厚規(guī)格X70管線鋼卷塔形缺陷分析

供稿|陳彤，高文剛，秦紅波 / CHEN Tong, GAO Wen-gang, QIN Hong-bo

內(nèi)容導讀

文章分析了厚規(guī)格管線鋼X70管線鋼塔形缺陷的主要形態(tài)及成因。結(jié)果表明，帶鋼在層冷輥道上偏離軋制中心線和側(cè)導板不能及時夾持和對中帶鋼是導致塔形缺陷的主要原因。采取清理超快冷噴嘴、規(guī)范側(cè)噴角度、優(yōu)化側(cè)導板壓力位置控制模式等措施進行針對性改進，X70管線鋼塔形缺陷率由10.16%降至1.5%左右，保證了X70管線鋼高效穩(wěn)定生產(chǎn)，并且所做措施具有一定的推廣應用價值。

熱軋管線鋼X70產(chǎn)品寬度大、強度大，而用戶對帶鋼卷塔形要求較為嚴格，標準為內(nèi)4圈不超過50 mm，4圈后層間不允許超過10 mm。熱軋管線鋼強度大且又是寬厚規(guī)格，因此帶鋼卷塔形控制難度極大。在軋制初期，熱軋卷取時出現(xiàn)大量塔形缺陷，缺陷比例高達10.16%，是其他鋼種塔形缺陷比例的3倍。

熱軋管線鋼X70訂單為寬厚規(guī)格，出現(xiàn)塔形缺陷后只能進行翻鋼處理，而且修復成功率不能達到100%，影響了成材率。實際翻鋼工作如圖1所示。

嚴重的塔形缺陷問題會帶來的主要影響有：塔形缺陷卷需翻鋼處理，而翻鋼費時費力，并且占用天車，影響庫內(nèi)取樣、發(fā)貨等正常工作；塔形缺陷卷庫內(nèi)積壓，占用庫存；部分鋼卷塔形太大，即使翻鋼也很難處理合格，被判為協(xié)議品或廢品，影響熱軋成本。

圖1 翻鋼處理塔形

塔形產(chǎn)生原因

塔形主要分為層間塔形、內(nèi)塔形及外塔形三種，如圖2所示。

圖2 塔形形態(tài)

層間塔形：層間塔形的形成主要是因為帶鋼的上下、左右抖動。引起抖動的原因是帶鋼強度大，側(cè)導板磨損使位置控制不準確或不到位。

內(nèi)塔形：內(nèi)塔形是強制糾偏引起的塔形，起因是帶頭進入卷取機時已偏離中心線，被側(cè)導板強制性糾偏后，帶鋼又重新回到中心線，頭部必然出現(xiàn)塔形。

外塔形：外塔形的產(chǎn)生是由于帶鋼跑偏，側(cè)導板強制糾偏，形成弧形路徑，且在軋制過程中帶鋼未回到中心線上，在帶鋼尾部失張以后側(cè)導板的糾偏作用消失所致。

由于X70管線鋼強度較大，又是寬厚規(guī)格，生產(chǎn)時主要存在的問題有：

(1) X70屬于寬厚規(guī)格，帶鋼長度較短，精軋拋鋼后且卷取未咬鋼前帶鋼在層冷輥道上無張力顛簸運行，經(jīng)層冷后存在不同程度的瓢曲現(xiàn)象，致使帶鋼跑偏(圖3)，帶鋼跑偏經(jīng)側(cè)導板強制糾偏后會產(chǎn)生內(nèi)塔形鋼卷。

圖3 帶鋼跑偏現(xiàn)象

通過現(xiàn)場觀察，帶鋼在出精軋軋機時較正，到卷取入口就已經(jīng)出現(xiàn)跑偏情況，可排除精軋軋制問題，重點為層冷輥道跑偏。通過現(xiàn)場觀察，帶鋼兩側(cè)存在明顯溫度差異，OS側(cè)和DS側(cè)溫差相差70℃。通過熱成像儀檢測帶鋼橫向溫度如圖4所示。

導致帶鋼冷卻不均的主要原因有：側(cè)噴角度不合理，達不到吹掃效果(圖5)；超快冷噴嘴存在堵塞導致冷卻不均(圖6)。超快冷噴嘴直徑只有4.5～5 mm，水中雜質(zhì)極易堵塞噴嘴，導致冷卻不均。從圖6超快冷噴嘴打靶結(jié)果圖，可以看出打靶印記缺失，說明存在堵塞情況，從而導致帶鋼冷卻不均。

圖4 帶鋼橫向溫度分布

圖5 側(cè)噴封水效果不好

圖6 超快冷噴嘴超快冷打靶結(jié)果

(2) 帶鋼強度大，如果側(cè)導板無法有效夾持帶鋼，一旦側(cè)導板被帶鋼擠開，就會導致層間塔形、外塔形缺陷。

改進措施

(1) 定期清理超快冷噴嘴：利用檢修時間，逐個確認超快冷噴嘴狀態(tài)，并進行打靶實驗，確認堵塞噴嘴位置及數(shù)量，并進行清理。

(2) 調(diào)整側(cè)噴角度改善封水效果：制定側(cè)噴角度標準，最后一組側(cè)噴水角度逆著軋制方向調(diào)整，其余層冷側(cè)噴水角度順著軋制方向調(diào)整。噴嘴噴出的水面與帶鋼垂直，上噴嘴噴出的水面上沿在輥道邊緣處，下噴嘴噴出的水面上沿在輥道中心線處，上下噴嘴噴出的水不能交叉。層冷間側(cè)噴水典型狀態(tài)控制如圖7所示。

圖7 側(cè)噴角度標準

(3) 優(yōu)化側(cè)導板二次短行程時序：原時序為卷取機咬鋼建張后側(cè)導板執(zhí)行二次短行程關閉，關閉較晚，容易導致塔形。為減小塔形，將側(cè)導板二次短行程提前，由卷取機咬鋼信號改為夾送輥咬鋼信號，可在卷取機咬鋼建張前提前對中帶鋼，有效減少內(nèi)塔形的發(fā)生。

(4) 優(yōu)化側(cè)導板壓力控制、位置控制切換時序：因X70強度大，側(cè)導板使用壓力控制時，容易被擠開，起不到糾偏作用。因此，修改控制時序，當側(cè)導板關閉到≤帶鋼寬度2 mm時，自動切換為位置控制，可有效避免因側(cè)導板受帶鋼擠壓力大導致側(cè)導板夾持不住帶鋼而產(chǎn)生塔形的情況。

結(jié)束語

(1) 帶鋼在層冷輥道跑偏主要是因為帶鋼寬度方向上冷卻不均所致，清理超快冷噴嘴并規(guī)范側(cè)噴角度后，跑偏現(xiàn)象得到解決；

(2) 通過提前側(cè)導板二次短行程時序，并且自動投入位置控制，可有效避免側(cè)導板不能及時夾持對中帶鋼導致的塔形缺陷；

改進措施實施后，X70塔形缺陷率由初期的10.16%下降至1.5%，低于其他鋼種的塔形缺陷發(fā)生率。塔形缺陷率降低，可有效降低熱軋成品庫存，緩解了因庫存高而導致的資金占用量大的問題，減少了因塔形缺陷導致的降級、判廢數(shù)量，從而降低了熱軋成本。