冷軋鋼卷粘結(jié)缺陷產(chǎn)生原因及控制措施

陳 普 亓 萌 亓增艷

(山東泰山鋼鐵冷軋薄板廠，山東 271100)

泰鋼冷軋薄板廠退火機(jī)組采用全氫罩式退火爐，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)大量粘結(jié)缺陷，嚴(yán)重影響鋼卷的質(zhì)量。為控制粘結(jié)缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對粘結(jié)缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并采取了一些控制措施。

1 粘結(jié)的定義及表現(xiàn)形態(tài)

1.1 粘結(jié)的定義

在一定的溫度和應(yīng)力作用下，一定時間內(nèi)緊卷退火發(fā)生層間局部焊合的現(xiàn)象就是粘結(jié)。卷緊的鋼卷在罩式爐退火過程中，在高溫條件下由于應(yīng)力作用，邊界原子相互滲透因而使帶鋼層與層之間產(chǎn)生粘連和焊合現(xiàn)象。

1.2 粘結(jié)缺陷形態(tài)

粘結(jié)缺陷形態(tài)有點狀、塊狀、條狀等，如圖1、圖2 所示。

圖1 點狀粘結(jié)形成的粘結(jié)孔Figure 1 The hole formed by dot shaped cohering

圖2 邊部條狀粘結(jié)形成的粘結(jié)紋Figure 2 The marks formed by edge stripe shaped cohering

2 粘結(jié)缺陷產(chǎn)生的原因分析

2.1 退火過程原因分析

2.1.1 退火工藝不合理

退火溫度設(shè)定不合理，退火的升溫速度、保溫時間、保護(hù)氣體吹掃流量等工藝參數(shù)設(shè)置存在失誤，是造成粘結(jié)缺陷的原因之一。

(1)退火爐內(nèi)超溫

每個爐臺上都裝有兩支熱電隅，氣氛熱電偶和底部熱電偶，用來直接或間接測量控制溫度(RT)與底部溫度(AT)的升溫和降溫情況。在測溫系統(tǒng)中，有電隅、冷端補(bǔ)償器、溫度變送器、調(diào)節(jié)器、計數(shù)器和記錄儀等儀器儀表，若任何部位出現(xiàn)故障都會影響溫度測量值的準(zhǔn)確性，使超溫的可能性增加。例如，要求底部電偶(AT)要安裝到位，頂住退火底板;而控制電隅的頂端不應(yīng)超過退火底板(或擴(kuò)散器)上筋板的高度。當(dāng)電隅老化，位置下降或折斷時，其測量值將比實際值低得多，極易造成鋼卷超溫退火而發(fā)生粘結(jié)。

(2)退火冷卻速度過快

退火過程中保溫結(jié)束后立即摘掉加熱罩，造成鋼卷驟冷。鋼卷外部冷卻快、內(nèi)部冷卻慢，導(dǎo)致外冷內(nèi)熱呈抱緊狀態(tài)，極易造成中部粘結(jié)。

(3)爐內(nèi)氣氛循環(huán)不良

由于循環(huán)風(fēng)量較小，保護(hù)氣體的傳熱速度較慢，故爐內(nèi)各處溫差較大。如將監(jiān)控溫度(RT)定為720℃，則局部因多種原因可能達(dá)到750～800℃，使鋼卷邊緣部位出現(xiàn)過熱。另外，放在最上面的鋼卷，由于堆垛頂部沒有對流板，大部分保護(hù)氣體流經(jīng)堆垛的上端邊緣，加上內(nèi)罩封頭的輻射熱量，使?fàn)t內(nèi)最上面的鋼卷邊緣也易過熱。另一方面，保護(hù)氣體受阻不能正常循環(huán)，局部形成熾熱的阻塞氣流，進(jìn)而使鋼卷過熱也能產(chǎn)生粘結(jié)。

2.1.2 對流盤變形

為了使鋼卷盡可能均勻受熱，要求對流板具有良好的平直度，否則，鋼卷在對流板上受力不均，整個鋼卷的重量只能由部分筋板承受，造成鋼卷局部嚴(yán)重擠壓而過熱。此外，對流板的材質(zhì)應(yīng)具有一定的硬度和足夠的抗熱變形能力，否則，表面會磨損成許多深淺不一的溝紋以及嚴(yán)重的麻面，使較薄的鋼卷兩端易發(fā)生粘結(jié)。生產(chǎn)實踐中，出爐時有時出現(xiàn)對流板與吊運鋼卷粘在一起的情況，嚴(yán)重威脅著安全生產(chǎn)。其次，對流板兩面的筋板無例角，在對流板嚴(yán)重翹曲變形、平面受力不均時，如同利刃一般，扦入鋼卷邊緣，形成局部擠壓折邊而發(fā)生過熱粘結(jié)。

2.2 退火外部原因分析

2.2.1 板形不良

帶鋼板形不良除造成板內(nèi)應(yīng)力分布不均以外，也會使層間壓力局部增大。特別是邊鼓、邊浪缺陷更容易造成帶鋼的局部粘結(jié)。軋制生產(chǎn)時，由于來料板形較差，軋機(jī)板形調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致軋后鋼卷浪形較大，易產(chǎn)生粘結(jié)缺陷。

2.2.2 張力的影響

張力的影響主要是來自軋機(jī)的卷取張力和電解脫脂機(jī)組的卷取張力。生產(chǎn)中張力過大，使鋼卷卷層間間隙過緊，鋼卷在進(jìn)入高溫退火后就會導(dǎo)致氣流循環(huán)效果不好而產(chǎn)生過熱，造成鋼卷的粘結(jié)，因此選擇合適的卷取張力至關(guān)重要。

2.2.3 成分變化的影響

來料成分中C、Si 的含量下降或AL 的含量有所增加會使鋼卷在退火過程中產(chǎn)生粘結(jié)。

2.2.4 乳化液的影響

乳化液作為冷卻劑、潤滑劑(也要有良好的抗磨性能)應(yīng)用于冷軋生產(chǎn)中，它由2%左右的基油、95%左右的水和其它添加劑配制而成。如果乳化液的純度低、雜質(zhì)多，特別是在噴射量調(diào)整不當(dāng)，而軋機(jī)出口端又吹掃不凈時，雜質(zhì)會殘留于鋼板之間。因此，退火工藝制定了足夠的吹洗時間。這不僅是考慮到乳化液中的雜質(zhì)，也涉及到軋制時出現(xiàn)的物質(zhì)沉積問題。若隨意減少吹洗時間或保護(hù)氣體流量，沉積于帶鋼之間的雜質(zhì)就很難被排出爐外，必然造成鋼板之間的粘結(jié)。

3 粘結(jié)缺陷的控制措施

分析鋼卷粘結(jié)缺陷產(chǎn)生的原因及生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，冷軋廠從熱軋原料狀況、軋制工藝、退火工藝等方面采取了措施，以控制粘結(jié)缺陷的產(chǎn)生。

(1)加強(qiáng)對熱軋原料板形的控制。軋機(jī)在軋制時，嚴(yán)格控制中浪、肋浪等浪形缺陷的存在;

(2)根據(jù)鋼卷的軋制狀況，將鋼卷卷取單位張力進(jìn)行修改，在保證板形的狀況下，降低機(jī)組的卷取張力;

(3)調(diào)整軋制機(jī)組的噴吹質(zhì)量，控制乳化液殘留夾帶現(xiàn)象，對乳化液系統(tǒng)做好維護(hù)，控制鐵皂、灰份等參數(shù);

(4)控制軋后帶鋼表面粗糙度的大小，通過換輥制度和磨削制度加以控制;

(5)嚴(yán)格執(zhí)行退火工藝曲線和操作規(guī)程。應(yīng)按材質(zhì)一樣、板寬相等、板厚一致的堆垛原則，先裝直徑最大的鋼卷，從下往上依次碼放，且鋼卷內(nèi)徑要對準(zhǔn)循環(huán)風(fēng)機(jī)的中心部位。不損壞鋼卷卷芯及隨意縮短吹洗時間。對板形差的鋼卷分別裝爐，保證爐內(nèi)氣體的循環(huán)性;

(6)加強(qiáng)退火冷卻速度控制，根據(jù)鋼卷規(guī)格不同采用不同的帶罩冷卻時間，保證摘加熱罩時，鋼卷卷芯溫度在600℃以下，減緩高溫冷卻速度，避免高溫時產(chǎn)生的壓應(yīng)力;

(7)定期對測溫設(shè)備包括底部熱電偶、氣氛熱電偶、溫度測量儀表進(jìn)行校正，保證測量儀器的準(zhǔn)確性;

(8)隨時檢查中間對流板和裝料底板的平直度。表面劃痕毛面嚴(yán)重時，應(yīng)及時修磨，筋板直角處可加工成圓弧形。對流板的材質(zhì)可用具有較強(qiáng)抗熱變形能力的含Mn 及Mo 鋼，并定期更換不符合要求的對流板;

(9)定期檢查爐臺循環(huán)風(fēng)機(jī)的工作狀況，保證風(fēng)機(jī)的各項技術(shù)參數(shù)符合要求。一般每年應(yīng)進(jìn)行1 次檢修和動平衡試驗。

4 結(jié)束語

通過采取以上控制措施，退火機(jī)組產(chǎn)生的粘結(jié)缺陷明顯減少，有粘結(jié)缺陷的鋼卷噸數(shù)由每月的1 500 t 降低至300 t。現(xiàn)有的粘結(jié)缺陷主要為邊粘缺陷和局部的小粘結(jié)現(xiàn)象，大面積的粘結(jié)缺陷得到控制，產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅提高。

［1］羅裕厚.冷軋鋼帶產(chǎn)生粘結(jié)的機(jī)理及控制措施.鋼鐵釩鈦，2002.23(2)：29－23.

［2］王廷溥.冷軋薄帶鋼生產(chǎn).北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

［3］關(guān)淑巧，張選峰，等.冷軋板退火過程中的相關(guān)缺陷及解決［J］.鋼鐵，2009.(3)：104－110.