平整机组钢卷挫伤控制优化与改进研究

陈军+侯中仕+杨建芳

[摘 要]邯钢2250平整分卷机组在进行薄规格低碳软钢和其他优质钢规格的平整、分卷、返修等作业时经常产生挫伤缺陷的质量问题，通过结合现场生产试验，建立了能够有效控制挫伤缺陷的操作参数和方法。将理论分析和具体实践相结合总结出能够有效消除或者改善挫伤缺陷的最佳操作方法，应用于生产实际，并在生产中固化，使挫伤缺陷得到有效控制。

[关键词]挫伤 平整机 控制优化 改进

中图分类号：V213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0006-01

1、前言

目前，钢铁业竞争日益激烈，用户对板带材的质量要求也越来越高，为达到更高的板形质量，部分热轧后的板带材须经过平整工序，才能更好的满足用户的要求。而对于一些薄规格板带生产而言，在平整工序过程中经常会产生挫伤缺陷。

1.1 邯钢平整机概述及平整的作用

邯钢邯宝2250热轧厂建设的平整线采用意大利达涅利技术，国内设备陕压制造，整个机组总长约50米，年产量80万吨，生产规格为厚1.2-12.7mm，宽800-2130mm的热轧钢卷。平整生产线是热轧生产线的后续精整加工作业线。带钢经过开卷、矫直、平整、分卷、重卷后，将显著改善带钢板形、平直度和钢卷塔形，消除局部的厚度超差，降低带材的屈服极限，并提高带材的深冲性能和机械性能。

1.2 课题来源、意义及研究内容

2250热轧平整分卷机组从2010年投产以来，在生产时经常在带钢尾部100米左右发现挫伤，该缺陷集中在板面中部，上下表面都有，中间严重，向两边逐渐减轻。由于2013年年底以前钢铁需求旺盛，产品处于供不应求的状态，因此该类缺陷对于绝大多数用户来说都可以接受。进入2014年以来挫伤缺陷封锁量逐渐增多。针对如此严峻的质量形式，选择降低精整卷挫伤作为研究课题。

本课题的意义：经过热轧卷取成卷的钢板，在冷却后必然会在钢卷的层间形成间隙，因此对于钢卷来说，只要上机开卷就有产生挫伤的可能性。所以研究如何降低精整卷挫伤，对于提高钢卷表面质量具有普遍意义。

1.3 挫伤的定义及产生挫伤缺陷的机理

挫伤原本是一种医学术语，是指由钝性物体直接作用于畜体软组织而发生的非开放性损伤。多指由于重物挤压等作用于人体而引起的闭合性损伤，损伤症状以外力直接作用部位为主，多引起该处皮下组织、肌肉、肌腱等损伤。类似地，对于钢卷来说挫伤就是指在开卷张力与卷取张力的共同作用下，在鋼卷层与层之间存在间隙的地方发生相对移动而产生的损伤，为了形象说明此种缺陷我们把它称为挫伤缺陷。该种缺陷存在于带钢尾部上下表面，多集中于带钢中部。为了弄清挫伤缺陷产生的机理，我们对一批薄规格低碳软刚进行了现场跟踪，结果产生机理为：开卷时，开卷张力T不变，由于钢卷内圈松卷，层与层之间存在间隙，摩擦力为零，因此该部分在张力水平分量的作用下会发生移动，在移动过程中由于板面凹凸不平而产生挫伤缺陷。微观上，由于板面存在凸度，既中间相对较厚，两边相对较薄，因此板带之间的中间部分紧密接触，当距离达到了分子间相互吸引的距离时，板带中间就粘在一起，在开卷的过程中，由于强度不均，那些强度较低的部分就被拉掉，产生挫伤缺陷。

2、平整挫伤缺陷产生的原因分析

2.1 工艺方面

入口钢卷小车将准备站处切完头的钢卷运往开卷机，并借助于对中光栅和小车上的位置传感器自动完成钢卷的宽度和高度对中。钢卷被送到开卷机芯轴上后，支撑臂关闭，开卷机芯轴横移入支撑臂，该种横向移动还用于带钢中心的调整。此时开卷机芯轴扩张使钢卷固定在卷筒上，压紧辊摆出压住带卷外圈，钢卷小车下降并退出。此过程中，开卷机芯轴膨胀不能保证消除内圈存在的所有间隙，只能充满靠近芯轴的2～5圈，而现场的跟踪发现靠近卷筒的2～5圈没有挫伤缺陷，因此没有充分发挥芯轴扩张的作用是产生挫伤缺陷的主要原因之一。

2.2 设备方面

2250平整机组的张力设定首先通过L2自动化控制系统输入与当前钢种规格相匹配的张力值，然后穿带，当带钢头部在卷取机上卷取1～3圈后，直接将预设定的张力全部投入。这种张力投入方式很容易产生挫伤缺陷。

2.3 原料方面

来料内圈松卷错层是产生挫伤缺陷的根本原因。因为松卷，当张力投入瞬间，层与层之间就会产生相对挫动，由于互相接触的两个表面粗糙不平，就会产生挫伤，并且随着速度逐渐增加，挫伤缺陷的程度逐渐加重。

2.4 挫伤缺陷的测量

根据现场积累的经验总结测量挫伤缺陷是否产生的方法。对入口步进梁上的钢卷进行画线，以根据线的变形情况观察钢卷层与层之间是否发生错动，并且通过画线的偏移程度可以预测钢卷的挫伤程度。

应用所建立的控制方法，针对现场实际情况进行跟踪，可以得出以下结论：

（1）钢卷被入口钢卷小车运送到开卷机后，要手动操作开卷机卷筒涨开与正转同时进行，直到卷筒带动钢卷外圈转动时停止，并且要重复操作3～5次，已达到将钢卷内圈一层层卷紧的目的。

（2）开卷张力与卷取张力要呈阶梯式逐渐投入，避免瞬间投入与钢卷规格相匹配大张力造成钢卷挫伤。

（3）对于通过画线测量到有挫伤缺陷产生的钢卷，要及时降低平整速度，这样能够降低产生挫伤缺陷的重量。

（4）在整个平整作业过程中，一定要保证全程张力切分，避免开卷张力与卷取张力同时作用在刚卷上产生挫伤缺陷。

3、结束语

为解决2250平整机组存在的挫伤缺陷问题，对产生缺陷的原因分析和与相关产线的交流显得尤其重要。从人、机器、原料、方法和测量等方面对产生挫伤缺陷的原因进行全面具体分析，并以原因分析为基础，结合自身平整机组的特点制定出能够消除或者改善平整机挫伤缺陷的试验方案，试验成功后立即形成操作法，该操作法已应用于平整机挫伤缺陷控制的实际生产现场，取得良好的效果，挫伤缺陷的平均月封锁率已由原来的0.43%降到现在的0.05%以内。论文的主要研究成果如下：通过现场跟踪，从操作方法和来料钢卷对产生挫伤缺陷的原因进行全面分析。通过试验，针对平整来料的卷形情况，从消除挫伤缺陷的角度出发，提出了挫伤缺陷控制的一般原则以及平整机张力和平整速度与挫伤缺陷严重程度的对应关系。

参考文献

[1] 周衍柏.《理论力学教程》.高等教育出版社出版.

[2] 王从曾，刘会亭.《材料性能学》北京工业大学出版社.

[3] 胡赓祥，蔡珣.《材料科学基础》.上海交通大学出版社.