CN109967528A - 一种防止热轧带钢sphc高温卷取刮伤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，包括：(1)张力分配控制：控制卷取过程中的张力分配，随着带钢厚度的增加，张力分配的比例从20％提升到45％；(2)带钢卷取夹送辊压力控制：卷取过程中，在夹送辊压力按照夹送辊压力模型计算得到的数值基础上，再适当增加夹送辊压力，确保夹送辊与带钢无相对滑动；(3)夹送辊滞后率控制：控制夹送辊速度一定的滞后率，实现带钢按照设定张力卷取；(4)助卷辊对尾压力控制：卷取后，适当降低助卷辊助卷对尾的压力，防止助卷辊对尾时使带钢尾部产生进一步的卷紧。本发明解决了新卷取温度工艺下带钢刮伤的等技术难题，实现了高温卷取下SPHC高质量、高稳定性、规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止带钢卷取刮伤的方法，具体涉及一种防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法。
背景技术
薄板坯连铸连轧工艺因其高效、节能等优势已在国际冶金业界得到广泛关注，在我国更是得到迅猛的发展。CSP生产线是武钢“十一五”重点工程，也是武钢引进的第一条短流程生产线。武钢CSP工程全套采用德国SMSD技术，产品规格：厚度：0.8-12.7mm，宽度：900-1600mm，生产能力250万吨/年。
冷轧基料SPHC，厚度：0.8～5.0mm，是该厂生产的主要产品之一，其主要生产工艺：脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→平整。
带钢表面刮伤，是指在外力作用下带钢表面的损伤或者是指被其他设备等的刮蹭而产生的一种表面缺陷。在武钢冷轧基料SPHC投入市场后，下游用户反应材质较硬，为降低带钢的强度，将该钢种的卷取温度目标值由620℃调整为680℃，采用新冷却工艺后，带钢成卷时从钢卷外圈往内圈0～100m范围内存在表面刮伤现象，如附图1所示。缺陷产生部位下表面多于上表面，严重时造成产品降级或判废品，据统计，高温卷取SPHC时刮伤发生率为5.91％。因此，稳定的批量化生产高表面质量SPHC的卷取制造工艺是本领域亟待解决的技术难点之一。
经查阅SPHC冷轧基板常见表面缺陷及其原因，结果表明，冷轧基板常见缺陷有擦伤、翘皮、麻点和氧化铁皮压入等。擦伤缺陷是热轧板卷冷至常温后内圈松卷，在吊运、运输及开卷过程中发生层间错动形成的。连铸坯内部有气孔、夹渣或其表面有缺陷，经轧制后沿轧制方向分布形成翘皮。麻点是在轧制过程中工作辊氧化膜脱落压入带钢形成的。氧化铁皮与加热、除磷工作状态有关。
刮伤缺陷一般发生在板坯浇铸、炉底辊的啃伤、轧机导位装置等与板坯、带钢有相对运动的动、静物之间，目前未见介绍防止卷取刮伤缺陷的工艺技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种防止热轧带钢SPHC卷取刮伤的控制方法，以解决新工艺下带钢表面刮伤缺陷的产生的问题，使生产出的产品表面质量满足用户需求。
本发明是这样实现的：
一种防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，包括：
(1)张力分配控制：
控制卷取过程中的张力分配，随着带钢厚度的增加，张力分配的比例从20％提升到45％；
(2)带钢卷取夹送辊压力控制
卷取过程中，在夹送辊压力按照夹送辊压力模型计算得到的数值基础上，再适当增加夹送辊压力，确保夹送辊与带钢无相对滑动；
(3)夹送辊滞后率控制
控制夹送辊速度一定的滞后率，实现带钢按照设定张力卷取；
(4)助卷辊对尾压力控制
卷取后，适当降低助卷辊助卷对尾的压力，防止助卷辊对尾时使带钢尾部产生进一步的卷紧。
更进一步的方案是：
所述张力分配表示夹送辊与卷筒之间的张力占总的卷取张力的百分比，而总的卷取张力包括夹送辊与卷筒之间的张力和轧机末机架与夹送辊之间的张力；
张力分配控制如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，张力分配20％～25％；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，张力分配25％～30％；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，张力分配30％～40％；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，张力分配40％～45％。
更进一步的方案是：
所述夹送辊压力模型为其中：w—带钢的目标宽度，单位mm，h—带钢的目标厚度，单位mm，σspec—卷筒的单位张力，单位N/mm2，μ—摩擦系数。
更进一步的方案是：
增加压送辊压力如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，夹送辊压力增加10～12KN；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，夹送辊压力增加6～9KN；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，夹送辊压力增加2～6KN；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，夹送辊压力增加0～2KN。
更进一步的方案是：
所述滞后率是指精轧抛钢后，夹送辊速度低于带钢速度的百分比；
滞后率控制如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，夹送辊滞后率0～2％；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，夹送辊滞后率2～3％；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，夹送辊滞后率3～5％；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，夹送辊滞后率5～7％。
更进一步的方案是：
助卷辊对尾压力控制具体如下：
1#助卷辊助卷对尾压力从90KN降低到50KN，3#助卷辊助卷对尾压力从90KN降低到40KN。
下面对本发明中主要工作过程和原理进行说明。
本发明之所以控制张力分配，是由于SPHC材质较软，卷取单位张力本身就不大，分配到夹送辊与卷筒之间的张力会更小，易造成带钢卷取过程中未卷紧，造成层与层之间产生相对滑动。通过在带钢卷取过程中，增大层与层之间的张力，绷紧带钢，实现带钢的卷紧。
本发明之所以控制带钢卷取夹送辊压力。是由于当采取卷取温度680℃工艺后，带钢的表面摩擦系数会降低，但控制程序中采用的摩擦系数是定值，计算出的夹送辊设定压力偏小，当带钢尾部离开精轧F7机组后，带钢尾部全部依靠夹送辊的夹持，会造成卷取过程中，夹送辊压不住带钢，带钢与夹送辊产生相对滑动产生刮伤缺陷。通过加大卷取过程中对带钢的拖拽力，避免带钢速度高于夹送辊速度。
本发明之所以控制夹送辊滞后率。是由于带钢尾部离开精轧F7机组后，夹送辊给予带钢卷取的反作用力拖拽带钢，确保带钢按原设定的张力稳定卷取。
本发明之所以控制助卷辊对尾压力，是由于卷取后带钢的温度会急剧下降，根据热胀冷缩的规律，带钢温度下降后冷却收缩，钢卷的层与层之间会产生间隙，当对尾压力过大会造成带钢二次卷紧，而此时带钢又处于高温，易产生带钢层与层之间的相互错动刮伤。减少对尾助卷过程中的压力，防止产生二次卷紧，避免带钢层与层之间产生相对滑动。
与现有技术相比，本发明解决了新卷取温度工艺下带钢刮伤的等技术难题，实现了高温卷取下SPHC高质量、高稳定性、规模化生产。具体而言，本发明具有以下效果：
①该方法在实施过程中不需要改造设备，现有设备及控制便可使用；
②该方法适用于所有热轧卷取刮伤缺陷的控制，采用此方法防止了热轧高温卷取SPHC薄规格低碳钢带钢表面挫伤缺陷的发生；
③该方法简便易行，易于操作，实用性强。
④薄规格低碳钢刮伤率从5.91％降低到0％，防止了刮伤缺陷，提升了产品质量，减少了废次品的发生量。
附图说明
图1为带钢表面刮伤宏观形貌示意图；
图2为CSP生产线示意图；
图3为带钢卷取过程示意图；
图4为张力分配为25％的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如附图2所示，为武钢CSP生产线示意图，根据该生产线生产的冷轧基料SPHC，厚度：0.8～5.0mm，是该厂生产的主要产品之一，其主要生产工艺：脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→平整。武钢CSP生产线示意图，包括①旋转除磷机、②摆剪、③均热炉、④事故剪、⑤除磷机、⑥立辊、⑦精轧机组、⑧层流冷却、⑨卷取。对于具体的CSP生产线的工作过程，对于本领域技术人员而言是可以知晓的，此处不再赘述。
其中，本发明的重点在于对卷取部分进行控制，因此对卷取部分的结构进行进一步的说明。
如附图3所示，带钢9先通过轧机末机架上面的轧机末机架上工作辊1和轧机末机架下工作辊2，然后进入卷取机，通过卷取机上夹送辊3和卷取机下夹送辊4夹送，然后依次经过卷取机1#助卷辊5、卷取机2#助卷辊6和卷取机3#助卷辊7，将带钢卷取到卷取机卷筒8上。
本发明提供的一种防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，主要通过从控制带钢卷取张力分配、夹送辊压力、夹送辊滞后率及助卷辊对尾压力四个方面设计卷取控制工艺参数，具体技术方案如下：
(1)张力分配控制：
卷取过程中的张力被分割成两部分，两部分之和为100％，第一部分是轧机末机架与夹送辊之间的张力，第二部分是夹送辊与卷筒之间的张力，以张力分配为25％为例，第一部分轧机末机架与夹送辊之间的张力百分比为75％，两部分张力百分比参考附图4所示。
张力分配是按照钢种的轧制厚度进行设定，张力分配是指夹送辊与卷筒之间的张力占总的卷取张力的百分比。张力分配的原则是：带钢越厚张力分配越大，反之越小。
钢卷的卷紧程度由夹送辊与卷筒之间的张力决定，经实践，消除卷取刮伤应按表1进行张力分配。
表1按带钢厚度设定的张力分配
| 带钢厚度(mm) | 张力分配/％ |
| 0.8≤H≤1.2 | 20～25 |
| 1.2＜H≤2.0 | 25～30 |
| 2.0＜H≤3.5 | 30～40 |
| 3.5＜H≤5.0 | 40～45 |
(2)带钢卷取夹送辊压力控制
在夹送辊压力模型中，式中：w—带钢的目标宽度[mm]，h—带钢的目标厚度[mm]，σspec—卷筒的单位张力[N/mm2]，μ—摩擦系数。
由于卷取过程中，夹送辊压持带钢，因张力分配远大于轧机末机架与卷取夹送辊之间的张力百分比，为保证夹送辊和卷筒张力分配有效，在夹送辊压力设定的基础上再适当增加夹送辊压力，见表2，确保夹送辊与带钢无相对滑动。
表2按带钢厚度设定的夹送辊压力
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊压力修正/KN |
| 0.8≤H≤1.2 | 10～12 |
| 1.2＜H≤2.0 | 6～9 |
| 2.0＜H≤3.5 | 2～6 |
| 3.5＜H≤5.0 | 0～2 |
(3)夹送辊滞后率控制
滞后率是指精轧抛钢后，夹送辊速度低于带钢的百分比，它的作用是给予带钢的拖拽力，实现带钢按照设定张力卷取。
滞后率按照钢种的轧制厚度进行设定，滞后率的原则是：带钢越厚滞后率越大，反之越小。
钢卷的卷紧程度由夹送辊与卷筒之间的张力决定，经实践，消除卷取刮伤应按表3进行设定夹送辊滞后率。
表3按带钢厚度设定的夹送辊滞后率
(4)助卷辊对尾压力控制
卷取后，助卷辊助卷对尾的压力适当降低，防止助卷辊对尾时使带钢尾部产生进一步的卷紧，见表4。
表4助卷辊对尾压力优化前、后对比
下面以几个具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
生产厚度0.8～1.2mm的SPHC。
①卷取张力分配：
| 带钢厚度(mm) | 张力分配/％ |
| 0.8 | 20 |
| 1.0 | 22 |
| 1.2 | 25 |
②夹送辊压力控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊压力修正/KN |
| 0.8 | 10 |
| 1.0 | 11 |
| 1.2 | 12 |
③夹送辊滞后率控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊滞后率/％ |
| 0.8 | 0 |
| 1.0 | 1 |
| 1.2 | 2 |
④助卷辊对尾压力：
效果：全年未发生刮伤问题。
实施例2
生产厚度1.5～2.0mm的SPHC。
①卷取张力分配：
| 带钢厚度(mm) | 张力分配/％ |
| 1.3 | 26 |
| 1.6 | 28 |
| 2.0 | 30 |
②夹送辊压力控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊压力修正/KN |
| 1.3 | 7 |
| 1.6 | 8 |
| 2.0 | 9 |
③夹送辊滞后率控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊滞后率/％ |
| 1.3 | 2 |
| 1.6 | 2 |
| 2.0 | 3 |
④助卷辊对尾压力：
效果：全年未发生刮伤问题。
实施例3
生产厚度2.0～3.5mm的SPHC。
①卷取张力分配：
| 带钢厚度(mm) | 张力分配/％ |
| 2.1 | 31 |
| 3.0 | 35 |
| 3.5 | 40 |
②夹送辊压力控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊压力修正/KN |
| 2.1 | 3 |
| 3.0 | 5 |
| 3.5 | 6 |
③夹送辊滞后率控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊滞后率/％ |
| 2.1 | 3 |
| 3.0 | 4 |
| 3.5 | 5 |
④助卷辊对尾压力：
效果：全年未发生刮伤问题。
实施例4
生产厚度3.5～5.0mm的SPHC。
①卷取张力分配：
| 带钢厚度(mm) | 张力分配/％ |
| 3.6 | 41 |
| 4.0 | 42 |
| 5.0 | 45 |
②夹送辊压力控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊压力修正/KN |
| 3.6 | 0 |
| 4.0 | 1 |
| 5.0 | 2 |
③夹送辊滞后率控制：
| 带钢厚度(mm) | 夹送辊滞后率/％ |
| 3.6 | 5 |
| 4.0 | 6 |
| 5.0 | 7 |
④助卷辊对尾压力
效果：全年未发生刮伤问题。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (6)
1.一种防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于包括：
(1)张力分配控制：
控制卷取过程中的张力分配，随着带钢厚度的增加，张力分配的比例从20％提升到45％；
(2)带钢卷取夹送辊压力控制
卷取过程中，在夹送辊压力按照夹送辊压力模型计算得到的数值基础上，再适当增加夹送辊压力，确保夹送辊与带钢无相对滑动；
(3)夹送辊滞后率控制
控制夹送辊速度一定的滞后率，实现带钢按照设定张力卷取；
(4)助卷辊对尾压力控制
卷取后，适当降低助卷辊助卷对尾的压力，防止助卷辊对尾时使带钢尾部产生进一步的卷紧。
2.根据权利要求1所述防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于：
所述张力分配表示夹送辊与卷筒之间的张力占总的卷取张力的百分比，而总的卷取张力包括夹送辊与卷筒之间的张力和轧机末机架与夹送辊之间的张力；
张力分配控制如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，张力分配20％～25％；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，张力分配25％～30％；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，张力分配30％～40％；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，张力分配40％～45％。
3.根据权利要求2所述防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于：
所述夹送辊压力模型为其中：w—带钢的目标宽度，单位mm，h—带钢的目标厚度，单位mm，σspec—卷筒的单位张力，单位N/mm2，μ—摩擦系数。
4.根据权利要求2或3所述防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于：
增加压送辊压力如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，夹送辊压力增加10～12KN；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，夹送辊压力增加6～9KN；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，夹送辊压力增加2～6KN；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，夹送辊压力增加0～2KN。
5.根据权利要求4所述防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于：
所述滞后率是指精轧抛钢后，夹送辊速度低于带钢速度的百分比；
滞后率控制如下：
带钢厚度H满足0.8mm≤H≤1.2mm时，夹送辊滞后率0～2％；
带钢厚度H满足1.2mm＜H≤2.0mm时，夹送辊滞后率2～3％；
带钢厚度H满足2.0mm＜H≤3.5mm时，夹送辊滞后率3～5％；
带钢厚度H满足3.5mm＜H≤5.0mm时，夹送辊滞后率5～7％。
6.根据权利要求5所述防止热轧带钢SPHC高温卷取刮伤的方法，其特征在于：
助卷辊对尾压力控制具体如下：
1#助卷辊助卷对尾压力从90KN降低到50KN，3#助卷辊助卷对尾压力从90KN降低到40KN。
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