CN113118783B - 一种1.5~4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1.5~4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，涉及冶金领域，艺步骤包括顺序连接的：上料、开卷、剪切、焊机焊接、平整机平整、入口活套、破鳞机、酸洗、漂洗、拉矫、出口活套、剪切、卷取，所述的上料工序中，控制原料卷上料温度≤45℃；所述开卷工艺中使用的开卷机后部设置有反弯辊，反弯辊包角θ为40゜~43゜，开卷张力在27‑30 KN。与现有技术相比较，可以降低横折缺陷的改判率，提高成材率。

Description

一种1.5~4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，为中国专利申请《一种薄规格低碳钢横折缺陷的控制方法》（申请号：2020104814343）的分案申请。具体针对热轧产线薄规格的1.5~4mm低碳钢热轧原料在酸洗产线横折缺陷控制的方法。

背景技术

随着轧钢技术的进步，热轧产线的发展，使热轧薄规格产品的“以热代冷”成为可能。热轧板厚度规格扩展到0.7-4.0mm；热轧原料卷在酸洗产线开卷机开卷过程中带钢发生屈服，表面产生一种垂直于轧制方向的横折缺陷。

热轧卷的横折缺陷产生的机理多由于屈服平台的存在，带钢的塑性变形会集中在某一区域进行，从而形成条状的形变区。此外，横折产生还受很多因素影响，如原料卷的性能、板形、热轧卷卷取张力、上料温度、酸洗机组开卷机反弯辊的使用方式、酸洗产线的开卷张力、开卷速度等。随着热轧产线成功开发，使薄规格0.8-1.5mm热轧产品在热轧生产成为可能。原料卷厚度规格越薄，产生这种横折缺陷的几率越高，缺陷程度越严重，且外圈横折缺陷形态不一，有整卷通宽的、有在钢卷两边部短线状的。总体上，薄规格由于横折缺陷导致的降级改判率为3.5%；头尾增加切除量，影响带钢成材率1.2%左右。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种1.5~4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，针对热轧产线生产厚度规格1.5~4mm热轧原料卷控制横折进行有效控制，同时提出了反弯辊角度的控制方法。降低横折缺陷的改判率，提高成材率。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种薄规格低碳钢横折缺陷的控制方法，其特征在于：工艺步骤包括顺序连接的：上料、开卷、剪切、焊机焊接、平整机平整、入口活套、破鳞机、酸洗、漂洗、拉矫、出口活套、剪切、卷取；所述的上料工序中，控制原料卷上料温度≤45℃；所述开卷工艺中使用的开卷机后部设置有反弯辊，反弯辊包角θ为40゜~43゜，开卷张力在27-30 KN。

在所述的出口活套和剪切工序之间，添加涂油工序。

上述的原料卷，厚度0.7-1.2mm的要存储5天以上，1.2-1.5mm的存储4天以上。

上述的破鳞机工作辊采用碳化钨材质，工作辊周期设定在6000-6500km。

上述的原料卷热轧生产过程中带头、带尾的卷取温度为580-690℃。

在所述的焊机焊接和整机平整工序之间设有一号张力辊组，入口活套、破鳞机工序之间设有二号张力辊组，破鳞机、酸洗工序之间设有三号张力辊组，拉矫工序两端设有四号张力辊组。

上述张力辊组辊径为1200~1250 mm，张力辊辊面磨损＜2.0mm。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、提出了酸洗产线的开卷机反弯辊包角角度的控制方法，反弯辊适用周期的规范；

2、降低横折缺陷的改判率，提高成材率；

3、带钢横折纹改判率降低0.5%以下。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的反弯辊包角示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明工艺包括如下步骤：上料→开卷→剪切→焊机焊接→平整机平整→入口活套→破鳞机→酸洗→漂洗→拉矫→出口活套→剪切→卷取。

其中在出口活套和剪切工序之间，根据生产目的可以添加涂油工序。

以上的工艺步骤可以通过可以实现上述步骤的现有冶金机械进行，也可以优化通过专门产线进行专门化生产，所述的产线如图1所示，包括顺序连接的开卷机1、入口剪2、焊机3、平整机4、入口活套5、破鳞机6、酸洗段7、漂洗段8、拉矫机9、出口活套10、出口剪12和卷取机13。然后根据情况，在出口活套10和出口剪12之间增加涂油机11，然后根据终产品情况进行涂油或不涂油工序。

本发明对所述工序具体进行了下述控制，未提及部分与现有技术相一致，因此不在累述。

1、上料工序

（1）控制原料卷上料温度

控制原料卷上料温度≤45℃

（2）控制原料库中的存储时间

较现有技术，延长薄规格低碳钢在原料库中的存储时间。金属或合金在一定温度下，保持一段时间，强度逐渐升高，延伸率逐渐降低。本发明利用带钢时效的作用，延长带钢上料时间，双向考虑强度和延伸率，合理提高原料的屈服强度，降低横折纹产生的机率。具体而言，厚度0.7-1.2mm带钢要存储5天以上，1.2-1.5mm存储4天以上。

只有原料卷的温度及存储时间都达到要求，才可以上线生产。

所述的上料可以采用步进梁上料。

2、开卷工序

（1）开卷机反弯辊的控制

带钢开卷时在张力作用下，具有一定厚度的热轧带钢从弯曲到展平的过程中，将不断受到弯矩的作用，随着带钢的展开，弯矩不断加大，在最大弯矩作用处的局部狭小区域内，带钢表层纤维率先达到上屈服强度并迅速软化，在下屈服强度的应力水平上流动，此时如果相邻区域的带钢表层纤维应力能越过上屈服强度的门槛，则屈服流动的区域将向两侧扩展，带钢平滑展开。若相邻区域的带钢表层纤维应力不能越过上屈服强度的门槛，则屈服流动的区域将局限于初始部位，变形部位将呈折弯状，即产生横折缺陷。在开卷机设置了反弯辊，使带钢产生一个反向弯曲变形，当带钢内部应力与反弯辊对带钢弯曲所产生的应力的代数和，大于上屈服强度且产生的变形量超出屈服延伸区时，就可以避免横折的产生。同时反弯辊压靠带钢上，可以保证带钢在开卷过程中层层之间保持稳定的变形，层与层之间变形的不均匀也会造成横折缺陷。

现有技术中，关于反弯辊控制包括两种方式：

① 位置控制：反弯辊的压下位置随着开卷过程中直径的变化而进行调整。根据钢卷外径与液压缸伸出的相对关系，反弯辊根据卷径大小自动调整伸出位置。

② 压力控制：根据液压缸对带钢产生压力，使液压缸压力保持设定值，自动调整反弯辊位置。

但是实际上，对于薄规格带钢，开卷时热轧卷头部、尾部较中部更容易发生屈服，因此无论恒定的位置控制，还是恒定的压力，都无法进行改善。

因此，本发明提出了包角控制概念。如图2所示，反弯辊14设置在开卷机1的卷筒15的上后部，包角θ是反弯辊14与带钢16接触部分弧面的中位线与带钢15与带钢16切线构成的角度。包角恒定，保证反弯辊压下过程带钢能够发生均匀变形，减少横折缺陷产生机率。反弯辊的位置设定使其包角为35°~55゜时，可以降低横折纹缺陷。

低碳钢不同厚度规格，反弯辊控制角度有相应的优化值，如下表所述：

厚度（mm）	包角
		0.7~1.2mm	45~46゜
1.2~1.5 mm	44~45゜
		＞1.5mm	40~43゜

反弯辊角度的具体控制方法可以有多种，本领域技术人员可以开卷机的具体型号、钢卷直径规格、厚度规格这些变量，进行伸出位置的设定。

（2）增加热轧卷开卷张力和开卷速度

反弯辊包角控制的基础上，结合增加热轧卷开卷张力和开卷速度，可以确保均匀变形，以减少横折纹缺陷产生的几率。

本产线设计的开卷最大速度800m/min；开卷张力设计30 KN。

实际开卷速度依据厚度规格进行设定：对于0.7mm≤厚度≤1.2mm低碳钢，开卷过程中必须保持开卷速度在700m/min以上；对于1.2mm＜厚度≤1.5mm低碳钢，开卷过程中必须保持开卷速度在600m/min以上；

如下表，开卷张力范围则根据宽度、厚度规格进行选择，生产过程中在条件允许的条件厚度≤1.5mm带钢均采用最大张力进行开卷生产。

（3）反弯辊周期要求:

由于增加了反弯辊包角控制，且提高了热轧卷开卷张力和开卷速度，所以较现有技术的反弯辊磨损更严重，开卷过程中压靠带钢会很不稳定，很容易产生横折纹缺陷，造成板形缺陷。本发明反弯辊材质要求使用碳化钨材质的反弯辊，硬度高，耐磨性好。同时使用周期从5个月缩短到2~3个月，不能超过3个月。

3、平整工序

传统工艺技术路线中：上料→开卷→剪切→焊接→入口活套→破鳞机→酸洗→漂洗→平整→拉矫→出口活套→涂油/不涂油→剪切→卷取。

传统工艺中平整的目的在于破鳞、酸洗后平整表面，对于克服屈服并未有明显改善。

实际上，带钢经由开卷机反弯辊14反向弯曲变形后，稳定的变形随产线前进过程会产生衰减，传统带钢厚度比较厚，因此变形衰减不会引起过度横折出现，在后续的平整和拉矫工序可以得到有效地矫正，但是对于薄规格0.7-1.5mm的低碳钢热轧原料，这种变形的衰减更为明显，在经过辊系反复弯折过程中容易发屈服，产生横折纹，导致后期矫正失效。因此本发明将平整工序位于放在焊机设备之后，在这个位置加入平整机，且与反弯辊包角θ配合下，可以保持反向弯曲带来的良性均匀变形效应，消除带钢内在的屈服平台，并且搭配张力辊的张力，降低热轧带钢卷在后续工序，带钢经过辊系时反复折弯出现横折缺陷，使该效应平稳持续，无需二次平整。

4、破鳞工序

当破鳞机工作辊磨损严重的情况下，带钢在经过破鳞机弯折时，破鳞机工作辊磨损严重的位置会发生不均匀变形，破鳞机磨损的形貌会在印在带钢表面产生横折缺陷。破鳞机产生的横折缺陷的特点，在带钢横向位置固定，与破鳞机工作辊磨损位置向对应，整卷带钢通长均存在。

为降低破鳞机工作辊产生横折的机率，破鳞机工作辊采用碳化钨材质，可增加破鳞机工作辊的耐磨性，延长周期。

设定工作辊磨周期：通常普通材质的破鳞机工作辊周期1100-1400km，破鳞机碳化钨材质的工作辊周期设定在6000-6500km。

5、产线张力辊系参数控制

（1）张力辊辊径

张力辊是产线上建立张力的辊系，又称张力辊辊组（S辊），具体设置为：在所述的焊机3和平整机4之间设有一号张力辊组，入口活套5、破鳞机6之间设有二号张力辊组，破鳞机6、酸洗段7之间设有三号张力辊组，拉矫机9两端设有四号张力辊组。

酸洗产线的张力辊辊径对薄规格带钢横折的产生有影响，张力辊辊径小，曲率大，带钢缠绕张力辊过程中很容易发生屈服，尤其对厚度≤1.0mm带钢以下带钢更明显，产生横折的机率更高。因此，张力辊辊径控制在1200~1250mm之间。

（2）张力辊辊面磨损

S辊中部或边部有较大的磨损，造成带钢经过S辊时上下表面受力不均匀，不能达到受力平衡，带钢表面发生屈服产生横折缺陷。因此,对于生产薄规格热轧卷的酸洗产线，张力辊辊面磨损≧2.0mm，必须更换。也就是说，控制产线张力辊辊面磨损＜2.0mm。

6、关于原料卷生产中的控制

所述的原料卷，其热轧生产过程中降低热轧卷头部、尾部的卷取温度。

传统生产工艺中，低碳钢正常卷取温度控制为680-720℃。本工艺中对于原料卷优选方案是在原料卷生产中，通过强冷带钢头部、尾部方式，控制带头、带尾的卷取温度为580-600℃，以提高带钢头部、尾部的强度。

其中这个冷带钢头部、尾部温度控制的具体操作为：通过带钢跟踪系统检测头部和尾部距离，热轧卷带头50米，带尾30米，通过增加层冷区域喷嘴的喷射量和压力来控制调整阀门的开口度，降低热轧卷头部、尾部的卷取温度。

优化方案中，还可以加入以下控制方式

（1）、减小破鳞机交错度

传统生产时所有厚度规格的交错度投用范围50-55mm。将破鳞机交错度降低到20-40mm范围，以减小带钢的变形曲率，增加破鳞机张力，保证破鳞机的延伸率不变。

（2）、破鳞机延伸率设定

传统生产时破鳞机延伸率范围在0.8-1.2%，可降低破鳞机延伸率至0.4-0.8%，降低的延伸率增加到平整机延伸率上，保证带钢总延伸率不变。

以下是具体实施例的各个控制参数：表格中未提及的参数按照上述控制方式中叙述的参数范围和方法。

此外，为了比较现有技术和本发明的技术效果，还设定了三个对照组：

对照组1，工序为传统工序，即：上料→开卷→剪切→焊接→入口活套→破鳞机→酸洗→漂洗→平整→拉矫→出口活套→涂油/不涂油→剪切→卷取。开卷机反弯辊控采用位置控制，钢卷外径与液压缸伸出的相对关系（y = -0.2952x + 1276.2），反弯辊根据卷径大小自动调整伸出位置。其余参数同实施例1。

对照组2，工序为传统工序，采用实施例1的参数设定，反弯辊为包角控制，包角度数为45°。

对照组3，采用实施例1的工序设定，但是开卷机反弯辊控采用对照组1中的位置控制。其余参数同实施例1。

结果表明，各实施例的横折纹改判率均＜0.5%，而各对照组改判率分别为：3.5%、2.4%、1.8%，与实施例1组有明显差异。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种1.5～4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，其特征在于：工艺步骤包括顺序连接的：上料、开卷、剪切、焊机焊接、平整机平整、入口活套、破鳞机、酸洗、漂洗、拉矫、出口活套、剪切、卷取；所述的上料工序中，控制原料卷上料温度≤45℃；所述开卷工艺中，反弯辊设置在开卷机的卷筒的上后部，包角θ是反弯辊与带钢接触部分弧面的中位线与带钢与带钢切线构成的角度，反弯辊包角θ为40゜～43゜，开卷张力在27-30KN。

2.根据权利要求1所述的一种1.5～4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，其特征在于：在所述的出口活套和剪切工序之间，添加涂油工序。

3.根据权利要求1所述的一种1.5～4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，其特征在于：所述的原料卷热轧生产过程中带头、带尾的卷取温度为580-690℃。

4.根据权利要求1所述的一种1.5～4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，其特征在于：在所述的焊机焊接和整机平整工序之间设有一号张力辊组，入口活套、破鳞机工序之间设有二号张力辊组，破鳞机、酸洗工序之间设有三号张力辊组，拉矫工序两端设有四号张力辊组。

5.根据权利要求4所述的一种1.5～4mm规格低碳钢横折缺陷控制方法，其特征在于：所述一号张力辊组、二号张力辊组辊径为1200～1250mm，张力辊辊面磨损＜2.0mm。

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