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冷軋帶鋼平整后板面折皺缺陷的分析及控制

摘要：分析退火帶鋼在平整軋制過程中出現(xiàn)板面折皺缺陷的原因，介紹實施的控制平整軋制溫度、 優(yōu)化平整軋制工藝、 改造輥系傳動方式等措施及其效果。

冷軋平整過程是決定冷軋產品表面質量、機械性能的關鍵工序，其目的是采用小變形量（0.3%～3.0%）的軋制消除罩式退火后鋼卷的屈服平臺，改善帶鋼的板形，調質帶鋼的力學性能，以獲得良好的后續(xù)加工性能。但在最近生產過程中，本廠1550mm平整機組在軋制厚度＞1.0mm 帶鋼時，鋼卷尾部出現(xiàn)板面折皺缺陷的幾率較高，嚴重影響冷軋產品的軋制命中率和成材率。因此，本廠組織力量進行現(xiàn)場跟蹤分析板面折皺產生的原因，并提出相應的解決措施本文進行總結。

退火帶鋼在平整軋制過程中產生的板面折皺缺陷，橫向貫穿于整個軋制板面，由中部向兩側擴展且痕跡逐漸變淡。上下表面缺陷表現(xiàn)一致，其形貌類似于振動紋，與軋制方向約有90°，呈不規(guī)則橫向條紋分布，缺陷條紋相互交織，無明顯界限。其紋理類似于“樹皮”狀，有輕微手感甚至無手感，肉眼明顯可見。

該缺陷均出現(xiàn)在平整開卷的中部至尾部區(qū)域，短則數(shù)十米長則上百米。并且軋制溫度越高，板面折皺越明顯；帶鋼越厚，軋前開卷折印越嚴重，軋后板面折皺出現(xiàn)的幾率越大。

通常認為，板面折皺缺陷是退火后的低碳鋼薄板在生產加工時，由于局部的突然屈服產生不均勻變形，產生“呂德斯帶”現(xiàn)象， 而在鋼板上下表面產生橫向紋絡。

據(jù)資料介紹，低碳鋼經過再結晶退火后有明顯的上下屈服極限，下屈服極限有很長的屈服平臺，當帶鋼局部受到超過屈服極限的應力時，便會出現(xiàn)從彈性區(qū)到塑性區(qū)的突發(fā)轉變，既帶鋼所承受的應力超出了其彈性極限，因而產生屈服，使帶鋼斷面上產生不均勻和局部流動的變形，這時就會出現(xiàn)折皺。

（1）原料卷芯質量不良。帶鋼冷軋時，如果帶頭部分板形控制不佳，軋制時產生較明顯邊浪和中間浪，導致卷取過程中，寬度方向上應力分布不均勻，經過罩式退火爐后應力釋放，使卷型狀態(tài)變差尤其是卷芯質量變差。在平整開卷時帶鋼明顯左右偏擺，同時在開卷機芯軸的漲緊力作用下，帶鋼在開卷機扇形塊的邊緣處被擠壓產生產生連續(xù)的橫折印，經過平整軋制后形成折皺缺陷。

（2）退火工藝不當。帶鋼在罩式爐中退火時，如果熱電偶故障、溫度過高保溫時間過長、退火時升溫、降溫速度過快等會產生鋼卷層間粘結現(xiàn)象；如果裝爐前鋼卷端面被機械損傷以及爐臺對流板和終冷臺對流板面輻條過細等也會造成鋼卷端面層間粘結。出現(xiàn)層間粘結的帶鋼，在平整開卷時，由于粘結力的影響導致帶鋼不再沿鋼卷切向打開，而是產生一定弧度，粘結力的一部分成為使帶鋼彎折的分力，當這一分力超過帶鋼屈服極限時，就形成了垂直于帶鋼長度方向的弧形彎折。

（3）平整軋制溫度。通過現(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)，夏季生產時，平整前鋼卷溫度＞45 ℃時，帶鋼更易產生折皺缺陷，尤其是軋制剛從退火終冷臺轉運來的鋼卷，產生板面折皺的幾率更高。主要原因是鋼卷溫度＞45℃時，金屬分子比較活躍，帶鋼受到拉力時很容易從彈性變形區(qū)跳躍到塑性變形區(qū)， 在帶鋼表面產生滑移線，造成帶鋼表面產折皺缺陷。

（4）平整輥系運行方面。平整機組的傳動方式設計為2臺600kW的直流電機通過減速機分別傳動上下工作輥的形式。這種雙工作輥傳動方式的優(yōu)點是傳動方式穩(wěn)定并且能夠提供較大的軋制力矩，但是對輥系配輥精度、軋機裝輥間隙以及傳動軸等均要求較高，但對于整機利舊改造的設備而言，因輥系裝配間隙大，輥系不水平、傳動系統(tǒng)跳動等原因，導致減速軋制時工作輥產生搓軋現(xiàn)象：①工作輥軸承座被嵌套在彎輥塊內，工作輥換輥時導致其軸承座側面上下滑塊產生不均勻磨損，上下工作輥裝配在彎輥塊內會出現(xiàn)傾斜和交叉等現(xiàn)象，雙輥傳動軋制時產生搓軋現(xiàn)象。②軋制加速過程和高速勻速過程，在軋制力矩的作用下工作輥和支撐輥均向軋制出口方向偏移消除輥系與牌坊間的間隙，傳動系統(tǒng)同樣在軋制力矩的作用下消除了機械間隙，此時軋制過程穩(wěn)定，帶鋼表面能獲得較好的表面質量。一旦連續(xù)減速軋制或階段性減速軋制時，傳動間隙和輥系裝配間隙等在軋制慣性和軋制力矩減少的作用下被逐漸放大，使輥系運行的穩(wěn)定性被打破，輥系產生振動和竄動現(xiàn)象。

罩式退火爐的生產方式為當班出爐至終冷臺冷卻，次日對應班次結束冷卻，并將鋼卷轉運至平整生產。理論上在終冷臺上風冷的時間為24h， 由于產品規(guī)格及其出爐溫度不一致、當班次出爐的具體時間有差異、終冷臺上鋼卷組垛不整齊及冷卻風向循環(huán)差異、生產環(huán)境溫度等因素的影響， 致使鋼卷在終冷臺上冷卻效果差異較大。此時若直接進行平整軋制，則將導致鋼卷性能離散度的增加和板面折皺的缺陷等工藝事故的發(fā)生。

因此，需擬定制度規(guī)范平整上料操作，從終冷臺轉運至平整的鋼卷， 必須在前庫放置8～24 h，保證鋼卷熱量由內到外的均勻擴散，必要時用風機輔助加速庫房內空氣對流，以達到快速降溫的目的。達到存放時間的鋼卷，上料時端面溫度因嚴格控制在45℃以內，而對于厚度大于1.0mm的鋼卷上料溫度需控制在40℃以內。

針對帶鋼發(fā)生不均勻的屈服變形而產生板面折皺，可通過增加延伸率設定值，提高開卷、卷取張力以及帶尾采用恒軋制力模式等工藝進行抑制或消除，提高帶鋼的表面質量。

在軋制溫度、變形量已知的情況下，提高變形速率可通過提高生產速度來實現(xiàn)。實踐證明，針對板形、卷型不好等原因而產生開卷橫折印時，在保證安全生產的前提下，采用速度要不低于600m/min的高速軋制，提高加減速的斜率，避免長時間的低速軋制，對控制板面折皺缺陷非常有利。

在原控制模式的基礎上新增下工作輥單輥傳動控制程序，使其具備工作輥雙傳動和下輥單傳動兩種模式。實踐表明，單輥傳動軋制穩(wěn)定，輥系搓軋現(xiàn)象消除，帶鋼表面質量要優(yōu)于雙輥傳動。

板面折皺產生的原因是多方面的，與平整原料卷的卷形狀態(tài)、軋制溫度以及輥系竄動均有較大的關系，通過優(yōu)化平整軋制工藝、實施單輥傳動改造、嚴格控制上料溫度、帶尾采用恒軋制力模式等手段可有效抑制板面折皺的發(fā)生。