連續(xù)退火線平整缺陷的分析與控制

供稿|李耀強, 崔興賀, 王懷岐, 劉 剛 / LI Yao-qiang, CUI Xing-he, WANG Huai-qi, LIU Gang

前 言

邯寶冷軋廠連退線平整機設計為6輥附帶CVC單機架結(jié)構(gòu)，前后設有張緊輥，機架前后分別設置有轉(zhuǎn)向輥、抗皺輥，在機架后設置有平直度輥，用來反映板型情況，然后反饋給平整機控制板型，其后設置有烘干設備。連退線平整機是目前世界上較先進的平整機設備。

2012年，邯寶冷軋廠連退線全面提產(chǎn)，提產(chǎn)后，經(jīng)過連退線平整機平整后的板帶表面先后出現(xiàn)了平整斜紋、平整液殘留、浪型、輥印、邊皺、橘皮、橫彎等7種表面缺陷。這些缺陷有些經(jīng)過后續(xù)加工可以消除，例如浪型、橫彎；但是其余缺陷都將成為永久性缺陷，導致板帶降級。本文就這些缺陷進行了分析，并采取了措施，取得了一定的效果。

平整機產(chǎn)品表面缺陷及原因分析

平整斜紋

平整斜紋產(chǎn)生在平整后的板帶表面，其形狀類似羽毛狀，方向與板帶運行方向成一定夾角，可占局部或者布滿整個板寬，多出現(xiàn)在厚帶鋼或者軟鋼生產(chǎn)過程中，特別是更換鋼種時的焊縫前后容易出現(xiàn)，主要是由于帶鋼寬度方向軋制力分布不均導致，也就是說產(chǎn)生平整斜紋的部位所受的軋制力較大，如圖1。

平整液殘留

平整液殘留分兩種情況，一種是由于邊部吹掃系統(tǒng)效果不佳導致帶鋼邊部存在大量的水殘留，可發(fā)生在帶鋼上下表面；另外一種多發(fā)生在帶鋼上表面，分布無規(guī)則的小斑跡。

連退線平整液殘留產(chǎn)生的原因較多，較復雜，大致可以分為以下幾種：

(1) 平整機噴嘴數(shù)量、位置、角度設計不合理。由于平整機吹掃系統(tǒng)設計存在問題導致邊部平整液殘留，主要原因是連退線平整機生產(chǎn)公司西馬克公司設計過程中沒有考慮到現(xiàn)場的實際情況，導致平整機噴嘴數(shù)量、位置、角度等均存在設計問題。導致按照圖紙安裝后，不能將帶鋼邊部平整液吹走。

(2) 平整機氣刀空氣過濾器堵塞。由于平整機氣刀空氣過濾器堵塞導致板帶上表面平整液殘留，主要原因為壓縮空氣較臟，導致一段時間運行后，過濾器堵塞，氣流不暢，氣刀起不到應有的效果，致使平整機在降速過程中，平整液從工作輥輥面流到帶鋼上表面，致使平整液殘留。

(3) 平整機內(nèi)防濺板存在間隙。由于平整機內(nèi)防濺板存在間隙，導致平整機高速運行時產(chǎn)生平整液殘留，主要是由于防濺板在安裝過程中存在間隙，平整機在高速拉套過程中，通過中間輥的旋轉(zhuǎn)作用，很多平整液被甩到防濺板間隙中，平整液順著防濺板間隙流到帶鋼上表面，導致平整液殘留。

(4) 噴嘴堵塞或者噴嘴角度不合理導致平整液殘留。主要是由于空氣噴嘴發(fā)生堵塞導致殘留，另外，由于平整機內(nèi)部氣流較復雜，在多道吹掃系統(tǒng)的共同作用下，平整液飛散，導致平整液殘留，如圖2

圖1 平整斜紋

圖2 平整液殘留

板帶浪型

平整后的帶鋼沿軋制方向產(chǎn)生波浪紋，但是未延伸至整個板帶寬度，浪型分為邊浪和中浪。

邊浪多出現(xiàn)在較薄且較寬帶鋼上(0.45 mm×1380 mm)，主要出現(xiàn)在焊縫處，主要是因為薄帶鋼焊縫處的質(zhì)量與卷中的質(zhì)量相差較多，導致焊縫通過平整機時，板型儀來不及調(diào)整，導致焊縫前后會有一段距離的浪型產(chǎn)生。

中浪多出現(xiàn)在較硬的帶鋼上(HC340LA/HC380LA/HC420LA)，主要原因是生產(chǎn)此類帶鋼時，需要的延伸率較高，進而軋制力較大，所以生產(chǎn)過程中較容易出現(xiàn)中浪，如圖3、圖4。

圖3 板帶浪型—中浪

圖4 板帶浪型—邊浪

輥印

板帶表面出現(xiàn)周期性的亮斑或者各種形狀(條狀、直線)的印跡，周期性等于工作輥輥身周長，位置可以出現(xiàn)在帶鋼上下表面，位置不固定。

輥印產(chǎn)生的原因主要有：(1)換輥過程中，換輥軌道損壞，導致軌道會把軸承座上的銅質(zhì)滑塊啃下來，最后掉落到輥面，導致輥面存在缺陷；(2)生產(chǎn)過程中，板帶表面存在缺陷，最后印到輥面上，最后復制到板帶表面，導致輥印產(chǎn)生，如圖 5。

圖5 輥印

邊皺

帶鋼邊部出現(xiàn)與帶鋼運行方向垂直的條狀折印，有時出現(xiàn)在一側(cè)，多數(shù)出現(xiàn)在帶鋼兩側(cè)，長短不一，較短的達到1～2 mm，長的能達到20～80 mm。主要原因是帶鋼邊部延伸不夠，在平整機出口張力作用下，產(chǎn)生邊皺，如圖 6。

圖6 邊皺

橘皮

橘皮缺陷平整后板帶表面不可見，沖壓成型后可見，形狀類似橘子皮。主要產(chǎn)生原因為帶鋼焊縫經(jīng)過平整機時，軋制力降為1000 kN，此時板帶延伸率達不到要求，板帶表面質(zhì)量也達不到要求，在飛剪處沒有完全將性能不合格的帶鋼切除，因此，在后續(xù)的沖壓過程中導致橘皮現(xiàn)象的產(chǎn)生，如圖 7。

圖7 橘皮

橫彎

在板帶寬度方向上出現(xiàn)板帶弓形。主要是由于抗皺輥參數(shù)設定不合理導致，如圖 8。

圖8 橫彎

解決措施

控制傾斜值大小，控制鋼種變化時焊縫通過平整機的速度

(1) 調(diào)整傾斜值。生產(chǎn)較厚或者較軟帶鋼時，及時調(diào)整傾斜值大小，哪邊出現(xiàn)斜紋，加大哪邊的傾斜值大小。

(2) 調(diào)整焊縫通過平整機的速度。當生產(chǎn)過程中更換鋼種，焊縫通過時，爬行通過，爬行過程中根據(jù)現(xiàn)場具體情況調(diào)整傾斜值，沒有問題后，慢慢提速生產(chǎn)，尤其是C板接DC04、DC04接C板時的焊縫特別要注意。只要按照此操作進行，就可以避免斜紋、損傷輥面。

(3) 將傾斜值設置為手動模式。生產(chǎn)特種鋼時，當速度較快時，盡量不使用平直度儀傾斜自動控制系統(tǒng)，將傾斜值切換為手動模式，根據(jù)現(xiàn)場軋制力差值大小和板型的具體情況手動調(diào)整，防止突然出現(xiàn)斜紋的可能。

吹掃及相關設備改造

(1) 乳化液噴嘴大小更改。原先乳化液噴嘴是由西馬克供應，噴口較大，流量較大，如果壓力不合適的話，噴出來的乳化液不是霧狀，對板帶的清洗效果不佳。經(jīng)過參考其他生產(chǎn)線的經(jīng)驗，決定更換一批新噴嘴，減小噴口的大小。改進后，效果非常明顯，流量明顯減少，噴出來的狀態(tài)為霧狀。

(2) 吹掃系統(tǒng)噴嘴數(shù)量更改。按照外方設計圖紙，帶鋼上表面，下表面的吹掃噴嘴各為12個，并且噴嘴與噴嘴之間沒有間隔，這樣，達不到連退生產(chǎn)線2080 mm寬度帶鋼的生產(chǎn)要求，為此，經(jīng)過測量，將噴嘴的數(shù)量增加到18個，并且在相應的位置留出間隔，擴大寬度范圍。

(3) 吹掃系統(tǒng)噴嘴位置更改。按照外方的設計，帶鋼上表面的噴嘴的角度調(diào)整只能左右調(diào)整，自由度太少，多次調(diào)整后效果不佳，經(jīng)過仔細觀察后，發(fā)現(xiàn)必須更改上部噴嘴的自由度，將自由度改為2，使噴嘴的位置既可以左右調(diào)整，又可以上下調(diào)整，調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)效果相當明顯；帶鋼下表面的噴嘴根據(jù)觀察，最后決定將噴嘴的整體位置往帶鋼表面移動，在不影響帶鋼表面的情況下，將噴嘴盡量往帶鋼表面移動，這樣取得了很顯著的成效。

(4) 吹掃系統(tǒng)噴嘴角度更改。按照西馬克的設計，噴嘴的角度一般為60°，吹掃效果不佳，經(jīng)過多次更改角度的位置，發(fā)現(xiàn)當噴嘴的角度為45°時，效果最佳。

(5) 更換濾芯型號。由于壓縮空氣較臟，導致氣刀過濾器經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，為此制定了嚴格的過濾器清理周期。另外，為延長周期，并且不影響板面質(zhì)量的條件下，將過濾器的濾眼放大一倍，這樣便大大增長了更換清理的周期。

(6)改進防濺板。針對防濺板間隙問題，巧妙制作了擋水裝置，決定在每兩塊防濺板之間焊接一塊鋼板，并且在焊接位置用玻璃膠擋住所有縫隙，讓飛剪的平整液隨著防濺板間的鋼板順流到下一塊防濺板上，不會留到防濺板間的縫隙中，這樣，所有的液體最終匯集到防纏導板的集水槽中，最終掉落到機架的收集盤中，這樣便從根本上解決了此問題，如圖9。

調(diào)整彎輥力參數(shù)，提高平整機前后張力

(1)調(diào)整彎輥力參數(shù)，改變控制速度。針對薄帶鋼通過平整機時，為消除浪型，主要措施為：改善操作。當生產(chǎn)較薄帶鋼時，在焊縫到達平整機之前，操作人員通過調(diào)整板型儀的設定曲線，來調(diào)整彎輥力的大小，來降低彎輥力值，使在保證板型的前提下，將彎輥力降到20%左右，這樣在焊縫通過平整機時，使實際彎輥力與二級值彎輥力相差不大，這樣不管是不是焊縫處，都不會因為彎輥力差值較大而導致浪型。

改變控制速度。當焊縫通過平整機時，把平直度儀關閉到重新投入使用的時間，由原來的7 s改為3 s，使平直度儀不參與控制的時間段大大縮短，這樣，即使在彎輥力相差較大的時候，也可以通過平直度儀的控制來調(diào)整板型的好壞。

(2) 調(diào)整平整機前后張力。針對生產(chǎn)高強鋼板帶出現(xiàn)中浪的情況，主要措施為：生產(chǎn)高強鋼時，平整機拉套速度盡量小；適當提高平整機前后張力，提高幅度在20% ～30%；所有的板型控制盡量使用手動模式，彎輥力采用負彎控制。

圖9 防纏導板擋水裝置

降低彎輥力大小

當出現(xiàn)邊皺時，及時調(diào)整平整機彎輥力大小，減小彎輥力值，來消除邊皺。

在飛剪處將不合格品全部切除

由于焊縫通過平整機時，平整機軋制力會自動降低，因此，在此階段板帶的性能達不到要求，需要在出口飛剪處切除。通過數(shù)據(jù)分析，找到了焊縫通過平整機的速度與需要剪切刀數(shù)的關系，見表1。

表1 焊縫通過平整機的速度與剪切刀數(shù)的關系

優(yōu)化抗皺輥工藝參數(shù)

之前平整機抗皺輥入口數(shù)值比出口數(shù)值高，生產(chǎn)過程中總是出現(xiàn)橫彎問題，通過技術攻關，發(fā)現(xiàn)只有出口抗皺輥數(shù)值低于入口時，此時橫彎現(xiàn)象會減輕甚至消除，同時對參數(shù)的具體數(shù)值進行優(yōu)化，優(yōu)化后的參數(shù)表如下表2。

表2 優(yōu)化后的抗皺輥參數(shù)

效果與效益

通過改進措施，一定程度上避免了平整機產(chǎn)生的平整斜紋、平整液殘留、邊皺、橫彎、輥印、橘皮、浪型等缺陷，取得了預期的效果。

(1) 如圖10所示，平整產(chǎn)品缺陷從2012年一季度到目前為止的變化趨勢圖，平整機產(chǎn)生的表面缺陷從2012年一季度的373 t降到2013年二季度的29 t左右，取得了很好的效果。

(2) 經(jīng)濟效益顯著。通過改進，使降級品量大幅度降低，按照每噸降級品差價68元計算，每季度的效益為350×68=2.38萬元。

圖10 平整機產(chǎn)生的缺陷板材數(shù)量

另外，除了能夠提高板帶質(zhì)量外，通過改進措施，同時能夠避免很多次的停車次數(shù)，按照每季度減少停車時間3 h，連退線產(chǎn)量130 t/h，每噸的效益為200元計算，創(chuàng)效為200×130×3=7.8萬元。

因此每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為(2.38+7.8)×4=40.72萬元

結(jié) 語

針對平整機產(chǎn)品產(chǎn)生的缺陷，采取了改進措施，板帶的表面質(zhì)量得到了很大的提高，有效的控制了平整斜紋、平整液殘留、輥印、浪型等缺陷，并且創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。