邯鋼1650高強連退機組工藝技術(shù)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(qū)冷軋廠新建了一條1650高強連退線。該生產(chǎn)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(shù)和裝備，產(chǎn)品定位為高強鋼，涵蓋98%以上汽車用板規(guī)格。機組自投產(chǎn)以來，由于職工的操作技術(shù)不熟練，工藝控制參數(shù)也不盡合理，導(dǎo)致生產(chǎn)中出現(xiàn)了焊縫質(zhì)量不佳、退火爐溫度控制不標準、張力參數(shù)不合理等質(zhì)量問題。為此，連退車間組織了一系列技術(shù)攻關(guān)，通過優(yōu)化焊機工藝參數(shù)、優(yōu)化退火曲線等方式，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和機組生產(chǎn)效率。使邯鋼成為僅次于寶鋼的全國第二家可以批量生產(chǎn)超高強的汽車板供應(yīng)廠家。

1 高強連退機組設(shè)備組成和技術(shù)特點

連退機組是利用連續(xù)退火爐，將清洗、退火、平整、精整等工序結(jié)合在一起，實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)各種規(guī)格高品質(zhì)帶鋼的機組設(shè)備。機組工藝設(shè)備組成主要包括入口段、工藝段和出口段。可生產(chǎn)出HSS、HSLA、DDQ等產(chǎn)品。連退機組作為自動化、連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，使用了很多新的技術(shù)[1]：

1）焊接技術(shù)。連退機組采用窄搭接焊接技術(shù)，通過適當(dāng)?shù)碾娏鲗т摬牧先刍附釉谝黄?，以保證機組生產(chǎn)的連續(xù)性。窄搭接主要采用了焊縫質(zhì)量監(jiān)視、帶鋼糾偏、搭接量補償?shù)茸詣踊夹g(shù)。其中焊縫質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng)可對焊接時的電流參數(shù)進行實時監(jiān)視診斷和記錄。當(dāng)焊接參數(shù)出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)自動診斷并立刻報警。使操作人員可以及時對焊接參數(shù)進行調(diào)整或是對設(shè)備問題進行檢修，從而減少重焊率和斷帶率。帶鋼糾偏系統(tǒng)采用平行度調(diào)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(diào)整。在帶鋼兩側(cè)每對PAD均有一套監(jiān)測裝置和夾鉗，通過夾鉗的移動來消除帶鋼的傾斜現(xiàn)象，使帶鋼前后中心線與機組中心線重合。搭接量補償技術(shù)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(zhì)量，焊機還采用了焊前刷和焊后碾壓技術(shù)。

2）電解清洗技術(shù)。冷軋后的帶鋼表面總是會殘留一些鐵粉、軋制油等雜質(zhì)，如果不清洗干凈則會影響到后續(xù)工段帶鋼表面的加工質(zhì)量。冷軋后帶鋼表面殘留的雜質(zhì)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(yù)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(jié)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(chǎn)生泡沫；而泡沫過多并溢出槽外的話，則會造成環(huán)境污染和影響脫脂效果，因此要進行消泡。

3）連續(xù)退火爐技術(shù)。連續(xù)退火爐主要采用了爐溫控制系統(tǒng)，可對帶鋼溫度、爐室溫度等溫度參數(shù)進行在線監(jiān)測，并通過溫控系統(tǒng)對各溫度指標進行自動控制和調(diào)節(jié)。爐內(nèi)和爐前設(shè)有CPC糾偏、爐輥輥型自動對中、保護氣體系統(tǒng)、張力補償裝置等，可自動對帶鋼偏移、爐內(nèi)氣氛、爐內(nèi)帶鋼張力等進行調(diào)整，從而保證退火爐安全加熱和帶鋼平穩(wěn)運行，避免爐內(nèi)斷帶。

4）平整拉矯技術(shù)。主要是利用平整機和拉矯機對帶鋼的平直度進行調(diào)整，目的在于消除帶鋼退火后出現(xiàn)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(tǒng)，能有效提高平整帶鋼的板形質(zhì)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(diào)整，以避免張力波動和改善帶鋼高速運行的穩(wěn)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(guī)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(zhì)量和寬度尺寸的重要設(shè)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(qū)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(cè)隙和重疊量進行微調(diào)，從而獲得最佳的切邊效果。

6）靜電涂油。靜電涂油設(shè)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(diào)節(jié)涂油量在0.1~3 g/m2，精度誤差不大于10%。設(shè)備由供油系統(tǒng)、高壓靜電源、操作臺以及電控系統(tǒng)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(chǎn)中存在的問題

1）焊縫質(zhì)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(zhì)量不容易控制，焊點間容易出現(xiàn)開焊等問題。因而制約了連退生產(chǎn)線的穩(wěn)定生產(chǎn)[2]。

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

3）爐內(nèi)張力過大。為了控制和改善板形，需要可通過給定適當(dāng)?shù)膹埩硐涣嫉陌逍稳毕?，使帶鋼在寬度方向上各個縱向纖維的長度區(qū)域一致，從而減輕和消除浪形。所以，爐內(nèi)張力不宜過大，否則帶鋼容易發(fā)生熱瓢曲或是褶皺，嚴重時甚至發(fā)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(xué)等，導(dǎo)致水淬生產(chǎn)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(tài)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(yīng)力的產(chǎn)生。但是事實上，受帶鋼加熱或冷卻過程中邊緣熱效應(yīng)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(yīng)力基礎(chǔ)上疊加新的不均勻熱應(yīng)力，并使帶鋼在寬度方向上產(chǎn)生更大的不均勻的應(yīng)力分布，導(dǎo)致更嚴重的板形缺陷。

3 高強連退機組生產(chǎn)技術(shù)方案的改進措施

1）優(yōu)化焊機工藝參數(shù)。焊接質(zhì)量的好壞直接影響到生產(chǎn)節(jié)奏和生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行。高強連退生產(chǎn)普遍采用窄搭接焊接，影響焊接質(zhì)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(xiàn)垂直的狀態(tài)。焊接時發(fā)現(xiàn)，如果采用普板焊接參數(shù)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(cè)、驅(qū)動側(cè)兩側(cè)月牙都沿焊縫開裂。結(jié)合高強鋼焊接困難的實際情況，我們對影響焊接質(zhì)量的各個因素進行了參數(shù)調(diào)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(dāng)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(xiàn)出有焊縫焊穿的現(xiàn)象，故暫且不對焊接速度進行調(diào)節(jié)。為解決兩側(cè)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(dāng)焊接壓力為16.5 kg時，操作側(cè)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(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性[3]。

2）優(yōu)化對中裝置補償量參數(shù)。在窄帶生產(chǎn)過程中，由于對中自動補償量參數(shù)不合適，造成生產(chǎn)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(chǎn)過程中經(jīng)常造成帶鋼在爐內(nèi)跑偏限速，導(dǎo)致生產(chǎn)線速度不穩(wěn)定，影響高強鋼產(chǎn)品性能。現(xiàn)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(diào)整，最終確定了生產(chǎn)不同寬度帶鋼時對中裝置的補償量參數(shù)，保證窄帶鋼焊接后偏移量熊小于5 mm。并且把優(yōu)化后的參數(shù)置入二級，高強鋼的焊接實現(xiàn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)窄帶焊偏問題，提高了一次焊接成功率，保證了生產(chǎn)線穩(wěn)定運行。

3）優(yōu)化退火曲線。開始生產(chǎn)SPCC和沖壓鋼時，帶鋼屈服強度較高并且性能不穩(wěn)定，難以得到市場用戶的認可。連退車間技術(shù)人員分析影響因素，積極和技術(shù)中心聯(lián)系，優(yōu)化退火曲線，調(diào)整退火溫度，同時調(diào)整平整機延伸率等參數(shù)，使得產(chǎn)品屈服強度大大降低，提高產(chǎn)品性能穩(wěn)定性。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，SPCC產(chǎn)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(nèi)帶鋼張力參數(shù)、更改爐內(nèi)張力分布。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于薄規(guī)格爐內(nèi)張力設(shè)定值大造成多次褶皺，而薄規(guī)格的爐內(nèi)張力設(shè)定值小了極易造成跑偏。同樣超寬規(guī)格在時效段的爐內(nèi)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(guī)格帶鋼的生產(chǎn)要求，需要對爐內(nèi)張力值進行研究和調(diào)整。通過生產(chǎn)總結(jié)，總結(jié)出一套包括各種規(guī)格的SPCC、DDQ等鋼種生產(chǎn)的張力值。尤其是超薄規(guī)格在加熱段的張力值，在經(jīng)過不斷的論證和嘗試后，涉及到連退爐內(nèi)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(qū)間是否會導(dǎo)致臨界張應(yīng)力過小，從而得出了較為科學(xué)合理的超薄規(guī)格在連退爐內(nèi)各段的張應(yīng)力，其值即不超過該退火溫度下的臨界瓢曲張應(yīng)力，也不會張力太小導(dǎo)致帶鋼嚴重跑偏。具體規(guī)律如下：當(dāng)帶鋼厚度≥0.7 mm時，爐區(qū)帶鋼的張力分布為：均熱張力保持與加熱段一致；當(dāng)0.5 mm＜帶鋼厚度＜0.7 mm，爐區(qū)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(dāng)帶鋼厚度≤0.5 mm時，爐區(qū)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(nèi)速度。帶鋼在連退爐內(nèi)速度不合理時，帶鋼加熱的時間和效果不一樣，極易產(chǎn)生水淬網(wǎng)紋等表面缺陷，更容易導(dǎo)致產(chǎn)品性能的不合格。尤其薄規(guī)格帶鋼在爐內(nèi)速度較慢的話，會導(dǎo)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(dǎo)致帶鋼局部溫度不均或溫差較大，從而帶鋼產(chǎn)生褶皺。所以通過制定相應(yīng)的速度范圍，可以保證帶鋼在爐內(nèi)的加熱時間、冷卻時間、時效時間及防止帶鋼在爐內(nèi)跑偏等。制定升降溫用速度變化不超過5 m/min；對于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)設(shè)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(xiàn)對帶鋼表面的均勻吹掃，首先將原設(shè)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(xiàn)全部噴頭吹掃壓力的恒定；其次是將噴頭調(diào)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(dǎo)致板面不干燥，包裝后出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。技術(shù)人員對濕平整吹掃系統(tǒng)進行系統(tǒng)的研究，從各方面入手，對吹掃系統(tǒng)進行系統(tǒng)的改造，改造防纏導(dǎo)板上方擋板，優(yōu)化平整機排霧風(fēng)機閥門開度，防止平整液飛濺到板帶。優(yōu)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(shù)人員經(jīng)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(jié)省乳化液使用流量，節(jié)省成本。

8）優(yōu)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(xiàn)跑偏斷帶，技術(shù)人員經(jīng)過詳細研究制定了緩慢加熱，逐漸加熱輥子的方案，同時優(yōu)化了感應(yīng)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(yōu)化。將水淬噴嘴箱與板帶距離拉近，這樣創(chuàng)新的思維，有效的改善了水淬板帶板型。合理調(diào)整酸液濃度，改善板帶酸洗效果。

4 結(jié)論

通過一系列的技術(shù)改進和優(yōu)化措施，有效提高了連退機組生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。為了企業(yè)帶來了非?？捎^的經(jīng)濟效益，也為高強鋼產(chǎn)品打開市場銷路提供了保證。