关于连退双层焊管用钢质量控制技术研究

主要介绍了梅钢连退工艺替代罩退工艺生产双层焊管用钢，从质量控制的角度出发，对性能控制技术和表面控制技术两方面进行了研究。

双层卷焊管俗称邦迪管，主要用于汽车的供油管、回油管、刹车管及制冷用的冷凝器、蒸发器、排汽管等。制作双层卷焊管的主要原料是冷轧钢带，根据双层卷焊管的生产工艺特性，要求所用的冷轧钢带具有较高的厚度精度和平直度，同时钢带要有较好的抗时效性能及力学性能要求。

国内同类生产厂主要采用罩式退火与干平整相结合的生产工艺生产此类产品，容易造成性能不均及表面质量不佳等缺陷。梅钢冷轧厂采用了最新的连续退火技术，确保性能的稳定，同时采用双机架湿平整来提高产品表面质量。以下对采用连续退火及湿平整工艺条件下，生产此类用钢的质量控制技术进行探讨。

双层焊管质量控制技术

防瓢曲控制技术

双层焊管用钢由于要求屈服强度在260 MPa左右，因此如果在连退机组生产就需要较高的退火温度。根据性能要求推算加热温度必须达到740℃以上，而这个温度对于连退机组的运行而言，具有极高的热瓢曲风险。

带钢产生瓢曲的原因是带钢宽度方向的压缩应力力的合力超过一定值时，带钢表面就产生了塑性变形，这些应力包括辊子间带钢长度方向的张力、辊子凸度半径导致板宽方向张力不均产生的应力、板宽方向的温度偏差造成的温度应力、凸度辊旋转产生的宽度方向的向心力。对于产生热瓢曲而言，温度越高，造成瓢曲所需的合力就越小，也就越容易造成热瓢曲。防瓢曲控制措施如下。

做好规格变化引起的温度补偿

由于加热炉响应缓慢，所以工艺速度的计算主要是保证满足加热段的要求，其他炉段受加热段速度的制约。在新的钢卷进入炉子段之前，所有的设定值已经计算完成，以保证加热炉有足够的时间调整。

从薄料转换到厚料和从厚料转换到薄料这两种情况，采用的转换策略是不相同的。在钢卷规格转换时，首先计算炉子每一段的转换点设定值，随后计算让炉子达到设定值需要的时间。如果太晚开始转换过程，会造成钢卷处理超出工艺允许范围，而若转换速度太慢，会影响产量。

维持良好的张力控制

对于一定凸度的炉辊，对应有一个热飘曲发生的极限张力，在退火过程中，炉内张力应保持在该极限张力之下。在生产此产品时，根据理论计算和现场实际生产经验相结合，在带钢温度750℃且炉子段速度在350 m/min时，要求的均热段基准张力不高于8N/mm2。

优化辐射管燃烧控制

辊型设计参数不在本文考虑范围内，在生产该产品时，主要考虑炉辊热凸度的控制及炉辊室下方每个区域最上方的辐射管的自动燃烧调节控制。

炉辊凸度在炉内可能会因为辊身温度不均匀而发生变化，造成带钢瓢曲。热凸度的控制就是为了在高温状态下保持辊子的原设计凸度，避免由于辊子不接触带钢部位温度高于带钢接触部位温度而产生负凸度，并造成带宽方向温度的不均匀。梅钢连退采取设置炉辊室的方法，用隔热板将炉辊室和加热室分开，在每个控制区域的最上面一根辐射管在优化参数后，可通过自动控制系统进行动态调节，以控制炉辊的温度均匀性。

性能控制技术

双层焊管用钢根据其所需求的材料特性要求具有较低的屈服强度和较高的时效性要求。从屈服强度要求考虑，则需要连续退火具有较高的退火温度来保证，而从时效要求考虑，需要对连退工艺进行一定的优化，在连退均热以后需控制固溶C以Fe，C形式析出，接着快速冷却使C过冷状态保存，在随后的过时效阶段以合适的温度可以促进固溶C以Fe，C形式析出，从而保证材料有利的抗时效性能。

研究发现退火各段中缓冷开始温度越高屈服强度越低、延伸率越高。根据多次试制，梅钢连退采用表1的退火工艺，取得了理想的性能要求。

图1为500倍晶相图，从图中可以看到，晶粒尺寸保持了良好的均匀性，且很少能看到纤维状组织存在，说明退火已经非常充分。对产品进行了拉伸试验，结果显示屈服强度控制在260 MPa左右，抗拉强度在380 MPa左右，屈强比达到了0.68，非常适合用于双层焊管钢的生产。

表面质量控制技术

梅钢冷轧厂采用湿平整的技术，相比传统的干平整来说，免去了铁粉附着在带钢表面造成的异物压人的缺陷，但同时由于湿平整的固有特性，由其造成的色差等缺陷随之而来。

在平整过程中，之所以在带钢表面出现色差，其主要原因为带钢表面粗糙度出现局部不均匀，造成其反光性的差异。而带钢表面之所以会出现粗糙度局部不均匀的问题，其主要原因是带钢表面轧制力与伸长率的分布不均匀。根据现场跟踪发现，在湿平整状态下发生的色差与普通干平整轧制状态下发生的色差不完全相同。在干平整轧制状态下，色差的出现往往是渐进的，程度随轧制吨位的上升由轻变重。而湿平整状态下色差缺陷的出现往往无规律性，且与轧辊的轧制吨位也无确切的对应关系。

经过摸索，提出如下解决方案。

调整平整液喷淋角度

根据喷淋喷嘴参数并结合现场实际，对喷淋角度进行重新调整，调整后，保证平整液喷淋区域呈扇形分布，且重叠区域无相互干涉，避免造成重叠区喷淋压力下降，改进后的喷嘴安装角度见图2。

优化平整液吹扫系统

保证带钢中部两边喷嘴相互平行，确保吹扫时在带钢表面无相互干涉，避免造成气流紊乱，改进后的气体吹扫角度见图3。

对轧制力进行限幅，对轧制吨位进行控制

在保证延伸率稳定的情况下，将1号机架的轧制力的最大值进行了限幅（限幅设为8000 kN），正常生产时控制在7000 kN以下，并将轧制吨位也适当下降（轧制吨位降低至2500 kN）。

通过以上措施的实施，色差缺陷得到了很好的控制，表面质量比同类机组采用干平整要更好。

结语

由于连退机组生产速度快，产品性能均匀性好，再搭配湿平整的使用以提高产品的表面质量，必将越来越多的替代罩式退火加干平整工艺，成为未来产品生产发展的趋势。双层焊管用钢在连退湿平整机组的成功生产就是一个很好的例证。