CN113215385B - 一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，本发明通过控制带钢在立式退火炉运行速度、张力、温度、冷却速率及升温速率等方式，解决了薄规格热镀锌带钢炉内瓢曲的问题，实现了薄规格热镀锌钢板在同类热镀锌机组的稳定生产，提高了薄规格产品的合格率，降低了制造成本，生产出满足客户需求的热镀锌极限薄规格产品。本发明方法无需改变现有的工艺路径，实施成本低。

Description

一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法
技术领域
本发明属于冷轧热镀锌生产领域，涉及一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法。
背景技术
由于热镀锌产品相比电镀锌产品的价格优势，热镀锌极限薄规格产品已逐步替代电镀锌产品的发展趋势，家电制造终端用户对热镀锌薄规格产品的需求愈来愈多。因此，薄规格热镀锌钢板具有非常好的表面质量及较低的成本受到越来越多用户的青睐，在家电领域得到了广泛的应用。为此，热镀锌薄规格产品应不断适应满足终端家电制造厂家的需求。
热镀锌薄规格家电产品生产控制主要包括以下工序：冷轧轧硬钢卷----表面脱脂清洗---立式退火炉连续退火---入锌锅热浸镀锌----光整拉矫----表面后处理----分卷卷取。现有热镀锌产品生产规格0.3-2.0mm厚度，对于生产CQ级0.3mm—0.35mm厚度热镀锌产品属于极限薄规格产品，生产线速度100m/min，加热段退火温度720±10℃，这些极薄规格热镀锌产品在连续热镀锌机组生产时经过开卷、清洗、立式炉退火、热浸镀锌、光整拉矫、后处理、卷取等工序得到，在实际的生产过程中产品质量很难控制，极容易热瓢曲问题，最终因生产不稳定甚至机组停机、产品表面质量不能满足要求而降级，导致合格率很低。
发明内容
本发明的目的在于针对生产极限薄规格产品生产过程中带钢在退火炉炉内极易产生热瓢曲问题现状，提供一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，通过对连续热镀锌机组立式退火炉各段温度、张力、速度匹配性工艺参数控制，有效解决薄规格钢板在退火炉内瓢曲缺陷的发生，提升薄规格产品的合格率，从而稳定生产出满足客户要求的热镀锌极限薄规格产品。
本发明具体技术方案如下：
一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，包括以下控制方法：
1)薄规格带钢进入退火炉前，先降低退火炉预热段板温，然后降低加热段板温；
2)薄规格带钢在加热段，按照3-4℃/秒升温速率控制；
3)退火炉均热段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设置均热段带钢保温温度大于RTF段带钢温度0-10℃；
4)退火炉快冷段控制降温速率25-30℃/秒缓慢冷却；
5)退火炉出口段各辊室温度设定为保持与快冷段辊室温度差异在±5-±10℃范围内；
6)退火炉各段张力按照二级给定张力设置；
7)薄规格带钢进入锌锅段，控制边缘挡板压力最小。
步骤1)中所述薄规格钢板厚度为0.3-0.35mm；所述薄规格钢板的化学成分重量百分比为：C≤0.10％，Si≤0.030％，Mn≤0.4％，P≤0.035％，S≤0.025％，Cu≤0.05％，Alt≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
所述薄规格钢板的屈服强度为500-800MPa，抗拉强度为800-1150MPa。
步骤1)具体为：薄规格钢板进入退火炉前3-5min，先降低退火炉预热段板温，然后降低加热段板温；优选的，薄规格钢板进入退火炉前3-5min，先将前一钢卷在预热段板温降温至180-190℃，再将加热段板温降温至700-710℃；
镀锌线是每个钢卷上线通过焊机进行焊接来保证工艺段连续生产，一般生产过程中，薄规格钢板上线前，前一钢卷一般是比薄规格钢板略厚的，比如0.4mm的钢板，较厚的钢板一般在预热段和加热段的温度较高，所以，在薄规格钢板进入退火炉前，降低温度，通过前一钢卷板温判断温度降低情况判断退火炉降温情况，以满足薄规格钢板生产需要，以免造成薄规格带钢受热较快，带钢受热不均匀进入RTF加热段后产生热瓢曲。
本发明薄规格带钢速度控制在100mpm-110mpm，且生产线速度稳定控制；本控制薄规格带钢速度，每次降速或升速不大于2mpm。
步骤2)中，薄规格带钢在加热段运行过程中，按照3-4℃/秒升温速率控制；以实现在加热段薄规格带钢加热均匀，温度逐步上升，防止某区温度过高受热不均产生瓢曲；在加热段，薄规格带钢钢板温度达到710-730℃；
步骤3)中，设定均热段SF段温度补偿20-25℃；
步骤4)中，出快冷段时薄规格带钢板温达到530±5℃；
步骤4)在快冷段控制钢板降温速度，保证带钢降温幅度不宜过快，以免带钢冷热不均匀发生瓢曲。由于0.3-0.35mm极限薄规格带钢核心热小，锌锅温度热平衡不能保持，导致锌锅温度降的很低，影响带钢的产品质量。通过控制上述冷却工艺，冷却后板温较高进入锌锅，以免影响产品质量。
步骤4)中，快冷段上辊室温度设定为510±5℃；以免热的带钢和温差较大的辊接触发生形变发生瓢曲。
步骤5)优选的，退火炉出口段各辊室温度设定为保持与快冷段辊室温度差异在±5-±10℃范围内；更优选的，退火炉出口段各辊室温度设定为保持与快冷段辊室温度相同。
步骤6)中，退火炉各段张力在保证钢板表面无划伤前提下按照二级给定张力设定；
步骤6)中，PHF、RTF段按照二级给定张力设定，SF均温段增加张力5-10％控制，RCS快冷段增加张力10-15％控制。对SF、RCS段二级张力基础上增加张力，预防冷瓢曲。
步骤7)中，薄规格带钢进入锌锅段，控制边缘挡板压力最小，挡板压力过高带钢薄边部会产生变形容易结瘤和产生气刀条痕。
在过焊缝关闭时将挡板轻轻合拢。
薄规格带钢进入锌锅，锌锅铝含量控制在0.21-0.23％，防止铝含量过低有悬浮渣带入沉没辊造成打滑出现划伤；
薄规格带钢出退火炉后，入锌锅温度设定为490-510℃，薄规格入锌锅温度低容易产生云纹缺陷；
控制锌锅温度设定在462-463℃。
冷轧钢板在经过立式退火炉退火、冷却后以一定的温度和速度进入锌锅进行热镀锌，通过适当增加SF均温段和RCS快冷段张力，稳定控制炉内带钢运行速度及冷却速率，优化升温速率，来保证薄规格产品在立式退火炉内稳定运行，避免热瓢曲缺陷的发生，从而生产出合格的薄规格产品。
采用本发明控制方法，克服现有控制技术的不足，通过优化热镀锌立式退炉工艺参数控制，通过控制带钢在立式退火炉运行速度、张力、温度、冷却速率及升温速率等方式，解决了薄规格热镀锌带钢炉内瓢曲的问题，实现了薄规格热镀锌钢板在同类热镀锌机组的稳定生产，提高了薄规格产品的合格率，降低了制造成本，生产出满足客户需求的热镀锌极限薄规格产品。本发明方法无需改变现有的工艺路径，实施成本低。
具体实施方式
本发明中退火炉各段简称：预热段为PHF段、加热段为RTF段、均热段为SF段、快冷段为RCS段。
冷轧轧硬钢板在热镀锌立式退火炉内消除轧制应力，改善力学性能，并使带钢加热到一定温度然后保温冷却，完成再结晶退火，最后钢带进入冷却到要求的镀锌入锌锅温度。由于立式退火炉炉辊较多，钢带容易在炉内跑偏，故立式炉炉辊一般设计为正凸度，随着炉内各段温度不同，各炉辊的原始凸度也有所差别，带钢在过炉辊时由于炉辊凸度导致辊面各部分温度也有差别，当带钢经过炉辊时在带钢宽带方向就会产生温度差，从而导致带钢宽带方向上的热应力也不同，当热应力差达到一定值后就会产生热瓢曲现象。
而热镀锌0.3-0.35mm极限薄规格产品，在退火炉过程控制中因钢板宽度方向温度差极易发生热瓢曲问题，本发明提供以下方法解决0.3-0.35mm极限薄规格产品瓢曲问题。
一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，所述热镀锌薄规格产品生产方法包括以下步骤：
对厚度为0.3-0.35mm冷轧轧硬钢板开卷后，进行清洗、立式连续退火炉退火、热浸镀锌、光整拉矫、后处理、卷取得到成品。
其中冷轧轧硬钢板的化学成分重量百分比为：C≤0.10％，Si≤0.030％，Mn≤0.4％，P≤0.035％，S≤0.025％，Cu≤0.05％，Alt≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。所述冷轧轧硬钢板的屈服强度为500-800MPa，抗拉强度为800-1150MPa。
立式连续退火炉退火工艺方法为：
1)在0.3-0.35mm厚度的薄规格冷轧轧硬钢板上线生产前一个钢卷退火炉应逐步降温，退火炉PHF预热段在薄规格进入前3-5min应将预热循环风机的功率设置在35-45％之间,以达到前一钢卷在预热段板温降温至180-190℃，再在加热段将前一钢卷板温降温至700-710℃；薄规格带钢速度控制在100mpm-110mpm，且生产线速度稳定控制；每次降速或升速不大于2mpm。
2)退火炉加热段RTF段每例有12个辐射管，分别布置工作侧6个、传动侧6个，带钢从中间穿过，每个辐射管烧嘴都能通过UV脉冲控制启动和关闭，RTF段每例烧嘴在0.3-0.35mm薄规格带钢头部焊缝进入时应通过退火温度设定控制使其不启动，目的是防止薄规格焊缝处受热过快产生瓢曲，待0.3-0.35mm薄规格出锌锅后温度稳定，启动烧嘴保证需要的退火温度710-730℃，避免带钢在RTF段每例升温过快因辊室和带钢的温度相差太大而产生瓢曲。控制退火温度或需要升温时通过温度控制每例烧嘴启动数不得超过50％；以保证薄规格带钢在加热段运行过程中，按照3-4℃/秒升温速率控制；
3)退火炉均热段SF段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设定SF段带钢保温温度大于RTF带钢温度0-10℃，设定SF段温度补偿20-25℃；
4)退火炉快冷段RCS冷却段将冷却风机挡板1、2、3选择手动并关闭，冷却温度应设定为530±5℃，上辊室温度设定为510±5℃，保证带钢降温幅度不宜过快，控制在降温速率25-30℃/秒；退火炉RCS冷却段2#冷却风箱距离由70mm手动调整到90mm，保证2#冷却风机功率转速大于等于10％，以满足上述冷却降温速度的要求。
5)退火炉出口段各辊室温度设定为保持与RCS冷却段辊室温度一致，温度差异控制在±5-±10℃之内，带钢入锌锅温度设定为490-510℃。
6)退火炉各段张力在保证钢板表面无划伤前提下按照二级给定张力设置，PHF、RTF段按照二级给定张力设定，SF均温段增加张力5-10％控制，RCS快冷段增加张力10-15％控制，预防冷瓢曲。
在热浸镀锌工艺中，控制锌锅温度462-463℃，钢板入锌锅温度490-510℃；避免薄规格入锌锅温度低镀锌后带钢表面容易产生云纹缺陷；锌锅铝含量控制在0.21-0.23％，防止铝含量过低有悬浮渣带入沉没辊造成打滑出现划伤。
锌锅段边缘挡板压力关闭在现场气刀旋钮设置为最小，在过焊缝关闭时操作人员现场手动将挡板轻轻合拢，挡板压力过高带钢薄边部会产生变形容易结瘤和产生气刀条痕。
在光整拉矫工艺中，光整机为单机架四辊湿光整，光整延伸率为0.6％-0.8％；拉矫机为1对延伸辊、1根抗横弯辊、1根抗纵弯辊，拉矫延伸率为0.3％-0.5％。
后处理采用立式辊涂机涂覆无铬钝化膜层，膜层厚度0.8-1.0μm(单面)。
实施例1
一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，本实例以0.3×1280mm薄规格，钢种DX51D来进行具体实施描述：
1)0.3×1280mm带钢上线生产前通过焊机将其与前一卷0.4mm厚度钢板进行焊接来保证连续生产，在0.3×1280mm薄规格带钢上线前3-5min，0.4mm厚度钢卷在退火炉应逐步缓慢降温，退火炉PHF预热段在0.3mm带钢进入前应将预热循环风机的功率设置在40％转速，以达到前一钢卷在预热段板温降温至180-190℃，再在加热段将板温降温至700-710℃；防止因薄规格带钢受热较快PHF预热循环风机设置过高，带钢受热不均匀进入RTF加热段后带钢表面温度不均匀导致产生热瓢曲；
2)退火炉加热段RTF段每例有12个辐射管，分别布置工作侧6个、传动侧6个，带钢从中间穿过，每个辐射管烧嘴都能通过UV脉冲控制启动和关闭，退火炉RTF段每例烧嘴在0.3×1280mm头部焊缝进入加热段前时，应通过退火温度设定控制使其不启动，目的是防止薄规格焊缝处受热过快产生瓢曲，待0.3×1280mm出锌锅后温度稳定时，再启动烧嘴保证需要的退火温度710-730℃，通过前一卷带钢需要的加热量，退火炉加热段各例炉膛里的温度就能保证后一卷薄规格焊缝后一定长度的退火温度；避免带钢在RTF段每例升温过快因辊室和带钢的温度相差太大而产生瓢曲，控制退火温度或需要升温时通过温度控制烧嘴启动数不得超过50％；
退火炉RTF控制采用瓢曲模式且A-KL区目标温度设置值修改为A、B列720-750℃，C、D、E列750-780℃，F、G、H列800-820℃，I、J列780-800℃，K/L列760-780℃，使带钢加热均匀呈逐步曲线上升和缓降，实现3-4℃/秒升温速率控制，防止某区温度过高受热不均产生瓢曲。
3)退火炉SF段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设定SF段带钢保温温度大于RTF带钢温度0-10℃，设定SF段温度补偿20-25℃，防止SF保温段与RTF加热段温度差异大，发生热瓢曲。
4)退火炉RCS冷却段将冷却风机挡板1、2、3选择手动并关闭，冷却温度应设定为530±5℃，上辊室温度设定为510±5℃，保证带钢降温幅度不宜过快，退火炉RCS冷却段2#冷却风箱距离由70mm手动调整到90mm，保证2#冷却风机功率转速大于等于10％，控制在降温速率25-30℃/秒；
5)退火炉出口段各辊室温度设定为510±5℃保持与RCS冷却段辊室温度一致，带钢入锌锅温度设定为490-510℃；
6)退火炉各段张力在保证钢板表面无划伤前提下按照二级给定张力设置，PHF、RTF段按照二级给定张力设定，SF均温段增加张力5-10％控制，由二级张力6N/mm2增加至6.4N/mm2，RCS快冷段增加张力10-15％控制，由二级张力6.5N/mm2增加至7.2N/mm2，在增加SF、RCS段张力时根据炉辊速度匹配程度同步增加，严禁炉区张力设置过高，在高温下带钢易拉伸变形发生瓢曲；工艺段速度控制在105mpm，且生产线速度稳定控制，每次降速或升速不大于2mpm；
7)锌锅段边缘挡板压力关闭在现场气刀旋钮设置为最小，在过焊缝关闭时操作人员现场手动将挡板轻轻合拢，挡板压力过高带钢薄边部会产生变形容易结瘤和产生气刀条痕缺陷。产生气刀条纹缺陷机组必须进行降速来清理气刀刀唇堵塞，薄规格产品在降速过程中带钢在RTF段因板温不均匀将导致瓢曲出现。
8)锌锅铝含量控制在0.21-0.23％，防止铝含量过低有悬浮渣带入沉没辊造成打滑出现划伤，锌锅温度设定在462-463℃。
后续薄规格生产按照上述调整后的条件进行生产；采用上述控制方法已生产1万多吨0.3mm薄规格产品，生产过程稳定未出现瓢曲问题。
对比例1
以前生产0.3×1250mm钢种DX51D过程中，退火炉预热段板温设置控制200℃，RTF控制采用瓢曲模式且A-KL区目标温度设置值A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K/L所有列全部按照800-850℃设置，退火炉SF段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设定SF段带钢保温温度大于RTF带钢温度0-10℃，设定SF段温度补偿20-25℃，RCS控制冷却段将冷却风机挡板1、2选择手动并关闭，冷却板温设定为530℃，上辊室温度设定为510℃，退火炉RCS冷却段2#冷却风箱距离设置70mm，退火炉各段张力全部按照二级给定张力控制，锌锅边缘挡板按照正常压力控制，生产线速度控制100m/min,锌锅铝含量控制在0.21-0.23％,锌锅温度设定在462-463℃,生产过程中通过炉内加热段高温摄像头监控炉内带钢已经出现瓢曲，带钢出锌锅瓢曲严重导致气刀刀唇堵塞，机组被迫停机处理。通过本发明各项优化的控制参数进行控制，能够有效避免带钢在炉内瓢曲，保证生产稳定。
对比例2
以前生产0.3×1280mm钢种DX51D过程中，退火炉预热段板温设置控制180℃，RTF控制采用瓢曲模式且A-KL区目标温度设置值A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K/L所有列全部按照800-850℃设置，退火炉SF段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设定SF段带钢保温温度大于RTF带钢温度0-10℃，设定SF段温度补偿20-25℃，退火炉RCS冷却段将冷却风机挡板1、2、3选择手动并关闭，冷却温度应设定为530±5℃，上辊室温度设定为510±5℃，保证带钢降温幅度不宜过快，退火炉RCS冷却段2#冷却风箱距离由70mm手动调整到90mm，退火炉PHF、RTF段按照二级给定张力设定，SF均温段增加张力5-10％控制，由二级张力6N/mm2增加至6.4N/mm2，RCS快冷段增加张力10-15％控制，锌锅段边缘挡板压力关闭在现场气刀旋钮设置为最小，在过焊缝关闭时操作人员现场手动将挡板轻轻合拢，生产线速度控制105m/min,锌锅铝含量控制0.21-0.23％,锌锅温度设定在462-463℃,优选控制参数仅退火炉RTF控制采用瓢曲模式且A-KL区目标温度设置值A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K/L所有列全部按照800-850℃设置，带钢加热升温曲线斜率较大，部分列辐射管燃烧功率已超过60％，导致薄规格带钢在RTF段该列温度过高受热不均产生热瓢曲缺陷，不能稳定生产。通过本发明采用A-KL每列区域辐射管不同温度设定控制，进行手动修改每列辐射管温度控制设定值，使带钢加热均匀呈逐步曲线上升和缓降，实现3-4℃/秒升温速率控制，多次批量连续生产0.3mm薄规格产品都能稳定生产，未再出现带钢在RTF段热瓢曲问题。
对比例3
以前生产0.3×1260mm规格钢种DX51D产品，退火炉预热段板温设置控制180℃，RTF控制采用瓢曲模式且A-KL区目标温度设置值修改为A、B列720-750℃，C、D、E列750-780℃，F、G、H列800-820℃，I、J列780-800℃，K/L列760-780℃，使带钢加热均匀呈逐步曲线上升和缓降，实现3-4℃/秒升温速率控制，退火炉SF段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设定SF段带钢保温温度大于RTF带钢温度0-10℃，设定SF段温度补偿20-25℃，退火炉RCS控制冷却段将冷却风机挡板1、2选择手动并关闭，冷却板温设定为530℃，上辊室温度设定为510℃，退火炉RCS冷却段2#冷却风箱距离70mm未进行调整，退火炉PHF、RTF段按照二级给定张力设定，SF均温段增加张力5-10％控制，由二级张力6N/mm2增加至6.4N/mm2，RCS快冷段增加张力10-15％控制，锌锅段边缘挡板压力关闭在现场气刀旋钮设置为最小，在过焊缝关闭时操作人员现场手动将挡板轻轻合拢，生产线速度控制105m/min,锌锅铝含量控制0.21-0.23％,锌锅温度设定在462-463℃；控制参数仅退火炉RCS控制冷却段将冷却风机挡板1、2选择手动并关闭，RCS冷却段2#冷却风箱距离70mm未进行调整,由于风箱喷嘴离带钢距离较小，导致薄规格带钢冷却速率过快，降温速率大于25-30℃/秒产生冷瓢曲缺陷，造成产品质量降级损失。通过本发明采用现场调整风箱喷嘴距离带钢间距控制，保证带钢缓慢冷却速率，控制降温速率在25-30℃/秒范围避免因冷却不均造成的瓢曲问题。多次批量连续生产0.3mm薄规格产品都能稳定生产，未再出现带钢冷却不均造成的瓢曲问题。

Claims (5)

1.一种热镀锌薄规格产品防止瓢曲的控制方法，其特征在于，包括以下控制方法：
1）薄规格带钢进入退火炉前，先降低退火炉预热段板温，然后降低加热段板温；
2）薄规格带钢在加热段，按照3-4℃/秒升温速率控制；
3）退火炉均热段温度调节设置为RTF带钢温度控制模式，设置均热段带钢保温温度大于RTF段带钢温度0-10℃；
4）退火炉快冷段控制降温速率25-30℃/秒缓慢冷却；
5）退火炉出口段各辊室温度设定为保持与快冷段辊室温度差异在±10℃范围内；
6）退火炉各段张力按照二级给定张力设置；
7）薄规格带钢进入锌锅段，控制边缘挡板压力最小；
步骤1）中所述薄规格钢板厚度为0.3-0.35mm；
步骤1）中薄规格钢板进入退火炉前3-5min，先将前一钢卷在预热段板温降温至180-190℃，再将加热段板温降温至700-710℃；
步骤2）中，在加热段，薄规格带钢钢板温度达到710-730℃；
步骤6）中，SF均温段增加张力5-10％控制，RCS快冷段增加张力10-15％控制；
步骤4）中，出快冷段时薄规格带钢板温达到530±5℃。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤4）中，快冷段上辊室温度设定为510±5℃。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤7）中薄规格带钢进入锌锅，控制锌锅铝含量控制在0.21-0.23%。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤7）中薄规格带钢出退火炉后，入锌锅温度设定为490-510℃。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤7）中控制锌锅温度设定在462-463℃。
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