热轧板推拉酸洗平整机组设计

董伟明，曹永明，党全军

随着酸洗板的推广，市场对这类产品的认知及接受程度不断提高，对于酸洗板产品也开始有了明确或潜在需求，主要集中在汽车行业、摩托车行业、机械制造行业、零配加工行业、钢家具、五金配件、货架及各种形状的冲压件等。目前热轧酸洗板市场前景向好，需求量逐年攀升。

国内平整酸洗机组非常少，尤其是厚度8 mm以上的更是寥寥无几，开发一种新型的厚板推拉酸洗平整机组，在常规推拉酸洗机组中增加四辊平整机，酸洗板尺寸精度高，平整后提高表面粗糙度，消除屈服平台，增强冲压性能，并可减少板形不平度偏差，提高钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。

1 机组整体方案设计

该推拉酸洗平整机组是在常温状态下，将厚2.0～12.7 mm、宽900～1 530 mm 的热轧低碳钢、超低碳钢等带钢经盐酸酸洗除掉氧化铁皮，同时平整板材，提高板材表面质量和机械性能，为后续生产线提供优质基板和高强钢基板（见图1）。

图1 热轧板推拉酸洗平整机组示意图

1.1 机组主要技术参数

1.2 工艺流程

（1） 钢卷准备过程

吊车将钢卷从原料库吊到入口步进梁，由步进梁运至与机组中心线垂直的入口上料鞍座，再由入口钢卷车从鞍座上将钢卷运到准备站的地辊上拆除捆带，然后地辊旋转，将带头送入切头剪切除不合格带头，废料被导入废料收集装置。

（2） 上卷过程

经准备站处理的钢卷由上卷车托起运往开卷机，在运动中完成对中，钢卷装到开卷机卷筒上后，开卷机活动支承升起，涨缩缸驱动卷筒涨径，将钢卷撑住，开卷机压辊压下，压住钢卷，上卷小车托头下降，小车返回接卷位置，完成上卷过程。

（3） 开卷过程

入口导向台刮板升起伸出到工作位置，刮板头部伸出靠近钢卷。开卷机卷筒及压辊转动将带头沿刮板引入夹送辊，电机驱动上夹送辊以穿带速度转动，将带头送入矫直机。在矫直机后配有带废料清除装置的剪切机用于切断不同规格和有缺陷的来料。安装切角机为带钢头部倒角，在切角机后设弯曲装置弯曲薄带的头部，便于穿带。

（4） 酸洗过程

酸洗共分六段，采用外部加热循环，由酸泵循环供液，采用石墨换热器加热，每个酸洗段的酸液温度通过自动调整保证酸洗效果。

采用短距离五级逆流串级漂洗系统，在短距离上利用高压大流量脱盐水清洗带钢表面。通过准确控制最后漂洗段的电导率保证带钢清洗质量，同时控制漂洗段的补水量，减少机组脱盐水的消耗和排放的废水量。

（5） 切边平整过程

在酸洗出口段，夹送辊组将带钢穿过坑式活套。该活套通过提供带材存储能力保证酸洗速度的稳定，避免过酸洗。在活套后设夹送辊组，负责将带钢拉出活套，并为牵引辊提供张力，纠偏夹送辊装置负责调节带钢张力，并将带钢对中导向至圆盘剪及切边剪，剪切机后设夹送辊组和检查台，检验台后设有张力辊为四辊平整机提供后张力。

采用四辊平整机可以改善带钢的表面质量和材料特性。带钢张力由入口张力辊和出口卷取机产生。平整机出口侧的双夹送辊组在穿带过程中提供辅助张力。然后，由静电涂油机将油均匀地喷涂在表面，由偏转辊将带材的头部喂入卷取机卷筒夹钳，卷取机配有自动卷边控制装置，确保卷取精确。

（6） 卸卷过程

卷取机将带材卷完后，卷取机压辊压下，出口钢卷小车托架升起托住带材，卷筒缩径，压辊抬起，卸卷小车开出卷取机，将钢卷运到出口钢卷运输机的受卷台架上，然后返回卷取机卷筒下。钢卷经打捆、称重、喷号后，由出口步进梁运出线外，由天车吊走。

1.3 机组装备水平

（1） 采用在线单机架四辊平整机。

（2） 全液压压下，液压AGC 自动控制。

（3） 机组速度、张力自动调整。

（4） 机组采用全数字交流调速。

（5） 采用干平整，具有恒压力和恒延伸率两种控制方式。

（6） 机组具有全程矫直功能。

（7） 采用工作辊正、负弯辊控制技术。

（8） 采用斜楔自动调整轧线标高。

（9） 工作辊快速换辊。

（10） 开卷机设有CPC 装置。

（11） 卷取机设有EPC 装置。

（12） 机组出口配有钢卷自动打捆及称重装置、喷号机。

（13） 全线自动化操作，具有断带保护、事故报警、工作辊准停等功能，并可以实现故障自动诊断。

2 工艺难点及解决方案

由于来料厚度跨度大，且对产品表面和板形要求高，张力控制和板形控制是其核心，也是难度最大的两点。

2.1 张力控制

在实际生产中，带钢宽度的变化一般不会引起设定张力系数的变化，本文主要考虑带钢厚度变化导致的张力系数变化。在入口段、工艺段、剪切段、平整段、出口段，随着带钢厚度变薄，张力系数逐渐变大，但在工艺段张力系数是固定的，这些数值一般不随带钢规格变化而改变。另一方面，带钢的材质变化会引起张力系数的变化，原则上材料屈服强度高的张力系数要选大些。

为适应工艺要求，该机组张力分5 段控制，即入口段、工艺段、剪切段、平整段和出口段，主要通过布置夹送辊及张力装置实现张力的控制（见图2）。

图2 机组张力分段图

（1） 入口段建张

入口段主要提供开卷张力，开卷单位张力系数取a=3～7 N/mm2，根据最大来料规格，设定最大开卷张力为9 t。为取得较大的夹送力，同时提供足够大的开卷张力，采用双夹送辊形式。

（2） 工艺段张力

酸洗工艺段分六段酸洗和五级漂洗，工艺段的酸洗槽和漂洗槽前后及每段之间均配备夹送辊，工艺段因酸槽内辊子数量较多，带钢经过长距离运行易跑偏，如果带钢张力设置不合理，容易在酸槽内发生工艺事故，同时在设置张力时还要考虑因带钢宽度、厚度不同引起自身重量的变化；张力系数取a=1～4.5 N/mm2，根据最大成品规格，设定最大张力为2 t。

（3） 剪切段

剪切时张力的设置尤为重要，根据来料不同，在穿带时作为动力剪，为张力辊提供5.5 t 前张力的拉剪；在圆盘剪的纠偏夹送辊前设置坑式活套用来隔离张力，提高CPC 纠偏效果，避免带钢在园盘剪切边时跑偏，造成剪后两侧废边不均匀现象。

（4） 平整段

在线平整机前设置张力辊组，该张力装置的中间辊可升降，穿带时升起，然后降下，使中间张力辊包角达到180°，两侧张力辊包角达90°，为平整机和卷取机提供后张力，平整机前张力为16 t，后张力为15 t。

（5） 出口段

出口段卷取张力的设定有严格规定，张力过大或过小都会引起卷取缺陷。卷取张力系数采用斜张力控制方法，在初始时用较大张力卷取，随着卷径的增大张力系数逐渐减小，之后再以固定张力系数卷取。正常卷取时的张力系数取初始卷取时的80%为佳。

同时，为了防止带钢跑偏，卷取机需要较大的单位张力，张力系数取a=10～20 N/mm2，根据最大成品规格，设定最大卷取张力为20 t。

2.2 板形控制

由于产品厚度较大，在机组头部采用辊式矫直机，带钢经过反复弯曲变形，部分氧化铁皮会从带钢表面脱落及产生裂缝；另一方面，经过弯曲变形，带钢板形会得到一定改善。根据每个辊子压下量的不同，采用小变形量矫正方案，使钢材经过反弯和弹复后，最大原始曲率完全消除。

本机组采用七辊矫直机（见图3），四根下矫直辊固定，三根上矫直辊由液压缸控制升降。上矫直辊的压下量由压下液压缸尾部的位移传感器检测，在上矫直辊升降机构中设有蜗轮蜗杆限位装置，由齿轮电机传动调整挡块的位置，由编码器检测，采用支撑辊大大提高矫直辊的刚度，提升带钢矫直质量。

图3 七辊矫直机示意图

平整是生产酸洗板的重要工序，既要保证带钢板形平直，又要控制带钢的表面质量。除了改善带钢内部金相组织，消除屈服平台外，平整机最主要作用就是控制表面粗糙度，改善来料的板形。

平整机是由机架、底板及锚固件、压下装置、工作辊系、平衡弯辊缸块、支承辊平衡、斜楔调整装置、支承辊系、换辊轨道等组成（见图4，表1）。

图4 热轧板推拉酸洗四辊平整机装配图

表1 平整机主要设备参数

平整机控制模式有恒延伸率控制和恒轧制力控制两种，由于本机组来料厚度大于2 mm，根据经验，对于1 mm 以上的厚料，靠张力调节延伸率的效果基本为零，且平整机前后张力差较小，仅1 t左右，所以本机组通过AGC 系统调节轧制力来控制延伸率。

3 结 语

该推拉酸洗平整机组工艺方案先进，依托实际项目开发设计，对改善热轧酸洗板表面质量和提高板形十分有效，完全满足当前市场的产品要求。