唐鋼2050熱軋線卷形缺陷產生原因及改善措施

霍建生，吳玉霄，張欣覿

（河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北 063000）

0 引言

熱軋卷卷形缺陷是影響一檢合格率判定的重要因素。熱軋卷產生卷形缺陷后必須采取相應措施進行處理，這不但會造成噸鋼成本的增加，還會影響成品交貨時間，更重要的是會對下游工序生產穩定性帶來一定影響。唐鋼2050 熱軋線于2020 年9月份正式投產，全線由SMS設計，并采用了TMEIC電控系統，加熱爐采用高爐煤氣雙蓄熱加熱，粗軋前采用定寬壓力機，粗軋立輥采用SSC 短行程+AWC 自動寬度控制技術，精軋全部采用全液壓壓下和AGC系統，層冷采用層流超快冷及加密冷卻技術，卷取采取全液壓助卷輥卷取機，其中3 號卷取機為強力卷取機。熱軋線產品規格為900～1900mm×1.2～25.4mm，側重生產高檔、優質冷軋原料帶鋼，如高檔汽車寬幅面板；同時生產寬厚規格、高強度的熱軋商品材，如管線鋼、機械板等。2050熱軋線投產以來各種卷形缺陷均有出現，并且隨著鋼種種類的增加，卷形缺陷的比例逐漸增大，其中塔型、層錯和扁卷三種缺陷的數量尤為突出。個別月份塔型和層錯缺陷比例高達0.89%，并且呈上升趨勢。

針對2050 熱軋卷卷形缺陷問題，唐鋼新區熱軋事業部專門成立了攻關團隊。本文結合生產實際分析、研究了熱軋卷卷形缺陷產生的原因，有針對性地制定了卷形質量改善措施，并對卷形質量改善效果進行了總結。

1 卷形缺陷及產生原因

1.1 塔形缺陷及產生原因

熱軋卷塔形缺陷分為內塔缺陷和外塔缺陷（見圖1）。缺陷主要產生原因是熱軋帶鋼頭尾鐮刀彎較大或者頭尾中心線偏差過大[1]。塔形缺陷不僅會在鋼卷下線、吊運作業過程中增加邊部吊傷的風險，還會對下游工序的正常生產帶來嚴重影響。外塔缺陷和輕微內塔缺陷可采取人工火切切除方式進行處理；對于嚴重內塔缺陷，為保證卷徑符合出廠標準只能采取重卷切除處理。這不僅會降低成品鋼卷的成材率，還會增加人為工作量、降低生產效率。

熱軋卷塔形缺陷主要發生在鋼卷頭尾部分。為防止帶鋼撞擊側導板造成堆鋼和降低對側導板的磨損，在一級程序中設定夾送輥咬鋼之前，側導板開口度為帶鋼寬度加多個短行程總共150mm 的補償值；并且帶鋼尾部在距夾送輥一定距離時，側導板開口度為帶鋼寬度加90mm 的補償值，其余階段帶鋼與側導板是相互接觸的。所以在帶鋼頭尾卷取過程中，卷取側導板是不參與卷形控制的，也就無法對卷形進行修正，所以帶鋼自身鐮刀彎對塔型缺陷影響很大。

通過大量現場觀察結果和數據分析可以確認：帶鋼在粗軋區域產生的頭尾鐮刀彎是導致熱軋卷出現塔型缺陷的主要原因，而粗軋區域的鐮刀彎主要受板坯出鋼位置影響，另外粗軋區域的側導板精度偏差過大也會造成中間坯側彎過大；其次卷取機助卷輥與卸卷小車托輥水平度偏差過大也會對塔型缺陷的產生帶來影響。

1.2 層錯缺陷及產生原因

層錯缺陷是鋼卷層與層之間參差不齊（見圖2），主要在高強鋼和厚規格帶鋼卷取過程中產生。層錯缺陷不僅會影響熱軋帶卷外觀質量，還會對帶卷噴號造成困難。輕微層錯可通過平整機進行重卷處理，嚴重層錯鋼卷只能按廢品處理。

圖2 層錯缺陷

層錯缺陷產生的原因是鋼帶經冷卻后產生較大的殘余應力，尤其是在精軋拋鋼后，鋼帶處于失張狀態，卷取過程中鋼帶中心線會在軋制中心線兩側左右擺動，從而產生層錯[2]。在熱成型鋼和冷軋高強雙相鋼等高強鋼生產過程中，精軋末機架拋鋼后層錯缺陷出現比例很高。另外夾送輥壓力波動大或者兩側壓力偏差過大，以及側導板運行過程中存在框量也會造成層錯缺陷。

1.3 扁卷缺陷及產生原因

扁卷缺陷指的是鋼卷縱向內徑與橫向內徑偏差大于40mm，通常表現是橫向內徑要明顯大于縱向內徑（見圖3），并且由于縱向內徑過小無法在下游工序中使用，必須進行重卷處理。

圖3 扁卷缺陷

扁卷缺陷通常發生在高碳鋼、雙相鋼和熱成型結構鋼等鋼種生產過程中，產生原因是帶鋼卷取結束后，在冷卻過程中會發生相變，帶鋼晶體體積發生變化，從而導致鋼卷層與層之間產生縫隙，在鋼卷重力作用下產生扁卷缺陷。其次薄規格（h≤3.0mm）大梁鋼、耐候鋼等鋼種也容易產生扁卷缺陷，主要原因是帶鋼自身強度比較大，當卷取張力設定偏小時，卷層間隙過大，同樣在重力作用下產生扁卷缺陷。

2 卷形缺陷控制措施

2.1 塔型缺陷控制措施

2.1.1 優化加熱爐出鋼程序

通過跟蹤發現板坯出爐位置偏工作側時，會造成板坯出定寬機后出現鼓肚朝向驅動側的鐮刀彎（見圖4），這個鐮刀彎經過粗軋軋制后會擴大。因此，加熱爐作業區要經常測量并調整出鋼臂精度，結合現場實際優化出鋼程序，使不同規格板坯的出鋼位置能夠保持一致；同時粗軋區域在輥道中心線上采取掛線方法測量并標定定寬機錘頭以及側導板，保證側導板對中度偏差在3mm以內。通過采取以上措施，目前在減寬量小于100mm 的情況下，粗軋區域鐮刀彎可以完全控制。

圖4 中間坯

2.1.2 提高卷取設備功能精度

（1）每月對卷取助卷輥與芯軸平行度和卸卷小車托輥水平度進行測量，其中助卷輥與芯軸平行度可用壓鉛法進行測量，而卸卷小車托輥水平度主要用激光水準儀進行測量，要求助卷輥與芯軸平行度以及卸卷小車水平度均在0.5mm/m 以內，精度超差時要立即更換相關備件。

（2）每次更換側導板以及助卷輥時都要對設備精度進行測量，并調整至符合精度要求的范圍之內。卷取機側導板精度、對中度和平行度要控制在5mm以內，助卷輥水平度偏差要控制在1mm/m以內。

2.1.3 加強各工序操作人員溝通

為了更有效的減少外塔缺陷，還需要各個工序操作人員的相互溝通，當粗軋出口有輕微鐮刀彎或者卷取區域發現鋼卷外圈向單側溢出較多時，應及時通知精軋調整工作輥水平值。

2.2 層錯缺陷控制措施

為了改善層錯缺陷，我們從主要從夾送輥設備精度和卷取張力以及夾送輥壓力設定方面進行攻關。

2.2.1 優化卷取夾送輥輥型

由于夾送輥在機使用時間較長，因此在夾送輥上機之前必須對夾送輥狀態進行多次確認，要求夾送輥不圓度小于0.03mm，并且表面光滑。除此之外還要對夾送輥硬度進行測量，要求每隔400mm取一個點總共取五個點進行硬度測量，每個點的硬度測量五次后取其平均值作為該點硬度，要求各個點的硬度值均在50-55HRC 之間方可允許上機安裝。夾送輥安裝時必須保證下輥水平度控制在0.1mm/m 以內，并且將軸承座以及軸承間的油污清理干凈。夾送輥安裝完成后要立即對夾送輥進行剛度測試，在正常使用過程中還要對夾送輥進行壓靠實驗，便于對夾送輥實際在機狀態進行評價。根據對大量夾送輥磨前曲線的數據跟蹤，我們重新設計了夾送輥凸度曲線，在保證夾送輥正常使用狀態下可大幅度增加夾送輥使用周期。夾送輥輥型如圖5所示。

圖5 夾送輥輥型

2.2.2 優化卷取張力和夾送輥壓力

設定合理的卷取張力和夾送輥壓力對改善層錯缺陷也有很大幫助。因此在生產層錯缺陷較多鋼種時，需在現場根據實際生產情況對卷取機芯軸張力參數進行調整，調整有效后要在模型中將參數進行固化。經過大量參數修正之后，我們發現投入溜槽壓力控制功能會對層錯缺陷改善起到很大作用。

2.3 扁卷缺陷控制措施

扁卷缺陷屬于鋼種特性，無法完全消除，只能降低扁卷程度，使鋼卷內徑滿足下游工序使用要求。為了降低扁卷程度我們采取了增加芯軸張力、增加鋼卷在芯軸的駐留時間、減少芯軸漲徑圈數以及設置合理的熱軋卷碼放要求等措施。

（1）增加芯軸張力可增加鋼卷層與層之間的密實度，降低鋼卷相變之后產生的層間間隙。

（2）增加芯軸停留時間可讓鋼卷相變過程在芯軸處發生，也可以降低鋼卷相變之后產生的層間間隙，同時減輕重力作用下的影響。

（3）減少芯軸漲徑圈數可增大鋼卷本身內徑，從而使鋼卷相變扁卷后的內徑仍可滿足冷軋使用要求。

（4）對于易扁鋼卷，要求鋼卷下線碼放時只能單層碼放，鋼卷上方嚴禁再碼放鋼卷并且碼放位置要遠離通風口，以降低扁卷缺陷產生的幾率。

3 改善效果

針對唐鋼2050 熱軋線塔型、層錯和扁卷缺陷，卷形缺陷攻關團隊通過梳理設備精度管理要求并調整設備精度、優化生產工藝參數、加強員工能力培訓等措施，將塔型和層錯缺陷一檢待判比例大幅度穩定降低（見圖6）；并且鋼卷扁卷程度得到有效改善，連續三月未出現因扁卷缺陷造成鋼卷降判的事件發生。

圖6 卷形缺陷一檢待判比例

4 結語

通過對唐鋼2050 熱軋線卷形缺陷的分析、研究和攻關，2050 熱軋卷塔型、層錯和扁卷缺陷比例得到了有效控制，達到了攻關的目的，并積取了有益的借鑒和經驗。

（1）設備功能精度是保證卷形質量的重要因素，設置合理的檢查頻次與精度要求會有效避免卷形缺陷的產生。

（2）工藝參數要根據現場設備狀態進行不斷調整，通過不斷優化各項工藝參數（芯軸張力、夾送輥壓力、側導板壓力等）來改善因設備老化原因造成的卷形缺陷。

（3）各個工序的溝通與協作也會對卷形改善起到重大作用，所以在日常工作中要不斷強化各個工序操作人員的質量意識與協作意識。