折皱 冷轧带钢平整后板面折皱缺陷的分析及控制

摘要:分析了退火带钢在平整轧制过程中产生表面起皱缺陷的原因，介绍了控制平整轧制温度、优化平整轧制工艺、改造轧辊系统传动方式等措施及其效果。

1、前面的话

冷轧平整工艺是决定冷轧产品表面质量和力学性能的关键工艺。其目的是通过小变形(0.3% ~ 3.0%)轧制消除罩式退火后钢卷的屈服平台，改善带钢的形状，对带钢的力学性能进行淬火回火，以获得良好的后续加工性能。但在最近的生产过程中，我厂1 550 mm平整机轧制厚度> > 1.0 mm的带钢时，卷尾出现表面起皱缺陷的概率很大，严重影响冷轧产品的轧制命中率和成材率。为此，我厂组织力量进行了现场跟踪，分析了表面起皱的原因，并提出了相应的解决方案。

2.纸板表面折痕及其分析

2.1、缺陷形态特征

平整轧制过程中产生的退火带钢表面皱纹缺陷横向贯穿整个轧制表面，并从中间向两侧延伸，痕迹逐渐淡化。上下表面缺陷一致，形态类似振动条纹，与轧制方向呈90°左右，呈不规则横纹分布，缺陷条纹相互交织，无明显边界。其质地类似于“树皮”形状，有轻微的手感甚至没有手感，肉眼可见。

缺陷都出现在平开卷的中间到尾部区域，长度从几十米到几百米不等。而且轧制温度越高，板材表面的褶皱越明显。带材越厚，轧前开卷折叠越严重，轧后起皱的概率越大。

2.2、原因分析

一般认为，表面起皱缺陷是由于退火后的低碳钢薄板在生产加工过程中局部突然屈服导致变形不均匀，产生“吕德斯带”现象，导致钢板上下表面出现横纹。

根据数据[1]，低碳钢再结晶退火后有明显的屈服上下限，屈服下限有较长的屈服平台。当带材的局部应力超过屈服极限时，会出现从弹性区到塑性区的突变，这意味着带材的应力超过其弹性极限，导致屈服，导致带材截面上出现不均匀的局部流动变形，进而出现褶皱。

导致皱纹的因素分析；

(1)原料芯质量差。在带钢的冷轧过程中，如果前导部分的板形控制不好，在轧制过程中会产生明显的边缘波和中间波，导致卷取过程中宽度方向的应力分布不均匀，经过罩式炉退火后会释放应力，使线圈的板形状态变差，尤其是卷芯质量变差。平整开卷时，带材明显从左向右偏转。同时，在开卷机芯轴的张力作用下，带材在开卷机扇形块边缘受到挤压，产生连续的横向折叠痕迹，经平整轧制后，形成起皱缺陷。

(2)退火工艺不当。带钢在罩式炉中退火时，如果热电偶失效，退火时温度过高、保温时间过长、温度上升和温度下降过快等。，钢卷会发生层间粘连；如果钢卷端面在装料前受到机械损伤，炉台对流板和终冷台对流板轮辐过薄，也会造成钢卷端面层间粘连。当具有层间附着力的带钢平整开卷时，由于附着力的影响，带钢不再沿卷材切线方向张开，而是产生一定的弧度。部分附着力成为使带钢弯曲的分力。当该分力超过带钢的屈服极限时，形成垂直于带钢长度方向的弧形弯曲。

(3)平整轧制温度。通过现场跟踪发现，在夏季生产中，当平整前的卷材温度> 45℃时，带钢更容易起皱，尤其是轧制刚从退火终冷站转移过来的卷材时，表面起皱的概率更大。主要原因是，当卷材温度在45℃以上时，金属分子更加活跃，在拉带钢时，容易从弹性变形区跳到塑性变形区，导致带钢表面出现滑移线，导致带钢表面出现起皱缺陷。

(4)整平辊系统的操作。平整机的传动方式设计为两台600千瓦的DC电机，分别通过减速机驱动上下工作辊。这种双工作辊传动方式的优点是传动方式稳定，能提供较大的轧制扭矩，但对轧辊配合精度、轧机辊缝和传动轴等要求较高。但对于整机的设备来说，由于辊系装配间隙大、辊系不均匀、传动系统跳动等原因，工作辊在减速轧制时会被轧制:①工作辊轴承座嵌套在弯曲辊块内，工作辊更换时，其轴承座一侧的上下滑块磨损不均匀。上、下工作辊组装在弯曲辊块中时，会发生倾斜和交叉，在双辊传动轧制时会出现轧制现象。②在轧制加速过程和高速匀速过程中，工作辊和支承辊都在轧制扭矩的作用下向轧制出口偏移，以消除辊系与机架之间的间隙，传动系统也在轧制扭矩的作用下消除机械间隙。此时轧制过程稳定，带钢表面质量可以更好。一旦连续减速轧制或分段减速轧制，在降低轧制惯性和轧制力矩的作用下，传动间隙和轧辊装配间隙逐渐增大，破坏了轧辊系统运行的稳定性，造成轧辊系统振动和换挡现象。

3.改进措施

3.1、调平前控制线圈温度

罩式炉的生产方式是在冷却站结束时卸料和冷却，然后在第二天相应的班次结束时冷却，并将钢卷转移到平板生产。理论上，终冷阶段空冷时间为24 h，由于产品规格与出料温度不一致，同一班次具体出料时间不同，终冷阶段钢卷堆放不规则，冷却风向循环不同，生产环境温度等因素影响，钢卷在终冷阶段的冷却效果差异较大。此时，如果直接进行平整轧制，会导致卷材性能分散性增加、板材起皱等工艺事故。

因此，有必要制定一个系统来规范调平和进给操作。钢卷从终冷站转移到整平站时，必须放置在前仓8 ~ 24 h，以保证钢卷热量由内向外均匀扩散。如有必要，应使用风扇加速仓库内的空气对流空以达到快速冷却的目的。对于已达到存放时间的钢卷，进料时端面温度应严格控制在45℃以内，厚度大于1.0 mm的钢卷进料温度应控制在40℃以内。

3.2、调整轧制工艺

针对带钢屈服变形不均匀的问题，通过提高延伸率设定值，增加退绕卷取张力，在带钢末端采用恒轧制力方式，可以抑制或消除带钢表面起皱，从而提高带钢表面质量。

3.3、提高轧制速度

当轧制温度和变形已知时，可以通过提高生产速度来提高变形率。实践证明，在保证安全生产的前提下，采用不低于600 m/min的高速轧制，提高加减速斜率，避免长时间低速轧制，对控制板面起皱缺陷非常有利。

3.4、改进工作辊传动方式

在原有控制模式的基础上，增加了一种新的下工作辊单辊驱动控制方案，使其具有工作辊双驱动和下工作辊单驱动两种模式。实践表明，单辊传动轧制稳定，消除了辊系轧制现象，带钢表面质量优于双辊传动。

4.结论

表面起皱的原因很多，与平辊的辊型、轧制温度和辊系运动密切相关。通过优化平整轧制工艺，实施单辊传动改造，严格控制进料温度，在带钢末端采用恒轧制力方式，可以有效抑制表面起皱。

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