分享：低碳钢头部褶皱缺陷分析与预防措施

本钢板材有限公司制造部，辽宁　本溪　117000

摘要: 本钢2300热连轧机组生产的冷轧产品原料“斜纹”缺陷多集中于带钢头部25~30 m，极易造成冷轧断带、轧辊损伤等事故，严重影响冷轧产量及成材率，且缺陷卷集中于低碳类软钢，厚度为2.5~3.5 mm。通过分析缺陷产生原因，制定优化方案，优化平衡弯辊力、层冷输出辊道前滑率、助卷辊前滑率、夹送辊参数、带钢头部卷取机张力等，有效减少了“斜纹”缺陷。

低碳钢热轧钢卷可作为冷轧产品原料，在经过冷轧机组前需经过分切剪将钢卷头尾剪切整齐，利于焊接头尾保证冷轧机组连续穿带。由于参差不齐，头尾剪切长度随热轧钢卷的头尾质量而变，一般不大于2.5 m。如果热轧钢卷的头尾存在质量缺陷，头尾剪切长度会增加，并且增加检查头尾质量。

本钢生产的低碳钢冷轧原料（即热轧低碳钢卷）易出现头部褶皱缺陷，造成头部20 m存在质量缺陷，导致冷轧头尾剪切无法实现有效切除，严重影响冷轧生产。通过对低碳钢热轧生产过程实施钢带板形控制、层冷辊道前滑优化调整、卷取机速度优化调整、夹送辊压力优化调整、卷筒张力优化调整等措施，可以解决此类缺陷的产生。

1.   头部褶皱缺陷的特征

头部褶皱缺陷的主要特征：集中在热轧低碳钢卷头部20 m以内，头部开始逐渐减轻，褶皱与轧制方向呈一定夹角，热轧精轧后表面检查仪检测不到缺陷，对冷轧生产影响非常大。

该缺陷主要形貌如图1所示。图1（a）较为严重，影响头部长度约20 m，图1（b）较轻，影响头部长度约8 m。

图  1  低碳钢不同位置处“斜纹”缺陷形貌

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2.   原因分析

2.1   浪形影响

2300线轧机初始设计在带钢头部咬入过程中，弯辊力较大，易形成中浪情况，平均平直度在−50 I。低碳钢在中浪较重的情况下，卷取机夹送辊咬钢时，浪形较重部位由于延展不开将导致“斜纹”产生。

2.2   导尺强制纠偏影响

低碳钢的强度较低，在卷取温度较高的情况下，进一步降低了其强度；同时带钢的厚度较薄，头部板形较难控制，因此带钢头部在输出辊道上极易产生横向“飘摆”，导致在带钢头部20~30 m处进入1#导尺时会产生较大的强制纠偏，强制纠偏或带钢本身产生的侧弯会在一侧出现“鼓包”现象，较大的“鼓包”在进入夹送辊时延展不开将导致“斜纹”产生。由于1#机导尺强制纠偏后，2#和3#机“斜纹”较1#机明显偏少。

2.3   带钢头部折叠的影响

带钢在层冷辊道前进过程中，若出现起套、失张等现象，带钢头部在通过夹送辊过程中打弯、折叠，由于输出辊道后端与夹送辊前滑速度为同一值，导致越接近卷机辊道上的带钢不能被超前速度所抻直。经过夹送辊及助卷辊的碾压，带钢有可能产生“斜纹”缺陷。

2.4   卷取机速度设置的影响

助卷辊和卷筒前滑速度相同，助卷辊起不到将带钢输送至卷筒帮助卷取的功能，甚至影响到带钢在卷取机内的输送，特别在第7~9圈时，由于助卷辊与卷筒间的间隙已经填满，出现1#助卷辊前进套折叠现象，在成品板面即为“斜纹”。夹送辊压力较小也会导致精轧与F7之间张力建立不好产生起套、失张情况。

2.5   带钢头部张力的影响

头部张力设定偏小导致带钢头部建张较差，带钢在卷机头几圈会产生轻微的“堆钢”现象，从而经过助卷辊碾压产生“斜纹”缺陷。在带钢卷取实际控制中，一级根据二级设定的参数值设定卷取过程中不同时段的卷筒扭矩，得以实现卷形的稳定控制。图2为带钢头部助卷辊转矩截图，带钢的头部助卷辊的转矩为负数，说明头部卷取时有失张现象。表明“斜纹”极可能在带钢头部卷取至助卷辊打开期间产生。

图  2  带钢头部助卷辊转矩

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3.   预防措施

3.1   优化平衡弯辊力

一级将F7支撑辊平衡力750 kN调整为700 kN。二级在模型表内进行优化参数，在程序内对设定弯辊力进行修正，在SPRP表内增加7个机架弯辊力系数。轧制低碳带钢时，可根据要求，使设定弯辊力小于750 kN。带钢在头部咬入时，减小中间浪，缓解带钢中间浪导致的“斜纹”缺陷。

3.2   提高导尺对中性

减少0#导尺待机开口度50 mm，适当减少1#导尺强制纠偏，提高导尺对中性。利用检修及年修期间对导尺同步轴进行调齿，调齿后导尺对中误差控制在5 mm以内，符合标准。

3.3   优化层冷输出辊道前滑率

对模型内层冷输出辊道的各段前滑率逐步增加，如表1所示，旨在用输出辊道前滑速度拉直带钢，保证带钢在辊道以不失张、不起套的状态平直进入卷取机。

表  1  层冷输出辊道前滑率优化

工艺	层流输出辊道前滑率/%
优化前	11~15
优化后	13~18

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3.4   优化助卷辊前滑率

助卷辊在卷筒咬钢过程中，起到抱紧带钢的作用，使带钢保持平直，并且处于拉紧状态，结合生产实际，对助卷辊的前滑率进行针对性优化调整。

表  2  助卷辊前滑率优化

工艺	助卷辊前滑率/%
优化前	8~10
优化后	11

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3.5   优化夹送辊参数

夹送辊在卷取过程中起到关键的导向作用，同时在卷筒和F7之前保证张力稳定的枢纽位置，在带钢头部穿过夹送辊时，夹送辊通过辊缝将带钢导向卷筒，和F7之间建立起足够的张力，以保证带钢处于平直状态，避免带钢在失张状态下发生折叠，同时和导尺同时作用，以免带钢发生跑偏。因此针对夹送辊进行压力及前滑速度进行优化调整，如表3所示。

表  3  夹送辊参数优化

厚度/mm	工艺	头部压力/kN	前滑率/%
2.50~2.75	优化前	17.0	4
	优化后	21.0	5
2.75~3.00	优化前	18.0	4
	优化后	22.8	5
3.00~3.40	优化前	20.0	4
	优化后	24.7	5
3.40~4.00	优化前	21.0	4
	优化后	25.2	5

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3.6   优化带钢头部卷取机张力

通过对卷取机全程6段张力控制进行分析，由于张力原因产生的“斜纹”缺陷主要产生于带钢头部卷取至助卷辊打开期间，因此对影响这一时序内第一段、第二段张力进行了调整，如表4所示，经调整后的张力有助于带钢头部卷取，且对带钢宽度无影响。

表  4  带钢头部卷取机张力优化

厚度/mm	分类	第一段张力/kN	第二段张力/kN
2.50~2.75	优化前	20.0	20.0
	优化后	23.5	24.6
2.75~3.00	优化前	20.0	22.0
	优化后	25.3	26.5
3.00~3.40	优化前	23.0	23.0
	优化后	29.1	30.4
3.40~4.00	优化前	25.0	25.0
	优化后	31.4	32.7

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4.   结束语

对“斜纹”缺陷制定了针对性的优化方案，有效减少低碳钢冷轧产品原料带钢头部不良区域，减少了不良品返修，提高成材率，同时消除了因“斜纹”导致冷轧断带、轧辊损伤等事故。