宝钢镀锡板翘曲原因分析与对策

36 宝钢技术 2004年第l期 宝钢镀锡板翘曲原因分析与对策 何建锋 (宝钢股份公司 冷轧厂，上海200941) 摘要：分析了冷轧薄板退火后产生纵向翘曲和横向翘曲的原因，并结合现场实践开展了试 验研究，制定了防止翘曲稳定板形的控制方法，经生产验证，大幅度降低了宝钢镀锡板翘曲封 闭量。 关键词：镀锡板；翘曲；平整；质量缺陷 中图分类号：TGl42．1+2文献标识码：B文章编号：1008—0716C2004)Ol—0036—04 C卸seAnalysisofTinpIatewarp粕dourCo岫te瑚∞swes HEjkn垂ng (B帅steelCo】dR0uingM重u，SlIanghai20094l。CIli聃) Abstmct：CausesofLw8rp曲dCw8rpofblackti“platehavebeen蛐alyzed，8greatnurIlbero“esls concemi“gw8Ipshavebeenconductedonsite-andcounleHneasure8topreventti“platefmmw8rpi“ghave beentaken．A1lthesemeasure8proveIobeefkctivetoreduction0f““platew8rp． KeyWords：Ti“plate；w唧；Temper；Qualilydefect 1前肓 镀锡板翘曲又称拱弯，分为轧制方向的纵向 翘曲(L翘)和垂直轧制方向的横向翘曲(c翘)二 类。制罐工业用现代高速制罐机对镀锡板板形要 求越来越高，镀锡板翘曲的悬垂值必须小于 19mm，平台值小于3mm，否则将造成印铁、制罐 困难⋯。 2000年1月前，宝钢镀锡板翘曲缺陷月封闭 量大于1000t，严重影响镀锡板的质量。因此， 分析镀锡板翘曲产生的原因并制定减少缺陷的对 策是非常必要的。 2镀锡板翘曲的特点 镀锡板钢卷经连续退火机组的再结晶退火 后，板形得到很大改善，但退火钢卷切板后的翘曲 表现明显。发生翘曲的钢种有他．5、T3、T4、T5 等，板厚为0．18—0．55mm，翘蓝与钢种、规格无 明显美系。其中： L翘：经平整卷取后，表现为不同程度的下弯， 材质越软(如：12．5、13)，规格越厚，下弯越明显。 c翘：从1999年底到2000年初爆发的镀锡板 翘曲主要是c翘曲，根据退火钢卷的c翘悬垂值 测量统计，分布规律见表l。 表l镀锡原板c翘统计表 T曲lelSt“stics0fCw8rpofcoldr0UedB矗p 注：样板规格为板宽x850mm。 从表1知，镀锡原板c翘绝大部分为上翘，约 占967l％，悬垂值大于lOmm占59．31％，大于 19mm的超标钢卷为4．38％。翘曲程度普遍较大。 何建锋高级工程师1970年生1995年毕业于浙江大学现 从事轧钢专业电话26“∞29 3镀镉板翘曲原因分析 3．1翘曲残余应力分析 选取典型下弯的翘曲样板，用小孔释放法通 过应变片测出板宽方向5点的残余应力，见图l、 图2。由图知，发生翘曲的样板正面和反面应力 是不一样的，正面为拉应力，反面是压应力，残余 万方数据万方数据 何建锋宝钢镀锡板翘曲原因分析与对策 37 N ： < 柽 世 媸 谣 图l”cA正面残余应力实测图 F19．1Measuredvall】eof13cAtopresidualslm鹪 图2”CA反面残余应力实测图 F192 M㈣redvalue0fT3CAbotlomr螂idumstress 注：点】最5为分别距带钢两边100n吼，点3为带钢宽度的中 点(点l和点5的L}r电)，点2、点4分别为点l和点3、点3和 点5的中点， 岁 萑 k (8)掉塑性弯曲 应力绝对值是板中央大，边部小，正、反两面残余应 力的分布及大小决定丁样板弯曲的方向和程度。 3．2 L翘原因分析 (1)平整机异步轧制产生L翘 宝钢连续退火机组的6辊平整机是单辊传动 (传动下支撑辊)，而上轧辊是在轧件的摩擦力带 动下传动，这种轧制通常具有异步轧制的特点，造 成轧件水平速度分布不均，下表面速度快．上表面 速度慢，易形成轧件L翘。 根据平整后板的上下表面残余应力的测定， 也可以看出上下表面残余应力是不同的(一个拉 应力，一个压应力，见图1、图2)，这也说明了形成 L翘的力学原因。 (2)卷取后产生L翘 带钢经卷取后，轧件发生弹塑性弯曲，内部存 在弯曲应力。带钢断面的弯曲应力以中性线为分 界，一边是拉应力，一边是压应力。根据带钢的弯 曲变形程度，带钢的弯曲模式可以分为弹塑性弯 曲、塑性弯曲和弹性弯曲三种。因为带钢很薄，为 了简化计算，可以认为塑性变形区内的应力为常 数，且等于金属的屈服极限a。，如图3所示。 | _r—E k 7 名 l¨ (b)塑性弯曲 (c)弹性萼曲 图3带钢弯曲模式 Fig3 Bendillgmode0fBtripBted 带钢卷曲后，不希望产生L翘，即不产生图3 (a)所示的弹塑性弯曲，也不产生图3(b)所示的 塑性弯曲，只产生图3(c)所示的弹性弯曲。根据 材料力学的虎克定律和内力矩等于外力矩的原 理，可以推导出带钢只发生弹性弯曲的临界屈服 极限，见下式。 口，l=凸／2Po 式中，d；I为带钢临界屈服极限．MPa；Po为卷 取机的曲率半径，mm；F为带钢的弹性模量，MPa； ^为带钢厚度，mm。 退火后带钢的屈服极限大于此临界值(d。)， 则带钢卷取后只产生弹性弯曲，打开后不会产生 L翘。如退火后带钢的屈服极限小于此临界值， 则带钢卷取后可能产生弹塑性弯曲，打开后可能 产生L翘。 3．3 C翘原因分析 (1)平整控制不良导致c翘 通过对连续退火机组分段跟踪板形的变化， 发现带钢经平整后，c翘明显。为进一步证实c 翘的产生原因，对同一钢卷进行平整和未平整试 验，并取样板用x射线法测定板内残余应力，见 表2。 从表2可知．平整钢板内的残余应力(轧向、 横向)比未平整部位明显偏大，而平整后的镀锡板 比未平整材的翘曲更明显。因为，带钢平整时张 力很大(约200MPa)，是未平整时的5～6倍。由 万方数据万方数据 宝钢技术 2004年第l期 表2平整与未平整部位残余应力对比 Table2 Resldudst吣compans佣bet眦nrolledand㈣lledstrip 于平整时张力过大导致钢板变形不均匀，板内残 10mm以内，L翘也有明显的改善。 余应力增大引起板形翘曲。 通过统计跟踪，l4ETL拉矫投入和2’ETT．无 (2)拉矫机控制不良导致c翘 拉矫下生产的镀锡板，二者的翘曲超标封闭率分 试验表明，镀锡原板的翘曲，尤其是c翘，经 别为3％和35％，可见拉矫机正常投人能大大改 过l4镀锡生产线(14ETI．)的拉矫机后，翘曲可以 善板形。2000年下半年生产的镀锡板翘曲超标 得到明显改善。从表3的板形统计来看，拉矫前 钢卷几乎都是由于拉矫机投入不正常导致的板形 c翘大于lOmm的钢卷，拉矫后板形基本控制在 恶化。 表3 l+镀锡机组拉矫对翘曲的影响 Table3 E脯t0fl。ETIleve】eronti”plaIew8rp 卷——I-塑!!! L(一20—20≤￡<一10一10≤￡<0 0≤￡％。实 际中，卷取内径2户o=420mm，材料弹性模量E= 2．2×105MPa，对典型的板厚，临界屈服强度为： ^=0．38mm时， d。1=200MP且； ^=0．55mm时， d。1_300MP且。 当钢板屈服强度低于临界值时，卷取后会发 生弹塑性变形，产生向下的L翘。对此，在不影响 成品材质性能的前提下，可适当调整材质的化学 成分和退火温度，提高屈服强度。对厚带钢板形 易受卷取影响，可有意调节cB辊位置，使卷取前 带钢略往上翘，抵消一部分卷取下翘的影响： (3)针对异步轧机特点，平整机上下工作辊轴 心设置一定偏心距，通常是上工作辊相对下工作 辊向轧制出口方向偏移3～5mm。使上工作辊对 轧件有一个向下压制力，以减轻轧件向上翘曲，即 减轻L翘。 (4)合理设定精整机组矫直机的参数，可有效 地改善镀锡板的L翘。 4．2 c翘的防止措施 (1)合理设定平整机张力，减少板内残余应 力。1420单元连续退火机组装备有双机架平整 机，分人口、中间和出口三段张力控制。1999年 下半年以来，随机组产量的增加，机组速度、平整 张力都随之增加，且操作工为减轻牛排印，普遍将 平整出口张力提高10％．20％，导致带钢内残余 应力增大，c翘明显。2000年下半年后通过多次 试验，优化平整张力，在确保平整延伸率和板形情 况下，整体降低了平整段的张力和弯辊力，有效地 焉三}繁篙荒 矫錾拉板 万方数据万方数据 何连锋宅钢镀锡板翘曲原因分析与对策 39 控制了带钢c翘，目前c翘控制在±lOmm以内。 (2)加强轧辊检测，减少上下辊粗糙度差。平 整机轧辊不仅要表面尤缺陷，而且要加工均匀，粗 糙度波动小，同时要求每班至少抽查一对轧辊，测 量其粗糙度。另外，上下工作辊的粗糙度差尽量 小于O02Jirn，防止上下工作辊因摩擦力的变化 而导致上下表面变形不均匀，产生翘曲。 43效果检验 采取以上防止翘曲措施后，2000年下半年来宝 钢镀锡板的板形质量得到r控制，翘曲封闭量大幅 度降低，见表4。2001年起翘曲封闭量稳定控制在 50t／月以下，镀锡板实物质量大幅度提升。 表4 2帅0年翘曲封闭量 Tal*4T0talfj“plate”唧1ngln2000 5结语 生产实践证明．拉矫机对改善镀锡板板形有 明显效果，必须把握好拉矫机设备状态，结合镀锡 原板的板形和规格，不断完善拉矫参数，防止出现 拉矫投人后出现的单边翘等拉矫板形不良缺陷， 使拉矫成为改善镀锡板板形的一个必不可少的补 充手段。 冷轧薄板的板形控制始终是冷轧产品质量的 是键，引对平整后的镀锡原板因残余应力大导致 的翘曲、牛排印等板形不良缺陷，我们将利用科研 手段继续深入研究，拟对平整机的辊间受力、中间 辊移动位置、横向截面的板厚均匀性进行计算机 仿真研究，使之变形均匀，改善板形。 参考文献 周其良镀锡薄铜板北京：冶金工业出版社．1977：19s 编辑牵仁江 (改稿日期：200309一10 ．：Ⅲ：：：：：：：：j：：：。。⋯⋯ j⋯：：⋯=i二}二二⋯⋯⋯⋯⋯⋯t一：拦：一：二：：：：m：：：二：EⅢⅢ⋯：i：：Ⅲ：二：!：：=：：：：：：：=：==：=：：：。：：：：：：：：：：’ (上接第6页) 的进展调研，考虑如何研制这些新一代工艺，已经 J于展了薄带连铸的试验研究。笔者曾在现场亲眼 学习参观了它的试验过程，和笔者在欧洲参观的 不同是，在原理试验中已经出现更好的苗头，尤其 侧封水平忧于欧洲的原理试验结果。宝钢有能力 在研制这些工艺中发挥更大作用。vAI就c。rex 在中国应用可能性，RioIinto就HIsmell工艺在中 国的建设已投入了新的关注。在当前形势下我国 应加快“引进和研制新一代钢铁制造流程”这一使 命已提到日程上来。笔者希望在下一个五年计划 期间(2006～2010年)，国家安排这一流程的攻关。 为此有关研究单位和大专院校，有兴趣的钢铁企 业应当携手共进，力争有所贡献。 笔者认为现有欧美已有的工作不能全盘搬进 中国。comx是全还原过程，难以解决低品位矿 (特别是高磷矿)的使用；HIsmell流程能耗还未低 到理想水平，且每炉役寿命还未达到工业化要求 的水平；FINEx虽在韩国取得了良好开端，但全公 司煤气如何匹配系统，特别是在没有corex、Midrex 煤气，没有还原性气源袈件下如何批量生产?所 有这些流程能否在500万l／a以上的钢铁企业采 用?这些问题有待思考和研究。至于薄带连铸， 它理想的产品大纲是什么?所谓理想是要创造良 好的经济性和先进的性能相统一，这需要在试验 和实践中加以回答。但是重要的是起步!从实验 室走向工业试制，走向工业界应用。道路还很长， 重要是宝钢这样的排头企业应该起步、， 上述几点是笔者的认识，仅供宝钢领导和科 技人员参考，也是对《宝钢技术》创办20周年的祝 贺。祝本刊在以后推进冶金科技进步工作中发挥 骨干的信息交流和工作研讨作用。 参考文献 l翁字庆中国冶金共性技术的发展中国冶金，姒培；(7)：l～8 2翁宇庆超细晶钢北京：冶金工业出版社，2003：l～29 3 A瑚’ssIlⅢ。目。PI肌ni“g：”乳盹lT即}帅lo酣R册d。叩”，P2，Ch8mer I．Dec．2001 4佐野信雄日本铜铁科技战略中国金属学会．2000：26 5翁宇庆拽国钢铁工业节能环保工作的现状和展啦中国冶 金．2003(11)：1～7 编辑刘宏娟 改穑日期：20叫一0l—12 万方数据万方数据 宝钢镀锡板翘曲原因分析与对策 作者： 何建锋 作者单位： 宝钢股份公司,冷轧厂,上海,200941 刊名： 宝钢技术 英文刊名： BAOSTEEL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2004，(1) 被引用次数： 2次 参考文献(1条) 1.周其良 镀锡薄钢板 1977 引证文献(2条) 1.靳月华 冷轧带钢起筋问题研究[学位

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]硕士 2007 2.张志超 热轧润滑对板带钢轧制力及表面质量的影响研究[学位论文]硕士 2005 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bgjs200401010.aspx 授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：34fa2aa3-0921-41ec-aff9-9e9000f59ef2 下载时间：2011年2月20日