邯鋼1650高強連退機組工藝技術吸收及改進

宋 哲

（河鋼集團邯鋼公司公司辦公室，河北 邯鄲 056000）

引言

邯鋼西區冷軋廠新建了一條1650高強連退線。該生產線采用引進的德國和比利時等國外知名公司的最先進工藝技術和裝備，產品定位為高強鋼，涵蓋98%以上汽車用板規格。機組自投產以來，由于職工的操作技術不熟練，工藝控制參數也不盡合理，導致生產中出現了焊縫質量不佳、退火爐溫度控制不標準、張力參數不合理等質量問題。為此，連退車間組織了一系列技術攻關，通過優化焊機工藝參數、優化退火曲線等方式，提高了產品質量和機組生產效率。使邯鋼成為僅次于寶鋼的全國第二家可以批量生產超高強的汽車板供應廠家。

1 高強連退機組設備組成和技術特點

連退機組是利用連續退火爐，將清洗、退火、平整、精整等工序結合在一起，實現連續式生產各種規格高品質帶鋼的機組設備。機組工藝設備組成主要包括入口段、工藝段和出口段。可生產出HSS、HSLA、DDQ等產品。連退機組作為自動化、連續性生產設備，使用了很多新的技術[1]：

1）焊接技術。連退機組采用窄搭接焊接技術，通過適當的電流將帶鋼材料熔化焊接在一起，以保證機組生產的連續性。窄搭接主要采用了焊縫質量監視、帶鋼糾偏、搭接量補償等自動化技術。其中焊縫質量監視系統可對焊接時的電流參數進行實時監視診斷和記錄。當焊接參數出現異常時，系統自動診斷并立刻報警。使操作人員可以及時對焊接參數進行調整或是對設備問題進行檢修，從而減少重焊率和斷帶率。帶鋼糾偏系統采用平行度調整裝置（PAD），分別布置于焊機前后，用于對帶鋼傾斜量的檢測和對帶頭帶尾平行度的調整。在帶鋼兩側每對PAD均有一套監測裝置和夾鉗，通過夾鉗的移動來消除帶鋼的傾斜現象，使帶鋼前后中心線與機組中心線重合。搭接量補償技術主要用于對焊接時焊點部位搭接量變化的補償，以保證搭接量，使帶頭帶尾焊接平齊。為提高焊接質量，焊機還采用了焊前刷和焊后碾壓技術。

2）電解清洗技術。冷軋后的帶鋼表面總是會殘留一些鐵粉、軋制油等雜質，如果不清洗干凈則會影響到后續工段帶鋼表面的加工質量。冷軋后帶鋼表面殘留的雜質物其總量一般可高達300~600 mg/m2。通過電解清洗后，可使帶鋼表面的殘留物降低至20 mg/m2以下。完整的電解清洗過程包括預清洗、電解清洗、漂洗和烘干等工序，其中的核心工序為電解清洗。電解清洗的機理是利用堿液噴淋和刷洗相結合的辦法，分解帶鋼表面油污，使之形成可溶于水和更容易被清除的肥皂和甘油。利用電解的方式在帶鋼表面析出氧氣泡和氫氣，破壞油膜帶走油脂。在堿液噴淋和刷洗的過程中，會不可避免地產生泡沫；而泡沫過多并溢出槽外的話，則會造成環境污染和影響脫脂效果，因此要進行消泡。

3）連續退火爐技術。連續退火爐主要采用了爐溫控制系統，可對帶鋼溫度、爐室溫度等溫度參數進行在線監測，并通過溫控系統對各溫度指標進行自動控制和調節。爐內和爐前設有CPC糾偏、爐輥輥型自動對中、保護氣體系統、張力補償裝置等，可自動對帶鋼偏移、爐內氣氛、爐內帶鋼張力等進行調整，從而保證退火爐安全加熱和帶鋼平穩運行，避免爐內斷帶。

4）平整拉矯技術。主要是利用平整機和拉矯機對帶鋼的平直度進行調整，目的在于消除帶鋼退火后出現的屈服平臺以及因此帶來的滑移線。為了提高平整效果，機組配備了一套液壓伺服控制系統，能有效提高平整帶鋼的板形質量和尺寸精度。平整機配置了張力輥和測量輥用于對帶鋼張力進行測量和調整，以避免張力波動和改善帶鋼高速運行的穩定性。拉矯機通過交替彎曲對帶鋼進行矯直，起到防止帶鋼橫向彎曲和改善帶鋼平直度的作用。

5）圓盤剪。圓盤剪的作用是將長規格帶鋼按照一定的尺寸要求進行剪切，以使其便于卷曲。圓盤剪是保證帶鋼邊部質量和寬度尺寸的重要設備，由上下垂直錯位的兩片圓形刀片組合而成。圓盤剪的各個驅動部位采用具有良好硬度、精度的滾珠絲桿和軸承，能夠非常精確地對剪切過程中的側隙和重疊量進行微調，從而獲得最佳的切邊效果。

6）靜電涂油。靜電涂油設備主要用來向帶鋼上下表面涂抹防銹油。其具有較高的操作精度，可調節涂油量在0.1~3 g/m2，精度誤差不大于10%。設備由供油系統、高壓靜電源、操作臺以及電控系統組成。通過高壓靜電場使帶有負電荷的油液霧化，并吸附在帶鋼表面形成薄的油膜。

2 高強連退機組生產中存在的問題

1）焊縫質量不佳。受高強鋼合金含量高、硬度大等物理特性的影響，高強鋼板材之間不易焊接，焊接成功率較低，焊接質量不容易控制，焊點間容易出現開焊等問題。因而制約了連退生產線的穩定生產[2]。

2）爐內溫度控制不標準。退火曲線不完善，對鋼材內部成分產生影響，造成產品性能波動較大。

3）爐內張力過大。為了控制和改善板形，需要可通過給定適當的張力來消除不良的板形缺陷，使帶鋼在寬度方向上各個縱向纖維的長度區域一致，從而減輕和消除浪形。所以，爐內張力不宜過大，否則帶鋼容易發生熱瓢曲或是褶皺，嚴重時甚至發生斷帶。

4）平整張力控制不合理。工作輥凸度選用不合理，拉矯機板型控制不科學等，導致水淬生產時板型不能達到用戶要求。

5）連退過程中橫斷面冷卻不均勻的影響。理想狀態下，帶鋼冷卻時在寬度方向上的溫度最好是保持一致的，這樣可避免新的應力的產生。但是事實上，受帶鋼加熱或冷卻過程中邊緣熱效應的影響，帶鋼中心部位與邊部的冷卻總是不均勻的。在這種不均勻的加熱或是冷卻作用下，帶鋼會在原有殘余應力基礎上疊加新的不均勻熱應力，并使帶鋼在寬度方向上產生更大的不均勻的應力分布，導致更嚴重的板形缺陷。

3 高強連退機組生產技術方案的改進措施

1）優化焊機工藝參數。焊接質量的好壞直接影響到生產節奏和生產線的穩定運行。高強連退生產普遍采用窄搭接焊接，影響焊接質量的因素包括焊接壓力、焊接速度、焊接電流、搭接量、補償量。焊縫要求開裂處不在焊縫上，或者是開裂處與焊縫呈現垂直的狀態。焊接時發現，如果采用普板焊接參數的話，由于焊接熱量不足，帶鋼焊接處并沒有徹底熔化，焊點容易開焊；而且操作側、驅動側兩側月牙都沿焊縫開裂。結合高強鋼焊接困難的實際情況，我們對影響焊接質量的各個因素進行了參數調整和實驗，以0.5 kA個電流為一單位，依次提高焊接焊接電流。當焊接電流為16 kA時，焊縫處帶鋼熔接效果非常好，而且沒有表現出有焊縫焊穿的現象，故暫且不對焊接速度進行調節。為解決兩側月牙都沿焊縫開裂問題，以0.5 kg個壓力為一單位，依次提高焊接焊接壓力。當焊接壓力為16.5 kg時，操作側月牙不再沿焊縫處開裂。此外，對于高強鋼不易焊接的難題，還可采用在焊縫處用普板過渡的方式，以降低焊接難度，從而保證焊接質量和生產的連續性[3]。

2）優化對中裝置補償量參數。在窄帶生產過程中，由于對中自動補償量參數不合適，造成生產寬度1 200 mm以下窄帶鋼焊接偏，偏移量最大達到了150 mm。過大的偏移量在生產過程中經常造成帶鋼在爐內跑偏限速，導致生產線速度不穩定，影響高強鋼產品性能。現場對焊接后的偏移量進行了測量，然后多次對補償量進行調整，最終確定了生產不同寬度帶鋼時對中裝置的補償量參數，保證窄帶鋼焊接后偏移量熊小于5 mm。并且把優化后的參數置入二級，高強鋼的焊接實現穩定，未出現窄帶焊偏問題，提高了一次焊接成功率，保證了生產線穩定運行。

3）優化退火曲線。開始生產SPCC和沖壓鋼時，帶鋼屈服強度較高并且性能不穩定，難以得到市場用戶的認可。連退車間技術人員分析影響因素，積極和技術中心聯系，優化退火曲線，調整退火溫度，同時調整平整機延伸率等參數，使得產品屈服強度大大降低，提高產品性能穩定性。經過優化調整后，SPCC產品屈服強度在200~210 MPa之間，DC03的屈服強度普遍在150~180 MPa之間，DC04的屈服強度普遍在150~170 MPa之間，DC05的屈服強度普遍在140~150 MPa之間，DC06的屈服強度普遍在125~40 MPa之間。

4）改進爐內帶鋼張力參數、更改爐內張力分布。生產中發現，由于薄規格爐內張力設定值大造成多次褶皺，而薄規格的爐內張力設定值小了極易造成跑偏。同樣超寬規格在時效段的爐內張力值要求更嚴謹，其值只要稍比臨界值偏差一點就會造成瓢曲褶皺。為了滿足不同規格帶鋼的生產要求，需要對爐內張力值進行研究和調整。通過生產總結，總結出一套包括各種規格的SPCC、DDQ等鋼種生產的張力值。尤其是超薄規格在加熱段的張力值，在經過不斷的論證和嘗試后，涉及到連退爐內爐輥的凸度值和粗糙度，同時還要考慮到該段的退火溫度變化區間是否會導致臨界張應力過小，從而得出了較為科學合理的超薄規格在連退爐內各段的張應力，其值即不超過該退火溫度下的臨界瓢曲張應力，也不會張力太小導致帶鋼嚴重跑偏。具體規律如下：當帶鋼厚度≥0.7 mm時，爐區帶鋼的張力分布為：均熱張力保持與加熱段一致；當0.5 mm＜帶鋼厚度＜0.7 mm，爐區帶鋼張力分布為：均熱張力保持與加熱段一致，快冷張力保持與過時效段一致；當帶鋼厚度≤0.5 mm時，爐區帶鋼張力分布為：均熱張力保持與加熱段一致，快冷張力保持與均熱段段一致。

5）合理控制爐內速度。帶鋼在連退爐內速度不合理時，帶鋼加熱的時間和效果不一樣，極易產生水淬網紋等表面缺陷，更容易導致產品性能的不合格。尤其薄規格帶鋼在爐內速度較慢的話，會導致帶鋼受熱較大和接觸爐輥時間較長，而爐輥又是凸度輥，從而導致帶鋼局部溫度不均或溫差較大，從而帶鋼產生褶皺。所以通過制定相應的速度范圍，可以保證帶鋼在爐內的加熱時間、冷卻時間、時效時間及防止帶鋼在爐內跑偏等。制定升降溫用速度變化不超過5 m/min；對于生產過程中出現設備事故，需要降速時，降速的幅度在15 mpm/2~4 min。

6）改進退火爐擠干輥后板帶吹掃裝置。為了實現對帶鋼表面的均勻吹掃，首先將原設計的由橫管一端通入壓縮空氣，改成橫管中部通入壓縮空氣可保證橫管中氣體壓力的恒定，實現全部噴頭吹掃壓力的恒定；其次是將噴頭調整為45°角，可有效阻止壓縮氣與水接觸時飛濺的水向板帶中心和上方運動；三是更改了噴嘴形式，防止了噴嘴堵塞和保證了吹掃氣體的均勻，有效的解決了邊部帶水問題。

7）防止平整液飛濺殘留，提高平整后帶鋼表面清潔度。帶鋼表面殘留的平整液，導致板面不干燥，包裝后出現銹蝕現象。技術人員對濕平整吹掃系統進行系統的研究，從各方面入手，對吹掃系統進行系統的改造，改造防纏導板上方擋板，優化平整機排霧風機閥門開度，防止平整液飛濺到板帶。優化濕平整噴嘴類型，由于原噴嘴開口度為45°且兩個噴嘴間距離較大；造成平整液無法均勻噴到軋輥上，技術人員經過計算將噴嘴更換為開口度60°的噴嘴，即能將乳化液均勻噴至輥面，又能節省乳化液使用流量，節省成本。

8）優化水淬工藝及操作控制。了避免板帶運行時因溫度不均而出現跑偏斷帶，技術人員經過詳細研究制定了緩慢加熱，逐漸加熱輥子的方案，同時優化了感應加熱器投用后時效段張力值。此外，還對水淬酸洗工藝進行了優化。將水淬噴嘴箱與板帶距離拉近，這樣創新的思維，有效的改善了水淬板帶板型。合理調整酸液濃度，改善板帶酸洗效果。

4 結論

通過一系列的技術改進和優化措施，有效提高了連退機組生產的穩定性和產品質量。為了企業帶來了非常可觀的經濟效益，也為高強鋼產品打開市場銷路提供了保證。