1 前言
莱钢银山型钢有限公司板带厂1500mm热轧带钢生产线卷取区域采用了2台地下卧式卷取机，并配置助卷辊液压踏步控制功能。带钢由卷筒卷取成卷，钢卷通过卸卷小车移出卷筒后，如整个带卷逐渐塌陷，呈现椭圆形状，称为塌卷或扁卷，这样的钢卷无法正常开平，影响成材率及用户使用[1]。莱钢在生产中，塌卷集中出现在Mn合金含量较高、规格较薄(h≤6.0mm)的钢种，如低合金高强度钢(Q345B、Q345D等)、汽车大梁钢(LG510L、LG610L)、石油套管(J55)、集装箱板(SPA-H)等。此外，薄规格(h≤6.0mm)花纹板扁卷比例也较高。该生产线2007年扁卷数量统计见表1。
2分析与控制
影响卷形的因素繁多，除带钢本身的质量(如凸度、楔形、镰刀弯、厚度偏差等)外，层冷温度、卷筒涨缩、助卷辊辊缝设定、张力设定值等因素对卷形质量也有影响。
2.1 品种规格的影响
从表1可看出，低合金高强度钢扁卷比例为42.21%，所占比例最大。这是由于低合金高强度钢的变形抗力较大，与同规格的其他钢种相比需要更大的卷取张力、力矩。对于较薄规格的带钢，如带钢张力小于初始给定值，卷取时没有箍紧，使钢卷内部的径向应力过小，从而容易导致各层之间产生滑移而造成塌卷。
为此，应选择合理的卷取张力，不同规格低合金高强度钢张力设定值见表2，张力设定值在普碳钢的基础上普遍上调20～30kN。此外，在HMI画面中增加“张力修正”功能按钮，张力修正范围±20kN。在二级控制系统设定卷取张力的基础上，允许操作工根据实际卷形情况进行调整，出现扁卷时，可适当增大张力。
2.2 带钢断面形状异常或楔形过大
带钢断面形状对卷形有较大影响，若带钢楔形过大，尽管在侧导板的作用下钢卷侧面比较整齐，但由于带钢横向厚度偏差较大，钢卷两端致密度明显不一致。在侧导板及夹送辊压力作用下，带钢仍然保持较平直的方向进入卷筒。尽管带卷两侧平齐，但单边较厚的一侧卷形致密，较薄的一侧呈现明显缝隙，卸卷后缝隙较大的一侧容易出现塌卷现象。
带钢断面形状异常或楔形过大造成的扁卷，在外形上存在两侧卷芯短轴明显不一致的现象，即两端扁卷程度明显不均。对于此类扁卷，应对照板形仪显示曲线、测量带钢楔形，及时通知轧钢工调整单边。若人工调整纠偏能力不足，则需及时停轧检查处理，对轧辊磨损、轧辊横移装置、轧辊冷却水嘴等需进行全面检查，直至消除楔形。
2.3 层冷温度的影响
轧制过程中带钢处于高温变形阶段。在高温下，因涉及到相变过程，铁素体的体积分数等因素非常明显地影响到变形抗力，而变形抗力与变形温度的关系较为复杂，并非简单地随变形温度上升而下降，往往会在相变点附近出现波动。为了保证热轧宽带钢性能，通常采用层流冷却控制卷取温度，一般控制为400～800℃。在此温度区域进行卷取，奥氏体向铁素体的转变已完成，相变作用对变形抗力的影响已消失，因而变形抗力与温度的关系较高温下简单明了，变形抗力随卷取温度的升高而单调下降。这是因为随卷取温度的升高，金属原子热振动加剧，变形抗力减小。
对于较薄规格(h≤6.0mm)低合金高强度钢，如提高卷取张力后仍出现轻微扁卷，可以适当降低层冷温度，提高带钢强度，增加卷芯抗挤压能力，从而有效避免扁卷。但层冷温度越低、变形抗力越大，卷取侧导板对带钢所需的夹持力越大。因此，在降低层冷温度的同时，为保证卷形齐整、不错层，需相应调整卷取张力、侧导板压力、夹送辊压力等卷取参数。莱钢已对侧导板控制进行了优化[2]。
2.4 卷筒与带钢之间打滑
2.4.1卷筒涨缩系统异常
该生产线卷筒采用了四棱锥柱销连杆式结构。涨缩缸拉动锥心轴，锥心轴上的四棱锥面推动柱销沿空心轴的孔向外顶开扇形板，使卷筒涨开。若扇形板松动或泄压引起卷筒涨缩异常，则带钢卷取时容易出现打滑，严重时失涨，轻微时内圈缝隙较大，钢卷支撑力较差，卸卷后出现塌卷。
为此，应加强设备点检与维护，规范卷筒更换制度，对卷筒的表面质量、磨损状况、涨缩状况重点检查，发现异常及时更换。此外，需定期标定卷筒直径，使用钢丝环绕或外径千分尺卡量卷筒分别在缩径、初涨、终涨状态的尺寸，记录卡量值，及时修正卷简直径，避免卷径偏差造成卷径计算误差，从而影响卷取张力输出及卷形质量。
2.4.2助卷辊与卷筒间的辊缝不合理
助卷辊和卷筒之间的辊缝δ可调，δ大小直接影响卷取质量。δ值过大，钢卷不易卷紧，头几圈容易打滑;δ值过小，带钢咬入时会产生撞击，引起助卷辊跳动，钢卷同样不易卷紧，甚至打滑。通常，根据带钢厚度、材质以及助卷辊的压力由计算机设定辊缝δ值。同时，应定期标定助卷辊辊缝，及时消除卷筒扇形板松动带来的偏差。
2.5 花纹板卷径补偿
卷取机张力控制采用最大力矩控制方式，在不能直接检测张力的情况下，为了准确控制卷取张力，必须准确控制卷取机电机的转矩：
Mm=D0/2×T/α
式中，D0为钢卷的外径;T为卷筒张力;a为齿轮比。
从上式可见，卷径与卷取机的转矩成正比，卷径计算精度决定了张力给定值的准确度。轧制花纹板时，卷取张力控制系统中卷径计算采用基板厚度进行计算，计算卷径小于实际卷径，转矩输出值亦偏小，特别是薄规格花纹板，花纹在整个板厚中的比例高于厚规格花纹板，卷径计算偏差更大，更容易出现扁卷。
为此，应跟踪、测量花纹板卷径，将同坯形、同基板厚度的花纹板与普通平板进行统计比较，计算花纹板卷径补偿系数。在程序控制中，将花纹板卷径计算在平板的基础上乘以系数k(1.10～1.15)。
2.6 钢卷的吊运与堆垛管理
钢卷在吊运或堆垛过程中，若受到猛烈撞击或摔伤，会造成扁卷。对于卷芯松懈的钢卷，在堆垛管理中受到严重挤压后，会造成扁卷。
因此，对于成品规格h≤6.Omm的带卷下线堆垛时，连续堆垛不得超过2层。下线24h后方可在卷上放置其他带卷。出现扁卷倾向的钢卷须单层放置，或是置于正常卷垛的顶层。对于已经呈现扁卷的钢卷，可采取V形斜坡滚动、椭圆立放的措施，利用带钢自身重量缓解扁卷程度。
3 结语
结合扁卷特征与莱钢现场工艺设备状况，分析了扁卷产生的原因，并提出了相应的控制措施，使扁卷缺陷得到有效地控制，卷形质量得到了大幅提升，提高了产品竞争力。
[参考文献]：
[1]刘东辉，孙文彬，付志刚.邯钢CSP线卷形缺陷分析[J].轧钢，2007，24(4)：63—66.
[2]单传东.卷取机侧导板控制策略优化['J-I.轧钢，2010，27(2)：50一54.
