山鋼日照公司的酸軋產線采用SMS公司的酸洗軋機聯合機組，設計年處理能力為215.4萬t。酸洗工藝采用淺槽紊流鹽酸酸洗，酸洗入口設置米巴赫全自動激光焊機和拉伸破鱗機，酸洗出口采用自動調寬高精度轉臺式切邊剪。軋機是酸軋產線的核心設備，其主要功能是壓薄鋼板并保證其板形，軋機是五機架6輥連續可變凸度（Continuously variable crown, CVC）軋機，具有自動厚度控制（AGC）和自動寬度控制（AWC）功能，尺寸精度和板形質量控制效果好。出口采用回旋式雙卷筒型式（即卡羅塞爾卷取機），緊湊高效，后方設置有離線檢查臺，可以對帶鋼端部進行取樣檢查其表面質量。對于連續軋制，最重要的是把軋制程序和伴隨著它的各機架速度、輥縫、機架間的張力對應依次通過的材料，分別進行適當的設定，使其穩定運行。

冷軋深沖鋼在酸軋生產過程中的某段時間內頻繁出現斷帶事故，給冷軋生產的順行造成很大影響，不僅嚴重影響了作業率，同時造成巨大的經濟損失，嚴重影響下一道工序的正常供料生產，訂單的交付也難以按期完成。針對酸軋斷帶產生的原因進行分析，并采取相應改進措施，以達到對酸軋斷帶的有效控制。

1. 酸軋斷帶的原因分析

1.1 酸軋生產工藝流程

所研究的酸軋生產線工藝流程見圖1.

1.2 焊縫處的斷帶分析

在酸洗入口設置米巴赫全自動激光焊機，激光焊機為此部分最為主要的設備，是保證酸軋產線正常運轉的關鍵之一。正常的生產流程是全自動焊接之后，根據具體的生產情況進行杯凸試驗，并且制定相應的酸軋焊機焊縫杯凸試驗頻次工藝制度等。在嚴格執行以上工藝制度并且確保原材料質量正常情況下，不會出現斷帶事故。一般情況下，導致酸軋焊縫斷帶的原因很多，大多數為焊接效果不好，影響焊接效果的主要因素包括雙切剪等機電設備對焊縫質量的影響、焊接參數設定不合理對焊縫質量的影響、輸出鏡及外光路對焊縫質量的影響、保護氣體對焊縫質量的影響以及原料質量對焊縫質量的影響等[1]。

某次超低碳深沖鋼生產過程中，焊縫前1 m在F2、F3之間斷帶，對斷口（圖2）取樣并進行檢驗分析。

逐項調查焊縫的相關工藝和設備，并對焊縫位置進行掃描電鏡分析。經過鎢燈絲掃描電鏡（SEM）檢測結果及分析，斷帶位置有大量的Al元素存在，詳情見圖3。

判斷斷帶原因為此處Al2O3富集造成硬度局部偏高。根據生產工藝Al主要來自于酸軋原料用連鑄坯在頭部位置進行噴號所用的Al絲。噴號位置為鑄坯的頭部（圖4），熱軋卷位置對應頭部（熱軋卷卷芯位置），酸軋后位置對應尾部（酸軋鋼卷不平整），斷裂位置處于帶尾焊縫前1 m左右（對應鑄坯噴號位置），因此判斷Al線噴號在加熱爐中高溫時發生反應形成Al2O3，Al2O3夾雜物無延展性，帶鋼撕裂造成斷帶。

1.3 軋制力的影響

在酸軋作業中，為了優質、高效、低成本地軋制鋼板，必須建立最佳作業方法。一般來說酸軋的全壓下率在50%~93%，全壓下率的分配，影響著電機功率、形狀、作業性能、效率。張力對軋制具有極大的影響，在軋制過程中施加張力，使鋼材的塑性變形在前、后張力的作用下進行。張力的存在可以防止帶鋼在軋制過程中跑偏，保證正確對中軋制；還可以調整板形，使所軋帶鋼保持平直；軋制中的前、后張力可降低金屬的變形抗力，有利于帶鋼變形，便于軋制更薄的產品，還能降低能耗[2]。機架間的張力過高，則會增加鋼板斷裂風險；過低，則增加鋼板扭曲的風險，所以必須控制張力值適當。

圖5為深沖鋼冷軋卷在速度1050 m/min左右酸軋生產過程中，帶鋼突然在F4、F5之間斷帶的形態圖，該事故導致F4機架內堆鋼、防纏導板變形、工作輥和中間輥受損。

觀察帶鋼邊部發現切邊良好，邊部無邊裂、毛刺、鋸齒邊等，排除邊部缺陷導致帶鋼撕裂斷帶的可能。

如圖6所示，斷帶前的張力數據正常且保持穩定，但在隨后小于0.06 s的時間內，F4出口傳動側（DS）張力先出現降低，之后F4出口操作側（OS）張力開始降低，直至到0，即帶鋼從傳動側開始撕裂，然后斷帶。如圖7所示，F4輥縫傾斜保持0.04 mm不變，F4出口張力差穩定為7 kN，屬于較小張力差，經驗值張力差在20 kN以內屬于正常值。

穩定軋制過程中，軋機入口原料偏離0.2 mm，無跑偏鐮刀彎情況。軋制出現異常后，F4出口傳動側張力先開始下降，操作側張力隨之下降，然后降為零，總用時0.4 s，傳動側開始撕裂導致斷帶。軋制過程中機架兩側的軋制力差、張力差數值較大時造成斷帶[3]。

1.4 孔洞的影響

酸軋過程中部分缺陷是由原料造成的，但是往往難以在上一道工序發現，而是在冷軋生產中暴露出來。原料缺陷通常有氣泡、孔洞、夾雜、鐵皮壓入、原料劃傷和輥印等，針對上述熱軋原料缺陷，通常采取的控制措施是加強對原料的檢查控制：加強封閉區管理，嚴禁不符合生產條件的原料上線生產，熱軋廠改進生產工藝減少缺陷產生[4]。在實際的酸軋過程中，酸軋入口上卷時的檢查和剪切難以把所有缺陷完全切除干凈，從而在酸軋過程中出現問題。圖8為孔洞造成的斷帶形貌。

由圖9可以看出，斷帶發生在12：03左右，此前軋機一直正常軋制，輥縫傾斜、軋制力和張力等均無異常，12：03：04時F4出口張力突然清零（此時已發生斷帶），隨后速度驟降至0，輥縫傾斜、軋制力等參數失去控制。查看斷帶現場，斷帶時速度較高（1020 m/min左右），帶鋼堆積，斷口有明顯孔洞缺陷，且斷面圓滑，排除軋裂導致斷帶，判斷為原料孔洞導致應力集中，最終撕裂帶鋼。

1.5 原料夾雜的影響

統計若干次夾雜類型的斷帶情況，通過鎢燈絲掃描電鏡（SEM）分析，幾個典型的電鏡掃描情況如圖10和11所示。

斷帶位置含有Ca系夾雜（圖10（a））、氧化鋁系（圖10（b）），判斷斷帶應與此處Al2O3或Ca系類夾雜富集造成硬度局部偏高有關，Al的來源為鋼水中的Al2O3聚集，Al2O3夾雜物無延展性、Ca系類夾雜偏硬，帶鋼撕裂造成斷帶。

斷帶位置含有Na、K、Mg、Si等典型保護渣系夾雜（圖11）情況[5]，判斷斷帶應與原料鑄坯生產時在結晶器中卷渣造成鋼帶內含有夾雜物有關。

1.6 工藝參數設定的影響

酸軋過程中，彎輥力和CVC軸向位置可用來克服和消除板形缺陷。彎輥力是第一調節手段，但長時間處于高彎輥力的狀態下，必須調節CVC位置，讓工作輥獲得新的合適的軋輥凸度，才能達到控制板形的目的，CVC位置值的合理設定不但能配合彎輥力有效的改善板形，同時還可大幅度降低彎輥力，增加彎輥力的可調范圍[6]，確保酸軋軋制過程的順利。

圖12為酸軋產線生產規格為0.79 mm×1848 mm的超低碳深沖鋼卷時帶鋼發生斷帶的照片。肉眼觀察斷口位置未發現有雜質。對斷帶部位進行取樣，掃描電鏡形貌及面掃描圖譜如圖13所示。

通過掃描分析結果，只觀察到斷口處的成分為Fe，沒有觀察到其他雜質，排除夾雜等原因造成的斷帶。

深入調查工藝數據發現，操作人員在軋制過程中調整軋制力使厚度達到目標要求過大導致軋斷，調整彎輥力值不適合導致軋漏斷帶。主操作工在軋制力生效時，設定軋制力過高，在軋機啟動一瞬間壓斷帶鋼發生斷帶。

2. 預防酸軋斷帶產生的措施及效果

（1）對連鑄坯噴號的Al線進行優化，在保證鑄坯噴號清晰的情況下，可以考慮Al線稍細一些，確保鑄坯上噴號位置的Al在軋制前去除干凈。

（2）煉鋼工序展開超低碳鋼的夾雜物攻關，減少酸軋原料鑄坯中Al、Ca以及保護渣等夾雜含量。

（3）通過下道工序（鍍鋅和平整機組）的質量信息反饋，對相同規格軋制規范，軋制力計算、分配以及張力計算、分配數據進行比較分析，以此優化軋制規范、壓下規程，穩定板型，防止斷帶。

（4）操作工操作時應確認到位，了解本崗位操作按鈕、設備的性能和調整范圍，養成良好的操作習慣，針對不同的問題制定出不同的解決方法，對軋制規格的每一次軋制力設定做到心中有數，設置軋制力時不能過大。

（5）酸軋前檢查原料卷，嚴禁出現孔洞的卷進入酸軋生產。

深沖鋼酸軋生產采取以上措施之后，斷帶改善效果非常顯著。

參考文獻

[1]齊程軍,劉玉麟,謝磊,等.淺談原料質量對激光焊機焊接效果的影響.金屬世界,2014(2):29

[2]朱英.冷軋帶鋼產品生產工藝簡介.金屬世界,2012(4):58

[3]劉醒,王艷超,劉佳奇.雙機架平整機張力控制研究以及優化過程.設備管理與維修,2022(13):100doi:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2022.07.44

[4]于世川,李一棟,梁振威,等.提高冷軋板表面質量的工藝研究.金屬世界,2009(4):12

[5]王佳明,賈國軍,王曉飛,等.超低碳無間隙原子鋼表面卷渣夾雜控制實踐.山東冶金,2021,43(6):3doi:10.16727/j.cnki.issn1004-4620.2021.06.002

[6]張維召.2180軋機穩定控制技術.金屬世界,2015(4):57doi:10.3969/j.issn.10006826.2015.04.14

文章來源——金屬世界