng)寬帶材的控制閥組，多用于遠(yuǎn)程控制（見(jiàn)圖9）。

移動(dòng)式變寬度邊部吹掃裝置是通過(guò)液壓缸傳動(dòng)帶動(dòng)鏈條鏈輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)吹掃寬度在線(xiàn)可調(diào)。其吹掃范圍可隨帶材實(shí)際寬度精確調(diào)整，吹掃效果好，比固定式變寬度邊部吹掃更節(jié)能。但帶材寬度改變時(shí)，需要人工靠近閥臺(tái)點(diǎn)動(dòng)操作液壓缸控制閥調(diào)節(jié)帶材吹掃范圍（見(jiàn)圖10）。

圖9 固定式變寬度邊部吹掃

圖10 移動(dòng)式變寬度邊部吹掃

2.4 吹掃管徑計(jì)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(huì)影響帶鋼表面的平整液吹掃效果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(fēng)幕疊加量應(yīng)為30%左右，由噴嘴數(shù)量及用氣量可以估算所需吹掃空氣量，進(jìn)而可以計(jì)算主供氣管徑的尺寸

式中，D—管徑（m）；Q—流量（m3/s）；v—?dú)饬魉俣龋?5～20 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(shí)經(jīng)常伴有很強(qiáng)的噪音和風(fēng)力，不便維護(hù)。應(yīng)根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，將吹掃梁設(shè)計(jì)成分段結(jié)構(gòu)，既改善工況環(huán)境又有效節(jié)能。

3 結(jié)語(yǔ)

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(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。

隨著平整技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，干濕平整工藝將會(huì)日趨成熟，尤其是隨著吹掃結(jié)構(gòu)形式的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，濕平整工藝對(duì)于提高帶鋼表面質(zhì)量將發(fā)揮更大作用。

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

[2]傅作寶.冷軋薄板生產(chǎn) [M]，北京：冶金工業(yè)出版社，1996.