熱鍍鋅退火爐帶鋼瓢曲問題與控制措施

錢 鑫，王弘揚，李志慶

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

隨著用戶對產品質量要求的不斷提高，熱鍍鋅產品向薄、寬方向發展。因此，隨著寬厚比不斷增大，帶鋼在退火爐內產生瓢曲的風險也相應增加。馬鋼冷軋總廠4#鍍鋅線引進比利時CMI 公司的技術，采用立式連續退火爐對冷軋帶鋼進行連續退火。該鍍鋅線因生產薄寬規格的IF 鋼多次出現瓢曲，嚴重影響產線的穩定順行、訂單兌現。為此，對該問題進行分析和試驗，探索該問題產生的根源，并采取對應的措施予以控制。

1 4#鍍鋅線立式退火爐特點

鍍鋅線立式退火爐具有占地面積小、機組速度高和產量高等特點，帶鋼被爐輥、張力輥牽引，從爐子下部到上部，經過轉向輥，再由下部到上部反復運行，每個行程稱作一個道次[1]。圖1為4#鍍鋅線退火爐內部結構示意圖。

圖1 立式退火爐示意圖

立式退火爐的具體工藝參數見表1。該鍍鋅線采用美鋼聯法熱鍍鋅工藝，預熱段借助于經過熱交換器預熱的N2、H2保護氣體，噴吹帶鋼進行加熱，在加熱段爐室內，根據預設定的加熱曲線，將處于保護氣體氣氛中的帶鋼靠輻射管進行加熱，帶鋼在均熱室被加熱后保溫，根據加熱曲線控制保溫時間，從均熱室出來的帶鋼，被安裝在噴射冷卻段的冷卻器逐步冷卻到所規定的溫度。噴射冷卻風機由交流變速電機驅動，借助于噴吹管中的N2、H2保護氣體，對帶鋼進行最后冷卻。

表1 立式退火爐的具體工藝參數

2 帶鋼瓢曲問題的分析

引起爐內帶鋼產生瓢曲的主要因素有：（1）由于帶鋼溫度分布不均勻；（2）靜態張力作用下，爐輥凸度在帶鋼寬度方向上產生的壓縮力；（3）凸度輥轉動作用所產生的自糾偏力對帶鋼的擠壓作用[2]。另外根據帶鋼在爐內產生瓢曲的位置，可分為熱瓢曲及冷瓢曲，熱瓢曲主要產生在加熱段產生，缺陷變形褶皺程度大，冷瓢曲主要在冷卻段產生，帶鋼變形程度小，該兩種瓢曲均是溫度分布不均勻，導致帶鋼在板寬方向受力不均。

4#鍍鋅線生產薄寬規格的IF 帶鋼，在立式退火爐中多次出現瓢曲，瓢曲形貌為斜長單八字形，位置在帶鋼中部，具有一定的周期性，約為6～8 m 出現一次，并且帶鋼變形程度小，與熱瓢曲形貌明顯不符，從形貌上判斷4#鍍鋅線出現的瓢曲為冷瓢曲。

3 帶鋼瓢曲缺陷控制措施

為改善帶鋼冷瓢曲缺陷，主要考慮從以下幾個路徑進行試驗，予以改善。

圖2 瓢曲形貌

（1）計劃安排：針對有瓢曲風險的帶鋼，合理排產，合理過渡，杜絕窄變寬過渡，降低帶鋼溫度波動范圍，降低瓢曲風險。

（2）張力優化：降低爐內張力，加熱段、均熱段及快冷段張力在二級設定值基礎上降低10%，降低張力波動引起的帶鋼板寬方向的受力不均。

（3）優化加熱段加熱模式：合理降低加熱段前區溫度，加熱段采用前低后高的加熱模式與防瓢曲模式疊加試用，充分利用加熱段長度，實現溫度梯度緩慢上升，降低溫度驟升帶來的瓢曲風險。

（4）優化均熱段控制模式：均熱段補償溫度設置最低，基本上將均熱段變為緩冷段，帶鋼從入SF段到出均熱段溫度降低30 ℃左右。

（5）優化冷卻段控制模式：電加熱器全部投用，尤其是冷卻段爐輥附近的電加熱器，有利于減少爐輥與帶鋼的溫差，同時將冷卻風機轉速調至手動，并降低其轉速。

電加熱器位置見圖3。

圖3 電加熱器位置

通過以上方法，瓢曲缺陷得到較大改善，經過試驗總結，確認該類瓢曲為冷瓢曲，即在冷卻段由于冷卻速率過快或者冷卻不均導致帶鋼板寬方向受力不均產生瓢曲。

在試驗中，單獨對終冷段風機進行調節。

（1）0.4 mm 厚度、1 250 mm 寬度規格帶鋼溫度至750 ℃后，運行一段時間爐溫穩定后，終冷段風機全開，自動模式下功率從10%提至20%出現瓢曲，后改為手動10%，瓢曲消失。

（2）0.4 mm 厚度、1 219 mm 寬度規格規格溫度提至754 ℃，終冷段風機正常運行至17%，帶鋼中部有輕微的瓢曲印，風機關閉后好轉。

通過對風機轉速及擋板開閉進行調節控制，基本確定由于冷卻速率過快或者冷卻不均產生瓢曲。

4 結束語

4#鍍鋅線由于冷卻速率過快或者冷卻不均勻造成帶鋼溫度不均勻，產生冷瓢曲。由于冷卻段爐輥均不是凸度輥，產生缺陷形貌也呈斜長單八字形。通過降低冷卻速率，使得帶鋼在爐內緩慢降溫，改善快速冷卻帶來的帶鋼受力不均現象，可以有效地改善冷瓢曲缺陷。