薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼板形控制實(shí)踐

陳戰(zhàn)鋒，羅年高，孟曉濤，王世偉

（安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司，河南 安陽 455000）

板形直觀來說是指板帶材的翹曲度，其實(shí)質(zhì)是板帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。只要板帶材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，即為板形不良[1]。如殘余應(yīng)力不足以引起板帶翹曲，稱為“潛在”的板形不良；如殘余應(yīng)力引起板帶失穩(wěn)，產(chǎn)生翹曲，則稱為“表觀”的板形不良。

薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼（厚度小于0.4 mm，下同）生產(chǎn)時(shí)板形缺陷多、控制難度大，常見的有單邊浪、雙邊浪、中浪、C型翹和L型翹等。不同的板形缺陷對(duì)鍍鋅機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度不同，必須加以深入研究。

1 生產(chǎn)工藝流程

改善薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼的板形質(zhì)量，涉及關(guān)鍵工序?yàn)闊峋?、軋制、退火、鍍鋅、光整、拉矯、檢查等，具體流程為：熱卷→酸洗→軋制→開卷→焊接→清洗→再結(jié)晶退火→鍍鋅→鍍后冷卻→光整→拉矯→檢查→涂油→卷取。工藝布置如圖1所示。

圖1 工藝布置示意圖

2 板形存在問題

非對(duì)稱浪形，如單邊浪等。在寬度方向上帶鋼各質(zhì)點(diǎn)與輥?zhàn)咏佑|的緊密程度不同，產(chǎn)生摩擦力的大小和方向不同，疊加后對(duì)帶鋼形成一個(gè)側(cè)向力，易使帶鋼發(fā)生跑偏。

對(duì)稱浪形，如中浪、C型翹和L型翹等。沿帶鋼中線基本上兩側(cè)受力大小相等、方向相反，較少發(fā)生跑偏，但過大的浪形易造成帶鋼表面劃傷、瓢曲或遺傳到成品上；鍍后冷卻、光整機(jī)和拉矯機(jī)的參數(shù)不合理時(shí)也可能出現(xiàn)上下表面的帶鋼延伸不一致，寬度方向上呈C型翹，長度方向上呈L型翹。

薄帶鋼儲(chǔ)熱少、冷卻快，入鋅鍋溫度低或氣刀位置高時(shí)帶鋼到達(dá)氣刀前已發(fā)生凝固，凝固的鋅層經(jīng)氣刀吹掃時(shí)效果明顯變差，邊部易發(fā)生過鍍鋅，卷取后再開卷出現(xiàn)邊浪。

薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼常見板形缺陷如圖2所示。同板差大，加工相同的深度，厚的中部變形大，板面收縮大，承受拉應(yīng)力，薄的邊部變形小，板面收縮小，承受壓應(yīng)力，邊部易出現(xiàn)翹角。

圖2 薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼常見板形缺陷照片

3 板形控制策略

3.1 來料板形

結(jié)合酸軋機(jī)組板形控制的實(shí)際水平，開展鍍鋅用原料研究并提出要求：（1）降低熱卷的凸度，熱卷凸度由原來的40~60 μm調(diào)整到10~30 μm，減小邊部減薄而引起的同板差。冷軋是按照等比例凸度進(jìn)行軋制的[2]，熱卷凸度大，冷硬卷的凸度也大，最終遺傳到鍍鋅成品上，熱卷凸度并不是越小越好，過小的熱卷凸度軋制后可能出現(xiàn)起筋現(xiàn)象，這一點(diǎn)應(yīng)避免。（2）采用微雙邊浪控制，浪高小于6 mm，急峻度小于1%。因?yàn)殄冧\爐輥帶有一定的凸度，運(yùn)行時(shí)帶鋼中部接觸緊密而受力大，中部帶鋼延伸大，而帶鋼微雙邊浪控制，邊部受力小、延伸小，帶鋼延伸的長度與爐內(nèi)張力有關(guān)，縱向上中部和邊部的帶鋼長度一致時(shí)板形良好，對(duì)鍍鋅和后處理工序有利。

3.2 退火工藝

帶鋼的溫度越高，單位面積的硬度越低，越容易產(chǎn)生熱瓢曲；帶鋼的厚度越薄，總的抵抗彎曲的能力越低，越容易產(chǎn)生熱瓢曲[3]，瓢曲使帶鋼板形變差。在保證板形和性能的條件下，薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼應(yīng)盡可能地降低退火溫度，但退火溫度過低，內(nèi)應(yīng)力無法充分釋放，使用時(shí)板面容易出現(xiàn)翹曲。

帶鋼的張力越大，板形引起的側(cè)向力或?qū)χ辛υ酱螅瑤т撍艿臄D壓力越大，越容易產(chǎn)生熱瓢曲，反之帶鋼的張力越小，越不容易產(chǎn)生熱瓢曲，但在重力作用下帶鋼下垂加大，而邊部的下垂更加明顯，高溫下邊部浪行加重，給帶鋼通過氣刀帶來困難，也加大了光整和拉矯的處理難度，因此設(shè)定爐內(nèi)張力時(shí)應(yīng)平衡利弊。低張力時(shí)爐內(nèi)帶鋼跑偏的風(fēng)險(xiǎn)加大，為了防止?fàn)t內(nèi)帶鋼跑偏，爐輥設(shè)計(jì)時(shí)通常帶有一定的凸度，凸度越大，糾偏效果越好，反之糾偏效果越差，但過大的爐輥凸度對(duì)板形不利，凸度大，帶鋼中部受力大，易形成中浪，爐輥凸度需要合理設(shè)計(jì)。張力的波動(dòng)對(duì)熱瓢曲和跑偏的影響比張力本身大小的影響還要大，所以一切能減少張力波動(dòng)的因素對(duì)防止熱瓢曲和跑偏都是有利的。

實(shí)踐中，薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼的退火溫度控制在680~740℃，爐內(nèi)張力5~8 MPa，爐輥凸度0.7～1.8 mm，機(jī)組運(yùn)行比較穩(wěn)定。

3.3 鋅鍋區(qū)域

板形不良對(duì)鋅鍋區(qū)域的設(shè)備控制影響比較大。板形不良帶鋼接觸爐鼻子時(shí)易發(fā)生劃傷；受非對(duì)稱板形側(cè)向力的作用，沉沒輥或穩(wěn)定輥向一側(cè)偏移，接觸軸瓦軸套時(shí)發(fā)生卡阻，進(jìn)而劃傷帶鋼；板形不良使帶鋼與氣刀的間距不固定，鍍鋅時(shí)板面上各點(diǎn)的風(fēng)壓大小不一致，使鋅層厚度不均勻。張力過小時(shí)板面不能有效被拉平，張力過大時(shí)鍍后冷卻段帶鋼呈C型翹，影響鋅層厚度的均勻性。薄帶鋼儲(chǔ)熱少、冷卻快，工藝上提高帶鋼入鋅鍋溫度，增加鋅液凝固時(shí)間，防止發(fā)生過鍍鋅。為此，鋅鍋區(qū)域的控制原則為：出鋅鍋帶鋼板形應(yīng)良好且平直，鍍后冷卻段張力在18～26 MPa范圍，避免過大拉出C型翹或過小出現(xiàn)未拉平，入鋅鍋帶鋼溫度以470～475℃為宜。

3.4 光整拉矯

光整拉矯工序改善板形時(shí)需要一定的延伸率，延伸率太小，板形調(diào)整效果差，延伸率太大，帶鋼強(qiáng)度增加多且易發(fā)生斷帶。通常，光整拉矯的綜合延伸率控制在0.6%~1.4%范圍內(nèi)。

3.4.1 光整機(jī)

光整機(jī)具有壓平帶鋼，改善板形的作用，薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼生產(chǎn)時(shí)光整機(jī)的延伸率控制在0.5%~1.0%范圍內(nèi)。早期也有控制在很低的情況，但板形控制效果差。光整機(jī)的前后張力和軋制力都有提高帶鋼延伸率的功能，但對(duì)于薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼而言，軋制力的控制效果比張力的控制效果要好，因此提高光整機(jī)的延伸率主要靠軋機(jī)壓下來實(shí)現(xiàn)的。寬度方向上帶鋼上下表面的金屬延伸長度不同，可能出現(xiàn)C型翹，即上表面延伸大于下表面延伸時(shí)表現(xiàn)為下C型翹，配輥時(shí)宜采用上小下大的原則，增加下表面的寬度延伸長度，反之上C型翹亦然。光整機(jī)控制板形時(shí)操作工的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)至關(guān)重要：在初投光整機(jī)時(shí)，前后張力一定盡量給小，在可控板形即可，防止因張力過大觀察板形出現(xiàn)偏差；正常投用后，板形出現(xiàn)邊浪時(shí)增加正彎輥力，中浪時(shí)增加負(fù)彎輥力。在可控板形張力下軋制時(shí)，對(duì)于中浪，慢慢加負(fù)彎，直至觀察到帶鋼兩側(cè)有均勻輕微抖動(dòng)時(shí)，回加點(diǎn)正彎，此時(shí)板形為最適當(dāng)；對(duì)于邊浪，調(diào)整過程與此相反。

3.4.2 拉矯機(jī)

四輥光整機(jī)調(diào)整板形有其先天性不足，往往需要拉矯機(jī)配合才能更好地改善板形。針對(duì)鍍鋅機(jī)組拉矯機(jī)的功能，不同使用者見解不同：有主張用一彎一矯的，認(rèn)為另一組彎曲輥和矯直輥可備用；也有投用兩彎一矯的，增加彎曲輥的板形控制效果；對(duì)于希望消除C型翹和L型翹板形缺陷的做法是投用兩彎兩矯。生產(chǎn)中，增加或減少彎曲輥的插入深度，總能在一定程度上解決邊浪或中浪板形缺陷，甚至1/4浪；對(duì)于L型翹，重點(diǎn)調(diào)整1#矯直輥的插入深度，改善長度方向上的翹曲；對(duì)于C型翹，調(diào)整2#矯直輥的插入深度，改善寬度方向上的翹曲；投用一個(gè)彎曲輥時(shí)大的浪形顯得能力不足。薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼生產(chǎn)時(shí)兩彎兩矯的拉矯機(jī)功能是全投用的。成功使用的一組拉矯機(jī)參數(shù)如表1。

表1 拉矯機(jī)控制參數(shù)

4 實(shí)施效果

板形控制是一項(xiàng)綜合技術(shù)，需要理論和實(shí)踐相結(jié)合，先通過檢驗(yàn)識(shí)別板形缺陷，然后根據(jù)表觀板形進(jìn)行在線調(diào)整。對(duì)于檢驗(yàn)人員來說，在張力作用下，薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼經(jīng)拉平后板形幾乎無法辨識(shí)，很容易誤放而產(chǎn)生質(zhì)量異議。經(jīng)過采取上述措施，在輥涂或檢查臺(tái)位置觀察，帶鋼成垂線狀態(tài)，無邊浪、中浪和C型翹；在出口取樣檢查，帶鋼無長度方向上的L翹；終端客戶使用中也無反饋板形不良現(xiàn)象。因此，在板形控制實(shí)踐中本措施是有效的。

5 結(jié)語

薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼板形缺陷多、控制難度大，生產(chǎn)中必須通過先進(jìn)的控制手段和工藝參數(shù)的合理匹配，才能獲得理想的板形。結(jié)合鋼廠鍍鋅的生產(chǎn)實(shí)踐，得出如下板形控制經(jīng)驗(yàn)：

（1）降低熱卷凸度并要求酸軋采用微雙邊浪板形控制。熱卷凸度由原來的40~60 μm調(diào)整到10~30 μm，減小邊部減薄而引起的同板差；微雙邊浪板形控制，浪高小于6 mm，急峻度小于1%。

（2）優(yōu)化薄規(guī)格熱鍍鋅帶鋼的退火工藝，退火溫度控制在680~740℃，爐內(nèi)張力5~8 MPa，爐輥凸度0.7～1.8 mm。

（3）保證出鋅鍋帶鋼板形良好且平直，鍍后冷卻段張力在18~26 MPa范圍，避免過大拉出C型翹或過小出現(xiàn)未拉平，入鋅鍋帶鋼溫度以470~475℃為宜。

（4）光整拉矯的綜合延伸率控制在0.6%~1.4%，光整機(jī)以投壓下為主，拉矯機(jī)以調(diào)整板形為主，結(jié)合在線板形識(shí)別，實(shí)現(xiàn)提高板形質(zhì)量的控制目標(biāo)。