改進熱軋低碳帶卷頭尾除鱗質量的措施

摘要：文章針對唐鋼1700生產線生產SPHC、TXHC過程中出現的頭尾除鱗不凈問題，分析了造成熱軋低碳帶卷頭尾除鱗不凈的原因，并結合唐鋼1700生產線實際情況采取了相應的措施，改善了帶卷頭尾除鱗質量。

關鍵詞：除鱗；帶卷頭尾；氧化鐵皮

中圖分類號：TG335.11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0097-02

隨著冷軋料、以熱帶冷產品比例的增大，以及用戶對熱軋產品表面質量要求的提高，提高除鱗質量、保持除鱗效果的穩定性成了所有熱軋帶鋼生產廠面臨的共同課題。雖然熱軋帶鋼氧化鐵皮形成機理較為簡單，但影響氧化鐵皮結構、氧化鐵皮與基體的粘著力、除鱗系統打擊力的因素頗多，任何一種因素的變化都有可能造成除鱗不凈并產生氧化鐵皮壓入缺陷。因外擾因素較多，除鱗效果也成了熱軋生產過程中最不容易控制的因素。唐鋼1700生產線自2005年12月投產以來，圍繞除鱗質量曾展開過一系列攻關并取得了一定效果，但熱軋板卷尤其是熱軋低碳帶卷除鱗不凈問題并未得到根本解決，且經常發生因帶卷頭尾除鱗不凈造成冷軋料及以熱帶冷產品TXHC無法正常組織生產，給企業本身及下游用戶造成了巨大的影響。因此圍繞熱軋帶卷頭尾除鱗不凈的攻關再一次展開，本文介紹了圍繞改善熱軋低碳帶卷頭尾除鱗質量所做的工作。

1 唐鋼1700生產線除鱗系統特點

唐鋼1700生產線設有3個除鱗點：爐后除鱗機HSB、粗軋前除鱗機RSB和精軋前除鱗機FSB。3個除鱗點設定除鱗壓力18 MPa，其中爐后除鱗機HSB和粗軋前除鱗機RSB共用一個除鱗泵。為保證除鱗壓力的穩定，爐后及粗軋前除鱗系統設有蓄能水罐及氣罐，爐后除鱗機HSB和粗軋前除鱗機RSB的除鱗集管高度固定。精軋除鱗泵由一臺高壓變頻電機傳動，壓力的保持依靠電機升速來完成。為保證不同厚度中間坯的除鱗效果，精軋除鱗機的上水梁可通過液壓缸實現除鱗水梁旋轉進而改變水嘴傾斜角度，以保證除鱗水嘴距中間坯上表面的距離為設定值。

2 缺陷帶卷氧化鐵皮壓入的分布規律

近期在唐鋼1700生產線生產的SPHC、TXHC部分帶卷，在冷軋廠酸洗、熱軋廠平整車間平整時，發現的氧化鐵皮壓入缺陷有如下規律：

①帶卷的頭、尾部有氧化鐵皮壓入缺陷，帶卷中間部分基本正常。

②從發生氧化鐵皮壓入的缺陷沿帶卷縱向分布的規律看，帶卷的尾部產生氧化鐵皮壓入的板帶長度較長，約占整個帶卷長度的5%～10%，頭部產生氧化鐵皮壓入的板帶長度相對較短，僅占整個帶卷長度的2.5%～5%。產生頭部氧化鐵皮壓入的帶卷比例較尾部產生氧化鐵皮壓入的帶卷要小。

③從氧化鐵皮沿寬度方向的位置看，氧化鐵皮壓入并非沿整個板帶寬度方向上均勻分布，而是呈條狀、點狀不連續分布且在寬度方向上的位置不固定。

④頭尾發生的氧化鐵皮壓入缺陷多出現在帶鋼的上表面（同時也是鑄坯的下表面），下表面發生的較少。

3 頭尾除鱗不凈的原因分析

針對以上缺陷分布的規律，主要從以下幾方面查找造成低碳鋼帶卷頭、尾除鱗不凈的原因。

3.1 出鋼節奏控制的影響

由于唐鋼1700線爐后除鱗機HSB和粗軋前除鱗機RSB共用一個除鱗泵系統，生產過程中如出鋼節奏控制不好，經常發生HSB、RSB兩點同時除鱗，影響鑄坯頭部及粗軋第5道次軋件尾部的除鱗效果，如圖1所示。

3.2 精軋除鱗噴射時序控制的影響

頭部除鱗水噴射時序偏晚、尾部關閉較早均有可能造成帶卷頭尾除鱗不凈。而精軋除鱗機FSB由于不設蓄勢能罐，達到設定壓力僅靠泵的加速完成，因此頭部噴射時序控制顯得尤為關鍵，噴射時序控制必須保證在中間坯頭部開始除鱗前泵已經加速到設定值，而不是僅僅保證中間坯頭部能夠處于除鱗狀態。生產中經常發生中間坯頭部開始除鱗時的壓力僅有13～14 MPa，遠低于設定值18 MPa。正確的噴射時序控制是保證頭尾除鱗質量的一個重要因素。

3.3 鑄坯頭尾溫度控制的影響

唐鋼1700線在生產熱軋低碳鋼時經常采用熱卷箱成卷模式。實際生產時發現在采用熱卷箱成卷模式時，熱卷箱開卷后的中間坯尾部溫度較頭部溫度偏高30～50 ℃左右，中間坯尾部的精軋入口溫度經常處于1 050～1 060 ℃范圍，高于通常認為的氧化鐵皮的熔點1 030 ℃。軋件溫度高于此溫度時氧化鐵皮處于熔化或半熔化狀態，與基體的附著力增加，惡化了氧化鐵皮的去除性。再加上位于卷眼部分的中間坯處在高溫環境下的時間較頭部長，次生氧化鐵皮的生成量較先行軋制的頭部要多。因此，在處于同等的除鱗環境下，中間坯尾部的除鱗效果必然要降低。

采用成卷模式生產熱軋低碳帶卷時，帶卷尾部發生氧化鐵皮壓入的幾率要高于直通模式。此外，造成中間坯尾部溫度較高的另一原因是鑄坯在爐內加熱時鑄坯頭部一側爐膛溫度較高，而同側的熱電偶反饋溫度偏低、檢測偏差過大，誤導了燒火工的操作，致使鑄坯頭部溫度明顯高于其他部位。

3.4 精軋除鱗機上水梁高度及中間坯頭尾板形的影響

唐鋼1700線精軋除鱗上水梁可通過液壓缸旋轉角度來調整上水梁噴嘴與中間坯上表面的距離，確保在中間坯厚度發生變化時兩者之間的距離保持設定距離100 mm。上水梁高度調節范圍為15～27.7°。實際生產中，由于水梁距離板面距離較低且無法實時檢測上水梁的實際距離，當上水梁高度因外界因素（如軋件頭部翹頭過大頂上水梁、精軋堆鋼回卷時軋件刮碰上水梁等）發生變化時，往往會因上水梁角度的變化而影響除鱗水射流在軋件上表面的噴射寬度及打擊力。圖2為厚度為35 mm的中間坯、上水梁高度為18°時的打擊測試效果，可以看出，雖然打擊痕跡清晰、扭轉角度合適但射流重疊量明顯偏小，個別射流之間出現打擊盲區。

3.5 熱卷箱成卷模式的影響

采用熱卷箱成卷模式軋制時，中間坯頭尾部的平直度與采用直通模式時顯著不同。板形不良的中間坯頭、尾部在經過精軋除鱗機時與水梁的距離發生了變化，影響軋件頭尾部的除鱗效果。如果再加上水梁高度過低、射流之間的重疊量偏小以及處于卷眼部分的軋件溫度偏高等因素的影響，頭尾部的除鱗效果尤其是尾部上表面的除鱗效果將更加難以保證，發生氧化鐵皮壓入的概率將大大增加。

3.6 不合理的加熱制度的影響

加熱爐的第一加熱段采用轉爐+高爐混合煤氣，第二加熱段及均熱段采用高爐煤氣。由于轉爐煤氣和高爐煤氣的成本差價較大，為降低成本，關閉了第一加熱段的燒嘴。為保證出鋼溫度，人為提高了第二加熱段及均熱段的爐膛溫度，錯誤的加熱制度影響了鑄坯加熱的均勻性。

4 所采取的措施

①范出鋼節奏控制。通過規范出鋼節奏控制，避免了由于出鋼節奏控制不當而出現爐后除鱗機與粗軋除鱗機兩點同時除鱗的現象。

②規調整除鱗噴射時序。爐后及粗軋噴射時序控制穩定而合理，蓄勢能罐一般能保證頭尾除鱗壓力滿足工藝要求，因時序控制及除鱗壓力造成頭尾除鱗不凈的可能性極小。

③制定合理規范的加熱制度。針對中間坯尾部部分溫度偏高現象，調整與其對應鑄坯頭部一側的加熱溫度。提高了加熱爐第一加熱段的爐膛溫度并適當降低了均熱鍛的爐膛溫度，改善了氧化鐵皮的結構，使氧化鐵皮的去除性提高。重新制定了短時間臨時換輥或停車、長時間保溫待軋等特殊情況下的加熱制度，根據待軋時間長短適當調整爐膛各段尤其是第二加熱段及均熱段的爐膛溫度，避免因鑄坯處于長時間高溫狀態對除鱗效果造成的惡劣影響。

④調整精軋除鱗機上水梁的高度。唐鋼1700線生產冷軋原料及TXHC時，中間坯厚度一般常用35 mm，為便于模型自學習及軋制的穩定很少調整中間坯厚度。針對打擊測試射流重疊量偏小、中間坯頭尾板形不平特點，經計算將精軋除鱗上水梁高度由18°調整為23.7°并重新做了打擊測試，結果從圖3可以看出水梁高度調整后，射流重疊量明顯增加。對調整精軋除鱗上水梁高度后生產的冷軋原料轉序至平整車間開卷檢查，頭尾未見氧化鐵皮壓入，軋件頭尾除鱗質量明顯改善。

⑤規范除鱗水嘴檢查更換制度及打擊測試制度。針對除鱗水水質較差、懸浮物較多的特點，制定了詳細的除鱗水嘴檢查及更換制度，避免了除鱗水嘴堵塞、老化對除鱗效果造成的影響。通過制定除鱗打擊測試制度，避免除鱗上水梁角度、水嘴角度變化對除鱗效果產生的不利影響。

5 結 論

①合理的除鱗噴射時序及出鋼節奏控制是保證帶鋼頭尾除鱗效果的前提。

②加熱制度是否合理尤其是鑄坯頭、尾部的加熱溫度控制是影響頭、尾部氧化鐵皮去除效果的關鍵因素。使用熱卷箱成卷模式時，應尤其注意處在卷眼部分中間坯所對應的鑄坯頭部的加熱溫度。

③使用熱卷箱成卷模式時，由于開卷設備的影響，開卷后的中間坯板形不良，當精軋除鱗上水梁高度較低、除鱗射流重疊量較小時，更加容易在頭尾凹凸不平部位出現打擊盲區，造成帶鋼頭尾尤其是處于高溫時間較長的尾部的局部除鱗不凈。采用熱卷箱直通模式時，軋件頭尾部的板形較平，較成卷軋制模式頭尾部的除鱗效果更佳。

④當精軋除鱗上水梁高度無法實時監控且出現頭尾除鱗不凈時，可通過打擊測試檢測除鱗水嘴狀態，當射流重疊量較小時必須重新調整上水梁高度。

⑤除鱗機構狀態的穩定是確保除鱗質量的基礎，應嚴格加強除鱗機構的檢查與維護。

參考文獻：

[1] 薛念福，李里，陳繼林，等.攀鋼熱軋板卷除鱗技術研究[A].中國金屬學會2003中國鋼鐵年會論文集[C].北京：冶金工業出版社，2003.