關于連退雙層焊管用鋼質量控制技術研究

主要介紹了梅鋼連退工藝替代罩退工藝生產雙層焊管用鋼，從質量控制的角度出發，對性能控制技術和表面控制技術兩方面進行了研究。

雙層卷焊管俗稱邦迪管，主要用于汽車的供油管、回油管、剎車管及制冷用的冷凝器、蒸發器、排汽管等。制作雙層卷焊管的主要原料是冷軋鋼帶，根據雙層卷焊管的生產工藝特性，要求所用的冷軋鋼帶具有較高的厚度精度和平直度，同時鋼帶要有較好的抗時效性能及力學性能要求。

國內同類生產廠主要采用罩式退火與干平整相結合的生產工藝生產此類產品，容易造成性能不均及表面質量不佳等缺陷。梅鋼冷軋廠采用了最新的連續退火技術，確保性能的穩定，同時采用雙機架濕平整來提高產品表面質量。以下對采用連續退火及濕平整工藝條件下，生產此類用鋼的質量控制技術進行探討。

雙層焊管質量控制技術

防瓢曲控制技術

雙層焊管用鋼由于要求屈服強度在260 MPa左右，因此如果在連退機組生產就需要較高的退火溫度。根據性能要求推算加熱溫度必須達到740℃以上，而這個溫度對于連退機組的運行而言，具有極高的熱瓢曲風險。

帶鋼產生瓢曲的原因是帶鋼寬度方向的壓縮應力力的合力超過一定值時，帶鋼表面就產生了塑性變形，這些應力包括輥子間帶鋼長度方向的張力、輥子凸度半徑導致板寬方向張力不均產生的應力、板寬方向的溫度偏差造成的溫度應力、凸度輥旋轉產生的寬度方向的向心力。對于產生熱瓢曲而言，溫度越高，造成瓢曲所需的合力就越小，也就越容易造成熱瓢曲。防瓢曲控制措施如下。

做好規格變化引起的溫度補償

由于加熱爐響應緩慢，所以工藝速度的計算主要是保證滿足加熱段的要求，其他爐段受加熱段速度的制約。在新的鋼卷進入爐子段之前，所有的設定值已經計算完成，以保證加熱爐有足夠的時間調整。

從薄料轉換到厚料和從厚料轉換到薄料這兩種情況，采用的轉換策略是不相同的。在鋼卷規格轉換時，首先計算爐子每一段的轉換點設定值，隨后計算讓爐子達到設定值需要的時間。如果太晚開始轉換過程，會造成鋼卷處理超出工藝允許范圍，而若轉換速度太慢，會影響產量。

維持良好的張力控制

對于一定凸度的爐輥，對應有一個熱飄曲發生的極限張力，在退火過程中，爐內張力應保持在該極限張力之下。在生產此產品時，根據理論計算和現場實際生產經驗相結合，在帶鋼溫度750℃且爐子段速度在350 m/min時，要求的均熱段基準張力不高于8N/mm2。

優化輻射管燃燒控制

輥型設計參數不在本文考慮范圍內，在生產該產品時，主要考慮爐輥熱凸度的控制及爐輥室下方每個區域最上方的輻射管的自動燃燒調節控制。

爐輥凸度在爐內可能會因為輥身溫度不均勻而發生變化，造成帶鋼瓢曲。熱凸度的控制就是為了在高溫狀態下保持輥子的原設計凸度，避免由于輥子不接觸帶鋼部位溫度高于帶鋼接觸部位溫度而產生負凸度，并造成帶寬方向溫度的不均勻。梅鋼連退采取設置爐輥室的方法，用隔熱板將爐輥室和加熱室分開，在每個控制區域的最上面一根輻射管在優化參數后，可通過自動控制系統進行動態調節，以控制爐輥的溫度均勻性。

性能控制技術

雙層焊管用鋼根據其所需求的材料特性要求具有較低的屈服強度和較高的時效性要求。從屈服強度要求考慮，則需要連續退火具有較高的退火溫度來保證，而從時效要求考慮，需要對連退工藝進行一定的優化，在連退均熱以后需控制固溶C以Fe，C形式析出，接著快速冷卻使C過冷狀態保存，在隨后的過時效階段以合適的溫度可以促進固溶C以Fe，C形式析出，從而保證材料有利的抗時效性能。

研究發現退火各段中緩冷開始溫度越高屈服強度越低、延伸率越高。根據多次試制，梅鋼連退采用表1的退火工藝，取得了理想的性能要求。

圖1為500倍晶相圖，從圖中可以看到，晶粒尺寸保持了良好的均勻性，且很少能看到纖維狀組織存在，說明退火已經非常充分。對產品進行了拉伸試驗，結果顯示屈服強度控制在260 MPa左右，抗拉強度在380 MPa左右，屈強比達到了0.68，非常適合用于雙層焊管鋼的生產。

表面質量控制技術

梅鋼冷軋廠采用濕平整的技術，相比傳統的干平整來說，免去了鐵粉附著在帶鋼表面造成的異物壓人的缺陷，但同時由于濕平整的固有特性，由其造成的色差等缺陷隨之而來。

在平整過程中，之所以在帶鋼表面出現色差，其主要原因為帶鋼表面粗糙度出現局部不均勻，造成其反光性的差異。而帶鋼表面之所以會出現粗糙度局部不均勻的問題，其主要原因是帶鋼表面軋制力與伸長率的分布不均勻。根據現場跟蹤發現，在濕平整狀態下發生的色差與普通干平整軋制狀態下發生的色差不完全相同。在干平整軋制狀態下，色差的出現往往是漸進的，程度隨軋制噸位的上升由輕變重。而濕平整狀態下色差缺陷的出現往往無規律性，且與軋輥的軋制噸位也無確切的對應關系。

經過摸索，提出如下解決方案。

調整平整液噴淋角度

根據噴淋噴嘴參數并結合現場實際，對噴淋角度進行重新調整，調整后，保證平整液噴淋區域呈扇形分布，且重疊區域無相互干涉，避免造成重疊區噴淋壓力下降，改進后的噴嘴安裝角度見圖2。

優化平整液吹掃系統

保證帶鋼中部兩邊噴嘴相互平行，確保吹掃時在帶鋼表面無相互干涉，避免造成氣流紊亂，改進后的氣體吹掃角度見圖3。

對軋制力進行限幅，對軋制噸位進行控制

在保證延伸率穩定的情況下，將1號機架的軋制力的最大值進行了限幅（限幅設為8000 kN），正常生產時控制在7000 kN以下，并將軋制噸位也適當下降（軋制噸位降低至2500 kN）。

通過以上措施的實施，色差缺陷得到了很好的控制，表面質量比同類機組采用干平整要更好。

結語

由于連退機組生產速度快，產品性能均勻性好，再搭配濕平整的使用以提高產品的表面質量，必將越來越多的替代罩式退火加干平整工藝，成為未來產品生產發展的趨勢。雙層焊管用鋼在連退濕平整機組的成功生產就是一個很好的例證。