热镀锌冷却过程对C翘带钢影响及其优化技术

针对热镀锌机组连续退火过程中带钢C翘导致镀层不均的问题,研究了热镀锌冷却过程核心工艺对带钢C翘板形的影响机理,建立了喷嘴冷却模型、喷嘴与带钢实际垂直距离分布模型等关键工艺模型,提出以翘曲抑制率、翘曲控制灵敏度为量化指标的C翘影响模型,给出了完整的风机关键工艺参数综合优化方法,实现了带钢精细化分区冷却控制。某热镀锌机组的应用表明该方法可有效降低机组出口带材翘曲程度。

热镀锌合金化产品白斑缺陷原因分析及控制

针对实际生产过程中热镀锌合金化钢板表面易出现白斑色差条纹缺陷的问题,通过对正常部位和白斑缺陷部位的形貌、成分进行对比分析,揭示了白斑缺陷的形成机理,并提出了工艺改进措施。结果表明:带钢灰色镀层表面沿长度方向分布的白斑缺陷具体表现为边部呈正常的深灰色,中部出现显著的白色条状斑迹;白斑缺陷实际为欠合金化缺陷,带钢中部欠合金化主要是由于出锌锅后的带钢头部板形不良出现C翘,导致带钢上表面中部的镀层厚度大于下表面,使得上表面Fe元素含量偏低导致白斑缺陷。通过优化热轧层流冷却、严格控制热轧平整机辊径、增加冷却段张力和减少调整锌锅纠正辊的压靠量等措施,有效改善了带钢C翘缺陷,取得良好效果。

热镀锌连退过程C翘机理及其预报模型

为有效降低带钢C翘发生风险,提高其表面镀层均匀性,研究了热镀锌连退过程C翘形成机理。充分考虑到热镀锌连退过程的设备与工艺特点,从弹塑性力学角度详细分析带钢C翘形成机理,并推导出C翘机理力学模型。采用条元法建立带钢C翘预报计算模型,并基于此采用优化递推法成功解决生产应用C翘预报模型难点。最后,在此基础上编制热镀锌机组连退过程带钢C翘预报软件应用于现场,并分别预报两种典型规格带钢在炉内不同工艺段板形翘曲演变过程。结果表明,机组出口板形预报值与其实测值的偏差满足产品精度要求,该模型能实时预测炉内工艺段板形,为后续工艺参数优化提供理论指导,具有进一步推广应用的价值。

镀锌机组带钢C翘缺陷综合治理技术的开发

为了研究带钢热镀产品C翘板形缺陷导致其镀层不均匀性严重问题,优化热镀锌机组连退工艺过程,开发带钢C翘缺陷综合治理技术。首先考虑热镀锌连退过程的设备与其工艺特点,分析C翘板形发生机理,明火烧嘴状态、辐射管状态、风机状态、带钢重力、上游工艺段遗传板形等影响因素,使得带钢表面各处存温度差异性较大,致使带钢横向残留塑性变形在其厚度方向分布均匀,当其超过其临界失稳条件而发生C翘。然后,从系统学的观点出发建立兼顾C翘缺陷影响因素的连退炉系统函数,考虑到连退炉多变量耦合、复杂非线性特点,以工艺段为单位将连退过程划分子系统,以各工艺段板形翘曲最小为目标,基于带钢C翘预报模型分别建立加热段温度优化目标函数、均热段温度优化目标函数、冷却段冷却风机状态优化目标函数,并以各工艺段目标函数相叠加的形式建立系统函数。得出了连退过程各工艺段工艺参数综合优化方法,制定其工艺优化流程,并形成加热段温度优化设定技术、均热段温度优化设定技术、冷却段冷却风机状态优化设定技术等关键技术。最后,将该综合治理技术应用于国内型钢铁机组取得良好效果。结果表明,典型规格带钢在连退过程各工艺参数优化前后对比,其最大翘曲量由17.0 mm降至5.9 mm;该类型带钢的镀层厚度生产统计数据显示,带钢C翘板形改善后,带钢上下表面平均镀层厚度降至用户要求的范围内。

热轧平整带钢C翘机理分析及措施

针对某厂S620GT热轧带钢平整后由下C翘改变为上C翘且其高度平均值达35.9mm的问题,对带钢C翘方式改变的机理进行了研究。分析认为,平整机下支撑辊传动造成带钢上下表面塑性变形区、前后滑区长度、前后滑值、中性点位置、摩擦力大小等变化,形成上下表面应力差,产生上C翘缺陷。通过开展有限元分析,明确了平整工作辊的配辊要求,即上工作辊辊径大于下工作辊辊径,辊径差在3mm以内;对比分析工艺参数,开展DOE试验,得到张力为影响热轧平整C翘的关键影响因子,轧制力、弯辊力为重要影响因子,并得到工艺参数的最优组合(张力220kN、轧制力4000kN、弯辊力-50kN)。平整工艺参数优化后,C翘缺陷高度平均值从35.9mm降至21.5mm,C翘缺陷控制的准确性与稳定性显著提高。

基于“应变重构”的热轧带钢C翘缺陷调控研究

由残余应力不平衡所导致的C翘缺陷是热轧带钢生产过程中难以回避的板形问题,但实际生产中缺乏有效的调控手段。采用基于弹性断裂力学原理的裂纹柔度法,研究了平整加工过程残余应力的演变规律,提出了基于加工过程金属流动性特征的"应变重构"方法,高效、便捷地改善了热轧带钢的平直度缺陷及应力问题。应用上述原理,分析了热轧生产中普遍存在的C翘缺陷的改善机制,并给出了现场应用案例。

冷轧极薄带钢复杂板形翘曲变形行为研究

针对极薄镀锡基板(马口铁)冷轧生产中出现的一类新的复杂板形翘曲缺陷,通过测量分析其翘曲位移模态并与常见的板形C翘及L翘等简单板形翘曲缺陷比较而将其命名为反向C翘缺陷,通过力学建模及模拟计算提出该反向C翘类板形翘曲缺陷产生的力学机理——带钢横截面上各点的纵向延伸在厚度方向存在差值并且该差值沿宽度方向呈复杂不均匀分布所导致的带钢复杂弯曲变形行为。在板形同向C翘研究基础上,抽象建立带钢反向C翘的初应变驱动弯曲变形力学模型,分别推导建立带钢反向C翘变形的解析模型和样条有限元模型及相应求解算法,两种方法的计算结果可相互验证模型及算法的正确性并都与工厂实际存在的反向C翘现象取得一致。研究揭示带钢板形C翘的变形规律与影响因素,获得板形C翘与带钢纵向延伸在厚度方向的差值沿宽度方向的分布形式的关系,发现当此延伸差值沿带钢宽向呈均匀分布或者对称抛物线分布形式时将对应产生不同曲率及翘高的同向C翘,当此延伸差值沿带钢宽向呈不均匀线性分布或者不均匀单调非线性曲线分布形式时将对应产生不同曲率及翘高的反向C翘,进一步还发现如果此延伸差值沿带钢宽向呈更为复杂的曲线分布形式时将会对应产生更为复杂的C翘模态,计算给出了3种典型对称复杂延伸差分布形式所导致产生的对称周期性C翘模态。将生产中所见的反向C翘和仿真预测到的周期性C翘,纳入本课题组前期研究提出的带钢平直性缺陷分类,建立新的带钢平直性缺陷分类。