厚规格X70管线钢卷塔形缺陷分析

供稿|陈彤，高文刚，秦红波 / CHEN Tong, GAO Wen-gang, QIN Hong-bo

内容导读

文章分析了厚规格管线钢X70管线钢塔形缺陷的主要形态及成因。结果表明，带钢在层冷辊道上偏离轧制中心线和侧导板不能及时夹持和对中带钢是导致塔形缺陷的主要原因。采取清理超快冷喷嘴、规范侧喷角度、优化侧导板压力位置控制模式等措施进行针对性改进，X70管线钢塔形缺陷率由10.16%降至1.5%左右，保证了X70管线钢高效稳定生产，并且所做措施具有一定的推广应用价值。

热轧管线钢X70产品宽度大、强度大，而用户对带钢卷塔形要求较为严格，标准为内4圈不超过50 mm，4圈后层间不允许超过10 mm。热轧管线钢强度大且又是宽厚规格，因此带钢卷塔形控制难度极大。在轧制初期，热轧卷取时出现大量塔形缺陷，缺陷比例高达10.16%，是其他钢种塔形缺陷比例的3倍。

热轧管线钢X70订单为宽厚规格，出现塔形缺陷后只能进行翻钢处理，而且修复成功率不能达到100%，影响了成材率。实际翻钢工作如图1所示。

严重的塔形缺陷问题会带来的主要影响有：塔形缺陷卷需翻钢处理，而翻钢费时费力，并且占用天车，影响库内取样、发货等正常工作；塔形缺陷卷库内积压，占用库存；部分钢卷塔形太大，即使翻钢也很难处理合格，被判为协议品或废品，影响热轧成本。

图1 翻钢处理塔形

塔形产生原因

塔形主要分为层间塔形、内塔形及外塔形三种，如图2所示。

图2 塔形形态

层间塔形：层间塔形的形成主要是因为带钢的上下、左右抖动。引起抖动的原因是带钢强度大，侧导板磨损使位置控制不准确或不到位。

内塔形：内塔形是强制纠偏引起的塔形，起因是带头进入卷取机时已偏离中心线，被侧导板强制性纠偏后，带钢又重新回到中心线，头部必然出现塔形。

外塔形：外塔形的产生是由于带钢跑偏，侧导板强制纠偏，形成弧形路径，且在轧制过程中带钢未回到中心线上，在带钢尾部失张以后侧导板的纠偏作用消失所致。

由于X70管线钢强度较大，又是宽厚规格，生产时主要存在的问题有：

(1) X70属于宽厚规格，带钢长度较短，精轧抛钢后且卷取未咬钢前带钢在层冷辊道上无张力颠簸运行，经层冷后存在不同程度的瓢曲现象，致使带钢跑偏(图3)，带钢跑偏经侧导板强制纠偏后会产生内塔形钢卷。

图3 带钢跑偏现象

通过现场观察，带钢在出精轧轧机时较正，到卷取入口就已经出现跑偏情况，可排除精轧轧制问题，重点为层冷辊道跑偏。通过现场观察，带钢两侧存在明显温度差异，OS侧和DS侧温差相差70℃。通过热成像仪检测带钢横向温度如图4所示。

导致带钢冷却不均的主要原因有：侧喷角度不合理，达不到吹扫效果(图5)；超快冷喷嘴存在堵塞导致冷却不均(图6)。超快冷喷嘴直径只有4.5～5 mm，水中杂质极易堵塞喷嘴，导致冷却不均。从图6超快冷喷嘴打靶结果图，可以看出打靶印记缺失，说明存在堵塞情况，从而导致带钢冷却不均。

图4 带钢横向温度分布

图5 侧喷封水效果不好

图6 超快冷喷嘴超快冷打靶结果

(2) 带钢强度大，如果侧导板无法有效夹持带钢，一旦侧导板被带钢挤开，就会导致层间塔形、外塔形缺陷。

改进措施

(1) 定期清理超快冷喷嘴：利用检修时间，逐个确认超快冷喷嘴状态，并进行打靶实验，确认堵塞喷嘴位置及数量，并进行清理。

(2) 调整侧喷角度改善封水效果：制定侧喷角度标准，最后一组侧喷水角度逆着轧制方向调整，其余层冷侧喷水角度顺着轧制方向调整。喷嘴喷出的水面与带钢垂直，上喷嘴喷出的水面上沿在辊道边缘处，下喷嘴喷出的水面上沿在辊道中心线处，上下喷嘴喷出的水不能交叉。层冷间侧喷水典型状态控制如图7所示。

图7 侧喷角度标准

(3) 优化侧导板二次短行程时序：原时序为卷取机咬钢建张后侧导板执行二次短行程关闭，关闭较晚，容易导致塔形。为减小塔形，将侧导板二次短行程提前，由卷取机咬钢信号改为夹送辊咬钢信号，可在卷取机咬钢建张前提前对中带钢，有效减少内塔形的发生。

(4) 优化侧导板压力控制、位置控制切换时序：因X70强度大，侧导板使用压力控制时，容易被挤开，起不到纠偏作用。因此，修改控制时序，当侧导板关闭到≤带钢宽度2 mm时，自动切换为位置控制，可有效避免因侧导板受带钢挤压力大导致侧导板夹持不住带钢而产生塔形的情况。

结束语

(1) 带钢在层冷辊道跑偏主要是因为带钢宽度方向上冷却不均所致，清理超快冷喷嘴并规范侧喷角度后，跑偏现象得到解决；

(2) 通过提前侧导板二次短行程时序，并且自动投入位置控制，可有效避免侧导板不能及时夹持对中带钢导致的塔形缺陷；

改进措施实施后，X70塔形缺陷率由初期的10.16%下降至1.5%，低于其他钢种的塔形缺陷发生率。塔形缺陷率降低，可有效降低热轧成品库存，缓解了因库存高而导致的资金占用量大的问题，减少了因塔形缺陷导致的降级、判废数量，从而降低了热轧成本。