合金板材加工中连续退火线平整缺陷分析与控制

张 涛

（唐山钢铁集团高强汽车板有限公司，河北 唐山 063020）

平整机是连续退火生产线的关键设备。设备方面，平轧机轧制本质上是一种小型变截面轧制。在退火炉中退火的带钢进入平整机进行处理，其主要作用是消除退火带钢的屈服平台，提高带钢的屈服强度加工性能，调整带钢表面粗糙度，提高带钢表面粗糙度，在冷轧过程中，平整机轧制是非常重要的生产工艺对提高带钢产品质量起着重要作用。

1 连续退火线发展历程分析

冷轧钢领域采用连续退火线可以将冷加工硬化程度明显降低，并提高薄板成型性能。一般情况下超过再结晶温度才可以进行退火处理，这样得到的冷轧钢产品冷成型性能更强。冶金领域连续退火处理主要经历了四个发展阶段，分别时日本制钢公司研发的连续退火生产线、日本钢管公司研发的钢管连续退火线、日本川崎制钢公司研发的多用途连续退火线以及比利时研发的热水淬火法。以上四种退火方式区别最大的就是退火温度开始的冷却方式。但是所有的连续退火方式都需要满足带钢力学的性能，选择中等温度冷却，随后快速冷却。在连续退火生产线中需要借助气流喷射冷却方式，随后采用水雾和气混合物的冷却方式。新兴的连续退火生产机组可以在冷却锟的帮助下达到冷却的目的。在钢管连续退货线中浸入水中的带钢温度会在极短时间内下降，此时水作为冷却液可以加快带钢的冷却速度。进入水中的带钢如果产生激冷反应，此时工作人员需要再次加热带钢。多用途连续退火法可以将冷却锟与气体喷射冷却方式结合在一起，在气体中氢含量的影响下可以改变带钢的冷却速度。热水淬火法可以将带钢放置到沸腾的热水中，此时带钢可以在中等速度下慢慢冷却。此时热水箱中带钢的停留时间直接影响带钢冷却速度。带钢在水雾冷却方式下在最短时间内达到室温。世界上第一条冷轧钢立式连续退火线最先开始于1972年，该条生产线一经出现就受到了世界各个国家的高度关注。连续退火炉不仅可以生产一般级别的冷轧板，还可以生产超冲压和超深冲的冷轧板、烤漆硬化钢板、镀锡钢板、镀锡原板等。

2 控制功能及技术

平整机控制主要包括自动伸长控制、张力控制、液压辊缝控制、弯辊和移辊控制、轧制线调整、湿矫直控制、换辊控制、液压润滑控制等，其中自动伸长控制，张力控制和液压辊缝控制是平整机控制的重点和难点。因此，下面描述相应的控制技术。

2.1 延伸率控制

延伸率是平整机控制非常重要的工艺参数。通过自动延伸率控制可以消除带钢屈服平台，改善带钢产品冲压成型性能。由于平整机压下量很小J，带钢厚度变化非常小，很难测量，所以一般通过安装在平整机入出口的脉冲编码器测量人口、出口带钢长度，进而计算带钢延伸率。平整过程中，延伸率控制可通过轧制力控制、轧制力和带钢张力控制、秒流量控制这3种模式实现。每种控制模式的轧制力和带钢张力给定值能够预先设定，并可依据带钢截面大小进行调整，调整依据为：带钢截面小，张力对延伸率控制的影响大；带钢截面大，轧制力对延伸率控制的影响大。轧制力对消除带钢屈服平台和调整表面粗糙度影响比较大，在调节延伸率中起主要作用，张力调节起辅助作用。对于连续退火线平整机的延伸率控制，可以采用轧制力控制，轧制力和带钢张力控制这2种模式。

2.2 张力控制

平整机人口和出口的张力稳定是平整机稳定运行的重要条件，直接影响延伸率控制精度和板形控制效果。平整机张力控制采用直接张力闭环控制方式，在平整机的入口和出口分别安装了张力计进行实际张力测量作为张力反馈，通过2个张力调节器分别调整平整机人口和出口张力。入口张力辊工作在速度模式下，是平整段的主速度辊即平整段的速度以入口张力辊速度为基准。平整机有不投入运行(辊缝打开)和投入运行2种工作模式：①当平整机不投入运行时非正常生产情况)，只需调节平整机出口张力，出口张力调节器参与工作。张力调节器将平整机出口张力设定一与反馈。相比较进行张力闭环控制，张力偏差经过一系列的算法和处理后转化为一个小的速度偏差，作为出口张力辊的速度补偿，通过补偿出口张力辊组的速度使平整机出口张力达到设定值。②当平整机投入运行后(正常生产)，平整机张力分为机前和机后2个张力段，2个张力段会出现张力差，需要通过平整机张力差调节器使平整机前后张力差达到设定张力差值。出口与人口张力设定值差值为张力差调节器的给定，出口与入口张力实际值差值为张力差调节器的反馈。。张力差调节器输出的速度偏差叠加到平整机主传动的速度给定上，通过微调平机主传动的速度实现张力差控制，最终实现平整机的入口和出口的张力平稳可控。

3 汇总并分析平整机产品表面缺陷及原因

3.1 平整斜纹缺陷

平整后板带表面会出现平整斜纹，平整斜纹方向与板带运行方向构成一个夹角，整个板宽都会布满平整斜纹。在生产软钢或者厚带钢时容易出现平整斜纹，尤其是钢种时焊缝前后会出现平整斜纹。带钢宽度方向轧制力不均匀分布是引起平整斜纹的主要原因[1，2]。

3.2 浪型缺陷

带钢平整后沿着轧制的方向会出现波浪纹，但是波浪纹没有延伸到整个板带宽度。边浪和中浪是常见的浪型。一般情况下在较薄且宽度较大的带钢上会出现边浪。边浪通常出现在焊缝处。其原因是较薄且宽度较大的带钢焊缝处质量与卷中质量存在较大差距，焊缝通过平整机时没有时间调整版型仪，此时焊缝前后会一定距离就会出现浪型。硬度较大的带钢上会出现中浪，分析中浪产生的原因主要如下，在生产硬度较大的带钢时需要较高的延伸率，轧制力也较大，以上要求导致硬度较大的带钢生产时容易出现中浪。

3.3 平整液残留缺陷

平整液残留分为两种，一种是边部吹扫系统效果不好导致大量水存留在带钢边部，此时的平整液残留会出现在带钢上下表面；二是平整液残留出现在带钢上表面，此时带钢上表面会出现规则不一的小斑迹。分析平整液残留出现的原因较多，原因之一平整机喷嘴位置、数量以及角度设计不合理。平整机吹扫系统存在设计缺陷导致平整液残留在边部；原因之二平整机气刀空气过滤器堵塞，此时平整液会残留在板带上表面。因为过滤器被堵塞后，气流流通不畅通，气刀发挥不出原本的作用。平整机缓慢降速的过程中，工作锟锟面上的平整液会向带钢上表面流动，此时也会出现平整液残留问题；原因之三平整机内防溅板有间隙，平整机在运行速度较高的情况下会出现平整液残留，防溅板安装过程中存在间隙，高速拉套中的平整机，在中间锟的旋转作用下使得更多的平整液甩进防溅板间隙中。此时防溅板间隙中的平整液会向带钢表面流动出现残留。

3.4 边皱缺陷

与带钢运行方向垂直的条状折印出现在了带钢边部，这种条状折印有时在带钢两侧，有时在一侧，且条状折印的长短不固定，最长的条状折印可达2cm～8cm，最短的条状折印可达0.1cm～0.2cm。

3.5 橘皮缺陷

平整后板带表面橘皮缺陷看不到，但是冲压成型后橘皮缺陷可以看到。带钢焊缝通过平整机，轧制力下降到1000KN，此时板带延伸率不满足要求，且板带表面质量也不达标，不合理性能的带钢在飞剪处没有被切除，在后续冲压过程中会出现橘皮缺陷[3，4]。

3.6 锟印缺陷

周期性亮斑或者不同形状的印迹出现在了板带表面，且周期性与工作锟锟身周长是一样的，这就是锟印缺陷。分析锟印缺陷产生的原因主要如下。一是换锟时换锟轨道出现损坏，轴承座上的铜质滑块被轨道啃下来，并掉落在锟面，此时锟面出现缺陷；二是生产过程中板带表现出现缺陷，印迹印在锟面上，并复制在了板带表面，产生了锟印。

3.7 横弯缺陷

横弯缺陷为板带弓形，主要出现在板带宽度方向上。分析横弯缺陷产生的原因主要是因为抗皱锟参数设定不满足要求所致。

4 平整机产品表面缺陷的控制对策分析

4.1 改造吹扫和相关设备

一是更改乳化液喷嘴的大小。喷口较大、流量较大的喷嘴，不会喷出来雾状的乳化液，因此起到的吹扫效果也不好。结合之前的生产经验可以更换新的喷嘴，换上喷口较小的喷嘴。改进后的喷嘴喷出来的乳化液为雾状；二是更改吹扫系统喷嘴数量。结合设计图纸需要将12个吹扫喷嘴设置在带钢上下表面，并确保喷嘴之间不出现间隔。这样改进后的吹扫系统依然不满足生产2080mm宽度带钢的要求。对此又将12个喷嘴增加到18个，并在相应的位置留出一定间隔，这样可以将宽度范围扩大，达到生产要求；三是更改吹到系统喷嘴位置。按照设计图纸，带钢上表面喷嘴角度仅可以左右调整，自由度较小，多次调整后达到的效果依然不好。观察后可以将上部喷嘴自由度进行更改，将之前的自由度改为2，更改后的喷嘴位置可以左右、上下调整。更改后可以达到很好的效果；四是更改吹扫系统喷嘴角度。一般情况下喷嘴角度一般在60°，此标准下吹扫效果不佳，因此可将之前的喷嘴角度改为45度，此时可以达到较小的吹扫效果；五是对滤芯型号进行更换，气刀过滤器堵塞现象较为常见，因此需要严格按照规定定期清理过滤器。设计人员可以将之前的过滤器滤芯型号进行调整，放大一倍过滤器滤眼，这样可以延长过滤器清理周期；六是不断改进防溅板。针对防溅板间隙问题，可设置挡水装置，将一块钢板焊接在每两块防溅板之间，并在焊接位置将全部的缝隙用玻璃胶挡住。这样集水槽中会汇集所有的液体，最终所有的液体会全部落到机架的收集盘中，该措施可以将连续退火线表面缺陷从根本上得到解决。

4.2 调整倾斜值、焊缝

一是对倾斜值进行调整。较厚或者较软带钢生产时，需要对倾斜值及时调整，哪边有斜纹，则要提高哪边倾斜值；二是对焊缝通过平整机的速度进行调整。生产时更换钢种，焊缝爬行通过时要结合实际情况对倾斜值进行调整。确认无问题后可以将速度慢慢提高，避免斜纹出现，导致锟面损伤；三是倾斜值的调整可以采取手动方式。特种钢生产时，在较高速度下尽可能不使用平直度仪倾斜自动控制系统，将自动控制系统换为手动，根据板型实际情况和现场轧制力差值大小手动调整，避免斜纹突然间产生[5，6]。

4.3 降低弯锟力大小

降低弯锟力大小主要是解决边皱缺陷。对弯锟力大小及时调整，减小弯锟力数值可消除边皱缺陷。

4.4 调整弯锟力参数

一是对弯锟力参数进行调整，改变控制速度。薄带钢经过平整机时，可采用改善操作消除浪型缺陷。较薄带钢生产时焊缝没有到达平整之前，操作人员可以对板型仪设定的曲线进行调整，以此改变弯锟力的大小，降低弯锟力值。在确保板型前提下可以将弯锟力降到20%，此时焊缝经过平整机可以增大二级值弯锟力和实际弯锟力之间的数值差距，这样可有效避免浪型缺陷的发生；二是对平整机前后的张力进行调整，在生产高强度的钢板带时如果出现浪型缺陷可以采取这一措施。高强度钢生产时，平整机拉套速度尽可能要小。操作人员可将平整机前后的张力适当提高，提高幅度可以在20%～30%。采用手动模式控制板型，负弯模式控制挖锟力[7，8]。

4.5 切除飞剪处不合格品

焊缝经过平整机时，此时平整机轧制力会主动降低。因此该环节的板带性能是不满足要求的，需要在出口飞剪处将性能不达标的板带切除[9]。

4.6 优化抗皱锟工艺参数

抗皱锟工艺参数没有优化之前平整机抗皱锟入口数值要高于出口数值，生产过程中会遇到横弯问题[10，11]。因此借助技术攻关，发现出口抗皱锟数值低于入口，此时横弯现象则会减轻乃至消除。优化后的抗皱锟工艺参数见表1。

表1 优化后的抗皱锟工艺参数

5 结语

综上所述，以上就是本文对连续退火线平整缺陷相关内容的分析，希望对该领域研究有一定帮助。