1420脫脂中機組帶鋼挫傷缺陷的分析及控制

童建佳，張春杰，白蛟洋

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司鍍錫事業(yè)部，河北 唐山 063200)

0 前言

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司1420罩退產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，挫傷問題一直困擾著整條產(chǎn)線，國內各大鋼廠也對挫傷缺陷做了很多分析和研究[1-5]。技術攻關小組通過對該缺陷長期跟蹤、現(xiàn)場確認并總結，該產(chǎn)線的缺陷發(fā)生位置主要在脫脂機組，脫脂卷取質量直接影響到平整機開卷時挫傷的產(chǎn)生，而影響脫脂機組鋼卷卷取質量的主要因素是脫脂卷取張力。

脫脂機組的卷取張力過大，會增加下一道工序罩式退火卷發(fā)生粘結率，卷取張力過小，會造成松卷錯層。為了驗證脫脂卷取張力與產(chǎn)線挫傷的相關性，對脫脂卷取張力曲線進行優(yōu)化實驗。

1 挫傷缺陷的主要分類

帶鋼橫向挫傷如圖1所示，挫傷缺陷是冷軋帶鋼卷取和開卷過程比較常見的一種表面質量缺陷，對冷軋帶鋼的成材率有很大的影響[6-11]。1420罩退產(chǎn)線的挫傷缺陷主要表現(xiàn)為，帶鋼表面存在不規(guī)律的區(qū)域性機械損傷，多為上下表面對稱，嚴重時形成穿孔。

圖1 帶鋼橫向挫傷圖

1.1 橫向挫傷

橫向挫傷的帶鋼主要是由開卷機、卷取機以及生產(chǎn)過程中帶鋼的橫向錯動造成的。

如圖1所示，此類挫傷的特點是沿帶鋼卷取張力方向點狀分布，類似橫向劃傷。

1.2 縱向挫傷

縱向挫傷的帶鋼主要是由開卷機、卷取機以及生產(chǎn)過程中帶鋼的縱向錯動造成的。

如圖2所示為帶鋼縱向挫傷圖，此類挫傷的特點是垂直帶鋼卷取張力方向縱向分布，連續(xù)而密集。

圖2 帶鋼縱向挫傷圖

1.3 浪形挫傷

浪形挫傷的帶鋼主要是由浪形導致鋼卷層間堆疊引起的。

如圖3所示為帶鋼浪形挫傷圖，此類挫傷一般與卷取張力方向有一定角度，為肋浪或中浪堆疊后開卷過程層間錯動產(chǎn)生。

圖3 帶鋼浪形挫傷圖

1.4 粘結挫傷

帶鋼的粘結挫傷是由帶鋼層間局部粘結，開卷層錯后導致帶鋼上下表面對稱的機械損傷。

如圖4所示為帶鋼粘結挫傷圖，此類挫傷在自然光下正視可見，有輕微手感，上下表面對稱，嚴重時形成孔洞。

圖4 帶鋼粘結挫傷圖

2 脫脂卷取張力實驗

2.1 挫傷與脫脂卷取質量相關性實驗

為分析挫傷到底與脫脂機組哪些因素有關，攻關小組進行了相關性驗證，共計統(tǒng)計脫脂機組1 600卷鋼數(shù)據(jù)，尋找期間規(guī)律。主要分析因素有：在脫脂進行異物涂抹實驗；增加脫脂EPC響應增益，降低CPC大幅糾偏動作；降低脫脂卷取張力，匹配平整機開卷張力；脫脂劑，加熱罩；脫脂實現(xiàn)T2、T1維持原張力，其余T料均采用恒張力設定；加大脫脂卷取張力,見表1。

表1 挫傷與脫脂機組相關性表

如表1所示，該類挫傷和脫脂機組的卷取質量有關，相關性大的是脫脂卷取張力：采用恒張力設定和加大脫脂卷取張力。

2.2 脫脂卷取張力實驗

對1420罩退產(chǎn)線脫脂機組跟蹤的200卷0.2 mm×927 mm規(guī)格的帶鋼卷進行卷取張力跟蹤測試實驗。如圖5所示為0.2 mm×927 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖，當卷取張力為12 kN，單位張力65 MPa時，100卷帶鋼卷中有100卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達50%；當卷取張力提高到13 kN，單位張力70 MPa時，100卷帶鋼卷中有5卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達2.5%；隨著脫脂卷取張力的增加，該規(guī)格帶鋼卷出現(xiàn)挫傷的數(shù)量明顯減少。

圖5 0.2 mm×927 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖

對1420罩退產(chǎn)線脫脂機組跟蹤的50卷0.38 mm×800 mm規(guī)格的帶鋼卷進行卷取張力跟蹤測試實驗。如圖6所示，當卷取張力為12 kN，單位張力40 MPa時，50卷帶鋼卷中有15卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達30%；當卷取張力提高到15 kN，單位張力50 MPa時，50卷帶鋼卷中有8卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為16%；當卷取張力提高到18 kN，單位張力60 MPa時，50卷帶鋼卷中有2卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為4%；隨著脫脂卷取張力的增加，該規(guī)格帶鋼卷出現(xiàn)挫傷的數(shù)量逐漸減少。

圖6 0.38 mm×800 mm規(guī)格帶鋼卷取張力與挫傷數(shù)量圖

2.3 不同的卷取張力模式

如表2所示，對罩退作業(yè)區(qū)脫脂機組50卷0.38 mm×800 mm規(guī)格的帶鋼卷進行不同卷取張力模式跟蹤測試實驗。當卷取張力為恒定小張力為12 kN時，50卷帶鋼卷中有15卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達30%；當卷取張力為恒定大張力18 kN時，50卷帶鋼卷中有2卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比為4%；當卷取張力模式為U型卷取，即16 kN-12 kN-16 kN(建張后卷取張力設定16 kN，當鋼卷卷取完1/4時，張力緩慢降低到12 kN，當鋼卷卷取完3/4時，卷取張力逐漸增加到16 kN直到卷取完成)時，50卷帶鋼卷中有21卷出現(xiàn)挫傷，挫傷占比高達42%；U型卷取模式下挫傷占比最高，小張力卷取較大張力卷取挫傷占比大很多。

表2 卷取張力模式表

3 脫脂卷取張力的優(yōu)化

由于卷取張力對冷軋帶鋼卷的質量和尺寸精度有最直接的影響，為了實現(xiàn)張力的嚴格控制，對1420脫脂機組冷硬卷的卷取張力進行了優(yōu)化。

3.1 目前脫脂機組的卷取張力

目前脫脂冷硬卷卷取張力設置如圖7所示，鋼卷卷取的前30圈為1.2倍的正常張力，30圈至40圈為1.2倍正常張力降至正常張力的過渡段，40卷之后恒定的正常張力卷取。

圖7 脫脂機組目前卷取張力圖

3.2 酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力

目前酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力設置如圖8所示，鋼卷卷取的開始內徑的Φ610～Φ630 mm的卷取張力為8 kg/mm2，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為8 kg/mm2降至4 kg/mm2的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為4 kg/mm2。

圖8 酸軋供料卷的卷取張力圖

3.3 優(yōu)化后脫脂機組的卷取張力

根據(jù)酸軋產(chǎn)線供料卷的卷取張力設置和目前脫脂機組的卷取張力情況，對脫脂機組的卷取張力進行優(yōu)化如圖9所示，鋼卷卷取的開始內徑的Φ610～Φ630mm的卷取張力為1.5倍的正常張力，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為1.5倍正常張力降至正常張力的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為恒定的正常張力。

圖9 優(yōu)化后脫脂機組的卷取張力圖

3.4 脫脂機組卷取張力優(yōu)化后效果

據(jù)統(tǒng)計，規(guī)格為0.2 mm×927 mm的帶鋼卷相對其它規(guī)格帶鋼是比較容易出現(xiàn)挫傷，因此，對100卷該規(guī)格帶鋼卷進行測試統(tǒng)計。目前，1420罩退產(chǎn)線脫脂機組卷取單位張力為56 MPa，卷曲模式為張力逐漸降低，見表3。

表3 張力優(yōu)化效果表

將脫脂機組的單位卷取張力增加約20%，卷曲模式不變，統(tǒng)計該規(guī)格鋼種經(jīng)對比后發(fā)現(xiàn)，挫傷占比由65%降至45%。

由于卷取單位張力增加，造成退火爐機組退火后的鋼卷內圈粘結缺陷增多，故改變卷曲模式為恒張力卷取，將恒定單位張力平均值增加為63.9 MPa，此時發(fā)現(xiàn)挫傷缺陷有降低趨勢，之后將恒定單位張力再次增加至68.5 MPa，挫傷占比降至37%。

4 結論

本文介紹了該產(chǎn)線上常見的四種挫傷缺陷以及它們的成因和特點，做了相關跟蹤實驗驗證，得出結論。

(1)對于普通鋼卷，卷取的開始內徑的Φ610～Φ630 mm的卷取張力為1.5倍的正常張力，Φ630～Φ875 mm的卷取張力為1.5倍正常張力降至正常張力的過渡段，Φ875 mm之后卷取張力為恒定的正常張力。

(2)對于普通鋼卷，增加脫脂機組的正常卷取張力后挫傷缺陷數(shù)明顯減少，但脫脂卷取張力過大會增加鋼卷內圈在罩式退火爐粘結缺陷的數(shù)量。

(3)在U型卷取、小張力卷取和大張力卷取模式相比，大張力卷取卷取優(yōu)于前兩種卷取模式，有效降低挫傷缺陷的占比率。

(4)對于薄規(guī)格0.2 mm×927 mm以及和該規(guī)格相近的帶鋼卷，改為恒定張力卷取，有效降低挫傷缺陷的占比率。