酸連軋薄帶鋼塌卷缺陷工藝改進(jìn)

常志祿　高艷　王艷艷

摘 要：本文介紹了安鋼冷軋有限公司1 550mm酸連軋機(jī)組生產(chǎn)0.25～0.40mm厚度薄規(guī)格鋼卷心形卷缺陷，通過(guò)帶鋼板形控制和卷取張力控制的優(yōu)化，并對(duì)新型鋼套筒不斷進(jìn)行試驗(yàn)，逐步實(shí)現(xiàn)了0.4mm以下厚度帶鋼不同厚度范圍帶鋼的卷形控制。

關(guān)鍵詞：酸連軋;心形卷;板形控制;卷取張力控制;鋼套筒

Abstract： This paper introduced the defect of coronal coil of 0.25～0.40mm thin gauge steel coil produced by 1 550mm acid continuous rolling mill of Angang Cold Rolling Co.， Ltd. Through optimization of strip shape control and coiling tension control， continuous test of new steel sleeve， the coiling control of strip with different thickness ranges of less than 0.4mm thickness was gradually realized.

Keywords： acid continuous rolling;sloughing;plate control;coiling tension control;steel sleeve

1 研究背景

安鋼冷軋酸連軋機(jī)組，是1 550mm冷軋工程的一條主要生產(chǎn)機(jī)組，其設(shè)計(jì)產(chǎn)能為120萬(wàn)t/a，成品厚度范圍為0.25～2.0mm，寬度為800～1 430mm，產(chǎn)品為冷硬卷。其中，供配套的連續(xù)退火機(jī)組用料為70萬(wàn)t/a，供配套的連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組用料為35萬(wàn)t/a，外賣(mài)冷硬卷的產(chǎn)量為15萬(wàn)t/a。該機(jī)組采用雙卷筒圓盤(pán)回轉(zhuǎn)式卷取機(jī)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，制造精度和控制精度高。酸連軋機(jī)組工藝流程。

2 塌卷現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)

目前，安鋼冷軋廠酸連軋機(jī)組生產(chǎn)0.4mm以下帶鋼卷取卸卷后或后續(xù)堆垛、運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鋼卷內(nèi)徑局部下凹，造成塌卷缺陷，如圖2所示。這種缺陷嚴(yán)重影響帶鋼質(zhì)量，且難以上卷，給下游工序的生產(chǎn)帶來(lái)較大難度。自投產(chǎn)以來(lái)，0.4mm以下厚度帶鋼全部投用鋼套筒，按照2016年產(chǎn)品構(gòu)成，預(yù)計(jì)0.4mm以下帶鋼產(chǎn)量30.20萬(wàn)t，投用的鋼套筒數(shù)量約為16 444個(gè)，按照鋼套筒單價(jià)1 837.61元，鋼套筒的消耗約3 021萬(wàn)元，噸鋼成本大大增加。本文介紹了塌卷變形的原因，并通過(guò)帶鋼板形控制和卷取張力控制的優(yōu)化，以及新型鋼套筒試用的措施，有效改善了0.4mm以下厚度帶鋼塌卷缺陷。

3 塌卷缺陷影響因素

3.1 卷取張力的影響

張力控制的目的在于保證正常卷取時(shí)，卷取機(jī)上的帶鋼張力恒定在設(shè)定值。在實(shí)際控制中，卷取機(jī)有兩種工作狀態(tài)，即速度控制狀態(tài)和張力控制狀態(tài)。在點(diǎn)動(dòng)和穿帶期間，其工作在速度控制狀態(tài)下;當(dāng)卷取張力建立后，其工作在張力控制狀態(tài);從速度控制狀態(tài)切換到張力控制狀態(tài)是在切換邏輯控制下自動(dòng)進(jìn)行的;在切換到張力控制狀態(tài)運(yùn)行后，卷取機(jī)的速度給定略高于精軋機(jī)組速度基準(zhǔn)給定值。由于軋機(jī)組和卷取機(jī)之間通過(guò)帶鋼的剛性連接，卷取機(jī)的實(shí)際速度不可能達(dá)到速度給定值，卷取機(jī)速度調(diào)節(jié)器的輸出飽和，傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入張力控制。由于速度調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到限幅值，張力給定值由張力力矩、摩擦力矩、彎曲力矩、加減速力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償?shù)挠?jì)算結(jié)果等決定。同時(shí)，卷筒漲縮，套筒承受的壓力近似于卷筒壓力，卷筒壓力和卷取張力成正比，隨著帶鋼卷徑的增大而增大。卷取張力越大，套筒承受的箍緊力越大。在外圈箍緊力的作用下，套筒因屈服發(fā)生局部下凹。因此，優(yōu)化卷取張力，有利于抑制卷取中出現(xiàn)塌卷缺陷。

3.2 卷取機(jī)內(nèi)套筒上的影響

生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，鋼卷內(nèi)圈投用一個(gè)鋼套筒，一般采用厚2.5～5.0mm的低碳鋼板制作。在鋼套筒產(chǎn)生壓縮變形的情況下，鋼卷和套筒會(huì)一起產(chǎn)生塌卷缺陷。為避免塌卷的產(chǎn)生，增加套筒壁厚、減小套筒內(nèi)徑將有利于增加管壁的抗壓能力，減小塌卷產(chǎn)生的概率。同樣壁厚的套筒，套筒直徑越小，承受載荷的能力越強(qiáng)。同時(shí)，套筒的質(zhì)量對(duì)塌卷的產(chǎn)生也有比較明顯的影響，包括套筒的形狀、局部缺陷、焊縫強(qiáng)度等。套筒不圓，造成外部受力不均勻。焊縫處不僅強(qiáng)度較低，而且容易產(chǎn)生凸起。因此，需要改善焊接處的質(zhì)量，進(jìn)行焊縫光整、打磨，避免套筒焊縫缺陷引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致塌卷。

4 應(yīng)對(duì)策略

4.1 優(yōu)化卷取工藝參數(shù)

前期軋制0.38mm厚度帶鋼時(shí)不投用鋼套筒，在不改變軋制和卷取參數(shù)時(shí)，鋼卷出現(xiàn)嚴(yán)重的塌卷缺陷，甚至在卸卷過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的抽芯事故，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率[1]。

后期，進(jìn)行0.4mm及以下規(guī)格薄帶鋼卷取時(shí)，結(jié)合帶鋼實(shí)際規(guī)格和具體的帶頭板形情況，當(dāng)鋼卷帶頭在卷取機(jī)芯軸上順利包緊后，采取以下調(diào)節(jié)方法手動(dòng)干預(yù)：①調(diào)整軋制參數(shù)，控制甩尾時(shí)帶鋼的浪形缺陷;②軋機(jī)出口建立張力后，手動(dòng)調(diào)整軋機(jī)出口帶鋼的卷取張力，單位卷取張力控制在50～55MPa;③監(jiān)控內(nèi)圈鋼卷300mm厚度以內(nèi)的卷形，卷取機(jī)區(qū)域帶鋼跑偏、軋機(jī)出口張力波動(dòng)在10MPa以上的，及時(shí)降低軋機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏。

通過(guò)優(yōu)化軋機(jī)卷取速度和卷取張力等卷取參數(shù)，0.30～0.40mm厚度規(guī)格帶鋼卷卷形得到了一定程度的控制。

通過(guò)一系列工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，0.32mm厚度帶鋼軋制時(shí)，卷取后鋼卷塌卷現(xiàn)象得到很大程度的控制，出現(xiàn)塌卷情況一般表現(xiàn)為：內(nèi)圈3～5圈帶鋼出現(xiàn)一定程度的塌卷，

4.2 新型鋼套筒的投用

經(jīng)過(guò)工藝參數(shù)調(diào)整后，0.30mm仍出現(xiàn)嚴(yán)重的塌卷現(xiàn)象。為解決該問(wèn)題，要求0.25～0.30mm厚度的帶鋼生產(chǎn)時(shí)必須投用鋼套筒，0.3mm厚度以下帶鋼原設(shè)計(jì)鋼套筒壁厚為12.5mm，其強(qiáng)度完全適應(yīng)卷取需要。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和模擬仿真，材質(zhì)為Q235B、壁厚為3mm的直焊縫鋼套筒即能滿足相關(guān)要求。新型套筒投用后，帶鋼頭部在卷取機(jī)芯軸包緊后，手動(dòng)將卷取單位張力控制在50～55MPa，控制板形后，在正常卷取速度下，卷取時(shí)出口張力保持穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)卷取提速時(shí)鋼卷與鋼套筒發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。為進(jìn)一步保證卷形質(zhì)量，要避免頻繁升速、降速操作。卸卷后卷形正常，未出現(xiàn)塌卷、塔形卷等缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，在不投用鋼套筒的情況下，實(shí)現(xiàn)0.30～0.40mm厚度規(guī)格帶鋼的正常卷取;投用改造后的鋼套筒，實(shí)現(xiàn)0.25～0.30mm極限薄規(guī)格帶鋼的正常卷取，減少人工調(diào)整的干預(yù)程度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度;冷軋薄規(guī)格內(nèi)圈塌卷和塔形卷的缺陷得到控制，卷形質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和客戶要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]單傳東.卷取機(jī)側(cè)導(dǎo)板控制策略優(yōu)化[J].軋鋼，2010（2）：50-53.