邯钢1650高强连退机组工艺技术吸收及改进

宋 哲

（河钢集团邯钢公司公司办公室，河北 邯郸 056000）

引言

邯钢西区冷轧厂新建了一条1650高强连退线。该生产线采用引进的德国和比利时等国外知名公司的最先进工艺技术和装备，产品定位为高强钢，涵盖98%以上汽车用板规格。机组自投产以来，由于职工的操作技术不熟练，工艺控制参数也不尽合理，导致生产中出现了焊缝质量不佳、退火炉温度控制不标准、张力参数不合理等质量问题。为此，连退车间组织了一系列技术攻关，通过优化焊机工艺参数、优化退火曲线等方式，提高了产品质量和机组生产效率。使邯钢成为仅次于宝钢的全国第二家可以批量生产超高强的汽车板供应厂家。

1 高强连退机组设备组成和技术特点

连退机组是利用连续退火炉，将清洗、退火、平整、精整等工序结合在一起，实现连续式生产各种规格高品质带钢的机组设备。机组工艺设备组成主要包括入口段、工艺段和出口段。可生产出HSS、HSLA、DDQ等产品。连退机组作为自动化、连续性生产设备，使用了很多新的技术[1]：

1）焊接技术。连退机组采用窄搭接焊接技术，通过适当的电流将带钢材料熔化焊接在一起，以保证机组生产的连续性。窄搭接主要采用了焊缝质量监视、带钢纠偏、搭接量补偿等自动化技术。其中焊缝质量监视系统可对焊接时的电流参数进行实时监视诊断和记录。当焊接参数出现异常时，系统自动诊断并立刻报警。使操作人员可以及时对焊接参数进行调整或是对设备问题进行检修，从而减少重焊率和断带率。带钢纠偏系统采用平行度调整装置（PAD），分别布置于焊机前后，用于对带钢倾斜量的检测和对带头带尾平行度的调整。在带钢两侧每对PAD均有一套监测装置和夹钳，通过夹钳的移动来消除带钢的倾斜现象，使带钢前后中心线与机组中心线重合。搭接量补偿技术主要用于对焊接时焊点部位搭接量变化的补偿，以保证搭接量，使带头带尾焊接平齐。为提高焊接质量，焊机还采用了焊前刷和焊后碾压技术。

2）电解清洗技术。冷轧后的带钢表面总是会残留一些铁粉、轧制油等杂质，如果不清洗干净则会影响到后续工段带钢表面的加工质量。冷轧后带钢表面残留的杂质物其总量一般可高达300~600 mg/m2。通过电解清洗后，可使带钢表面的残留物降低至20 mg/m2以下。完整的电解清洗过程包括预清洗、电解清洗、漂洗和烘干等工序，其中的核心工序为电解清洗。电解清洗的机理是利用碱液喷淋和刷洗相结合的办法，分解带钢表面油污，使之形成可溶于水和更容易被清除的肥皂和甘油。利用电解的方式在带钢表面析出氧气泡和氢气，破坏油膜带走油脂。在碱液喷淋和刷洗的过程中，会不可避免地产生泡沫；而泡沫过多并溢出槽外的话，则会造成环境污染和影响脱脂效果，因此要进行消泡。

3）连续退火炉技术。连续退火炉主要采用了炉温控制系统，可对带钢温度、炉室温度等温度参数进行在线监测，并通过温控系统对各温度指标进行自动控制和调节。炉内和炉前设有CPC纠偏、炉辊辊型自动对中、保护气体系统、张力补偿装置等，可自动对带钢偏移、炉内气氛、炉内带钢张力等进行调整，从而保证退火炉安全加热和带钢平稳运行，避免炉内断带。

4）平整拉矫技术。主要是利用平整机和拉矫机对带钢的平直度进行调整，目的在于消除带钢退火后出现的屈服平台以及因此带来的滑移线。为了提高平整效果，机组配备了一套液压伺服控制系统，能有效提高平整带钢的板形质量和尺寸精度。平整机配置了张力辊和测量辊用于对带钢张力进行测量和调整，以避免张力波动和改善带钢高速运行的稳定性。拉矫机通过交替弯曲对带钢进行矫直，起到防止带钢横向弯曲和改善带钢平直度的作用。

5）圆盘剪。圆盘剪的作用是将长规格带钢按照一定的尺寸要求进行剪切，以使其便于卷曲。圆盘剪是保证带钢边部质量和宽度尺寸的重要设备，由上下垂直错位的两片圆形刀片组合而成。圆盘剪的各个驱动部位采用具有良好硬度、精度的滚珠丝杆和轴承，能够非常精确地对剪切过程中的侧隙和重叠量进行微调，从而获得最佳的切边效果。

6）静电涂油。静电涂油设备主要用来向带钢上下表面涂抹防锈油。其具有较高的操作精度，可调节涂油量在0.1~3 g/m2，精度误差不大于10%。设备由供油系统、高压静电源、操作台以及电控系统组成。通过高压静电场使带有负电荷的油液雾化，并吸附在带钢表面形成薄的油膜。

2 高强连退机组生产中存在的问题

1）焊缝质量不佳。受高强钢合金含量高、硬度大等物理特性的影响，高强钢板材之间不易焊接，焊接成功率较低，焊接质量不容易控制，焊点间容易出现开焊等问题。因而制约了连退生产线的稳定生产[2]。

2）炉内温度控制不标准。退火曲线不完善，对钢材内部成分产生影响，造成产品性能波动较大。

3）炉内张力过大。为了控制和改善板形，需要可通过给定适当的张力来消除不良的板形缺陷，使带钢在宽度方向上各个纵向纤维的长度区域一致，从而减轻和消除浪形。所以，炉内张力不宜过大，否则带钢容易发生热瓢曲或是褶皱，严重时甚至发生断带。

4）平整张力控制不合理。工作辊凸度选用不合理，拉矫机板型控制不科学等，导致水淬生产时板型不能达到用户要求。

5）连退过程中横断面冷却不均匀的影响。理想状态下，带钢冷却时在宽度方向上的温度最好是保持一致的，这样可避免新的应力的产生。但是事实上，受带钢加热或冷却过程中边缘热效应的影响，带钢中心部位与边部的冷却总是不均匀的。在这种不均匀的加热或是冷却作用下，带钢会在原有残余应力基础上叠加新的不均匀热应力，并使带钢在宽度方向上产生更大的不均匀的应力分布，导致更严重的板形缺陷。

3 高强连退机组生产技术方案的改进措施

1）优化焊机工艺参数。焊接质量的好坏直接影响到生产节奏和生产线的稳定运行。高强连退生产普遍采用窄搭接焊接，影响焊接质量的因素包括焊接压力、焊接速度、焊接电流、搭接量、补偿量。焊缝要求开裂处不在焊缝上，或者是开裂处与焊缝呈现垂直的状态。焊接时发现，如果采用普板焊接参数的话，由于焊接热量不足，带钢焊接处并没有彻底熔化，焊点容易开焊；而且操作侧、驱动侧两侧月牙都沿焊缝开裂。结合高强钢焊接困难的实际情况，我们对影响焊接质量的各个因素进行了参数调整和实验，以0.5 kA个电流为一单位，依次提高焊接焊接电流。当焊接电流为16 kA时，焊缝处带钢熔接效果非常好，而且没有表现出有焊缝焊穿的现象，故暂且不对焊接速度进行调节。为解决两侧月牙都沿焊缝开裂问题，以0.5 kg个压力为一单位，依次提高焊接焊接压力。当焊接压力为16.5 kg时，操作侧月牙不再沿焊缝处开裂。此外，对于高强钢不易焊接的难题，还可采用在焊缝处用普板过渡的方式，以降低焊接难度，从而保证焊接质量和生产的连续性[3]。

2）优化对中装置补偿量参数。在窄带生产过程中，由于对中自动补偿量参数不合适，造成生产宽度1 200 mm以下窄带钢焊接偏，偏移量最大达到了150 mm。过大的偏移量在生产过程中经常造成带钢在炉内跑偏限速，导致生产线速度不稳定，影响高强钢产品性能。现场对焊接后的偏移量进行了测量，然后多次对补偿量进行调整，最终确定了生产不同宽度带钢时对中装置的补偿量参数，保证窄带钢焊接后偏移量熊小于5 mm。并且把优化后的参数置入二级，高强钢的焊接实现稳定，未出现窄带焊偏问题，提高了一次焊接成功率，保证了生产线稳定运行。

3）优化退火曲线。开始生产SPCC和冲压钢时，带钢屈服强度较高并且性能不稳定，难以得到市场用户的认可。连退车间技术人员分析影响因素，积极和技术中心联系，优化退火曲线，调整退火温度，同时调整平整机延伸率等参数，使得产品屈服强度大大降低，提高产品性能稳定性。经过优化调整后，SPCC产品屈服强度在200~210 MPa之间，DC03的屈服强度普遍在150~180 MPa之间，DC04的屈服强度普遍在150~170 MPa之间，DC05的屈服强度普遍在140~150 MPa之间，DC06的屈服强度普遍在125~40 MPa之间。

4）改进炉内带钢张力参数、更改炉内张力分布。生产中发现，由于薄规格炉内张力设定值大造成多次褶皱，而薄规格的炉内张力设定值小了极易造成跑偏。同样超宽规格在时效段的炉内张力值要求更严谨，其值只要稍比临界值偏差一点就会造成瓢曲褶皱。为了满足不同规格带钢的生产要求，需要对炉内张力值进行研究和调整。通过生产总结，总结出一套包括各种规格的SPCC、DDQ等钢种生产的张力值。尤其是超薄规格在加热段的张力值，在经过不断的论证和尝试后，涉及到连退炉内炉辊的凸度值和粗糙度，同时还要考虑到该段的退火温度变化区间是否会导致临界张应力过小，从而得出了较为科学合理的超薄规格在连退炉内各段的张应力，其值即不超过该退火温度下的临界瓢曲张应力，也不会张力太小导致带钢严重跑偏。具体规律如下：当带钢厚度≥0.7 mm时，炉区带钢的张力分布为：均热张力保持与加热段一致；当0.5 mm＜带钢厚度＜0.7 mm，炉区带钢张力分布为：均热张力保持与加热段一致，快冷张力保持与过时效段一致；当带钢厚度≤0.5 mm时，炉区带钢张力分布为：均热张力保持与加热段一致，快冷张力保持与均热段段一致。

5）合理控制炉内速度。带钢在连退炉内速度不合理时，带钢加热的时间和效果不一样，极易产生水淬网纹等表面缺陷，更容易导致产品性能的不合格。尤其薄规格带钢在炉内速度较慢的话，会导致带钢受热较大和接触炉辊时间较长，而炉辊又是凸度辊，从而导致带钢局部温度不均或温差较大，从而带钢产生褶皱。所以通过制定相应的速度范围，可以保证带钢在炉内的加热时间、冷却时间、时效时间及防止带钢在炉内跑偏等。制定升降温用速度变化不超过5 m/min；对于生产过程中出现设备事故，需要降速时，降速的幅度在15 mpm/2~4 min。

6）改进退火炉挤干辊后板带吹扫装置。为了实现对带钢表面的均匀吹扫，首先将原设计的由横管一端通入压缩空气，改成横管中部通入压缩空气可保证横管中气体压力的恒定，实现全部喷头吹扫压力的恒定；其次是将喷头调整为45°角，可有效阻止压缩气与水接触时飞溅的水向板带中心和上方运动；三是更改了喷嘴形式，防止了喷嘴堵塞和保证了吹扫气体的均匀，有效的解决了边部带水问题。

7）防止平整液飞溅残留，提高平整后带钢表面清洁度。带钢表面残留的平整液，导致板面不干燥，包装后出现锈蚀现象。技术人员对湿平整吹扫系统进行系统的研究，从各方面入手，对吹扫系统进行系统的改造，改造防缠导板上方挡板，优化平整机排雾风机阀门开度，防止平整液飞溅到板带。优化湿平整喷嘴类型，由于原喷嘴开口度为45°且两个喷嘴间距离较大；造成平整液无法均匀喷到轧辊上，技术人员经过计算将喷嘴更换为开口度60°的喷嘴，即能将乳化液均匀喷至辊面，又能节省乳化液使用流量，节省成本。

8）优化水淬工艺及操作控制。了避免板带运行时因温度不均而出现跑偏断带，技术人员经过详细研究制定了缓慢加热，逐渐加热辊子的方案，同时优化了感应加热器投用后时效段张力值。此外，还对水淬酸洗工艺进行了优化。将水淬喷嘴箱与板带距离拉近，这样创新的思维，有效的改善了水淬板带板型。合理调整酸液浓度，改善板带酸洗效果。

4 结论

通过一系列的技术改进和优化措施，有效提高了连退机组生产的稳定性和产品质量。为了企业带来了非常可观的经济效益，也为高强钢产品打开市场销路提供了保证。