第2期 常铁柱等：软质镀锌薄带钢卷取中边部板形缺陷的产生机理与解决措施 179 板形不良现象和热镀锌线(CGL)生产料近1000卷 力卷取，当卷径大于硬芯卷径后再适当减小张力 次的板形跟踪情况发现，CGL出口卷取前板形质量 经和国内其他同类机组对比，除本机组特有的软质 良好钢卷，在后续彩涂开卷后却出现了明显边浪，而 彩涂产品外，对于其他相同品种带钢，此卷取张力设 且卷芯比外圈更严重，这期间带钢依次经历了卷取 定基本合理， 和开卷两个工艺环节，并且卷取张力明显大于开卷 穿带过程： 正常运行过程 张力·从板形生成理论上讲，带钢拉伸张力过大且 甩尾 过程 分布极端不均匀情况下是完全可能产生局部塑性拉 伸进而导致板形缺陷，但实际生产中未曾见过，另 甩尾结束 据文献，日本有学者曾对卷取过程中带钢凸度可] 卷筒直径 硬芯直径 甩尾直径 和卷取张力对边部平坦度影响进行过数值仿真和实 卷径/mm 验研究·在国内，没有这方面的公开报道 图2机组卷取张力模式 Fig.2 Tension mode in coiling 1.2卷取张力横向分布 卷取过程中带钢横向温差、板廓形状、浪形、残 余应力和卷取走偏都是导致带钢张应力横向分布不 均的因素，而通过对本机组的板廓形状实测数据显 一钢卷：2一夹送辊：3一导向银：4-卷简：5一电动机(M) 示，入口为正凸度板廓带钢在出口却出现明显凸度 图1卷取机结构简图 下降甚至为负凸度.进一步调查发现，凸度减小与 Fig.1 Structural diagram of coiling reel 镀锌过程中气刀边沿的向外偏转气流导致的带钢边 部过镀锌(E0C)现象有关，而且通过现场近1000 1.1卷取张力设定 次测量统计还发现薄板比厚板凸度下降趋势更明 本机组是从国外成套引进的，卷取工艺由外方 显，见表1和2.这也是彩涂板薄板（厚度普遍小于 提供，见图2、为了防止塌卷或扁卷，采取硬芯变张 0.5mm)边浪比汽车板边浪更严重的原因之一， 表1彩涂料二次和四次凸度百分比统计数据 Table 1 Percentage of quadratic and quartic crown for colorcoating strips % 二次凸度CW2 四次凸度CW: 位置 测点 <0m 0~104m 10-204m >204m <04m 0-2hm 264m >64m 入口 0 58.44 40.26 1.3 31.17 35.06 31.17 2.60 带头 出口 44.44 50.00 4.17 1.39 75.67 16.22 8.11 0.00 入口 1.33 32.00 58.67 8.00 40.00 24.00 32.00 4.00 带尾 出口 32.56 59.30 8.14 0.00 76.74 13.95 9.30 0.00 表2非彩涂料二次和四次凸度百分比统计数据 Table 2 Percentage of quadratic and quartic crown for not color coating strips % 二次凸度CW2 四次凸度CW: 位置 测点 <0m 0~15片m 15-254m >254hm <0m 0-5m 5-10m >104m 入口 0.00 44.44 38.38 17.17 17.17 41.41 31.31 10.1 带头 出口 3.33 63.33 24.44 8.89 43.33 37.78 15.56 3.33 入口 0.00 31.63 46.94 21.43 17.35 50.00 24.49 8.16 带尾 出口 3.13 57.29 32.29 7.29 48.96 35.42 9.38 6.25 2.1建模 2 卷取过程力学关系推导 取钢卷模型中第j层小块单元作受力分析，如 图3所示，其中，B为板宽，Ts为卷取张力，h为厚 为精确描述卷取过程中卷取张力大小以及卷取 度，t如为在卷取第i层时带钢在第j层、第s条上的 张力不均匀分布对钢卷内部应力场的影响，需要对 摩擦力，¤财为在卷取第i层时带钢在第j层、第s条 卷取过程进行力学建模和分析 上的张应力，P财为在卷取第i层时带钢在第j层、第板形不良现象和热镀锌线（CGL）生产料近1000卷 次的板形跟踪情况发现‚CGL 出口卷取前板形质量 良好钢卷‚在后续彩涂开卷后却出现了明显边浪‚而 且卷芯比外圈更严重．这期间带钢依次经历了卷取 和开卷两个工艺环节‚并且卷取张力明显大于开卷 张力．从板形生成理论上讲‚带钢拉伸张力过大且 分布极端不均匀情况下是完全可能产生局部塑性拉 伸进而导致板形缺陷‚但实际生产中未曾见过．另 据文献‚日本有学者［4］曾对卷取过程中带钢凸度［5］ 和卷取张力对边部平坦度影响进行过数值仿真和实 验研究．在国内‚没有这方面的公开报道． 图1 卷取机结构简图 Fig．1 Structural diagram of coiling reel 1∙1 卷取张力设定 本机组是从国外成套引进的‚卷取工艺由外方 提供‚见图2．为了防止塌卷或扁卷‚采取硬芯变张 力卷取‚当卷径大于硬芯卷径后再适当减小张力． 经和国内其他同类机组对比‚除本机组特有的软质 彩涂产品外‚对于其他相同品种带钢‚此卷取张力设 定基本合理． 图2 机组卷取张力模式 Fig．2 Tension mode in coiling 1∙2 卷取张力横向分布 卷取过程中带钢横向温差、板廓形状、浪形、残 余应力和卷取走偏都是导致带钢张应力横向分布不 均的因素．而通过对本机组的板廓形状实测数据显 示‚入口为正凸度板廓带钢在出口却出现明显凸度 下降甚至为负凸度．进一步调查发现‚凸度减小与 镀锌过程中气刀边沿的向外偏转气流导致的带钢边 部过镀锌（EOC）现象有关．而且通过现场近1000 次测量统计还发现薄板比厚板凸度下降趋势更明 显‚见表1和2．这也是彩涂板薄板（厚度普遍小于 0∙5mm）边浪比汽车板边浪更严重的原因之一． 表1 彩涂料二次和四次凸度百分比统计数据 Table1 Percentage of quadratic and quartic crown for color-coating strips ％ 位置 测点 二次凸度 CW2 四次凸度 CW4 ＜0μm 0～10μm 10～20μm ＞20μm ＜0μm 0～2μm 2～6μm ＞6μm 带头 入口 0 58∙44 40∙26 1∙3 31∙17 35∙06 31∙17 2∙60 出口 44∙44 50∙00 4∙17 1∙39 75∙67 16∙22 8∙11 0∙00 带尾 入口 1∙33 32∙00 58∙67 8∙00 40∙00 24∙00 32∙00 4∙00 出口 32∙56 59∙30 8∙14 0∙00 76∙74 13∙95 9∙30 0∙00 表2 非彩涂料二次和四次凸度百分比统计数据 Table2 Percentage of quadratic and quartic crown for not color-coating strips ％ 位置 测点 二次凸度 CW2 四次凸度 CW4 ＜0μm 0～15μm 15～25μm ＞25μm ＜0μm 0～5μm 5～10μm ＞10μm 带头 入口 0∙00 44∙44 38∙38 17∙17 17∙17 41∙41 31∙31 10∙1 出口 3∙33 63∙33 24∙44 8∙89 43∙33 37∙78 15∙56 3∙33 带尾 入口 0∙00 31∙63 46∙94 21∙43 17∙35 50∙00 24∙49 8∙16 出口 3∙13 57∙29 32∙29 7∙29 48∙96 35∙42 9∙38 6∙25 2 卷取过程力学关系推导 为精确描述卷取过程中卷取张力大小以及卷取 张力不均匀分布对钢卷内部应力场的影响‚需要对 卷取过程进行力学建模和分析． 2∙1 建模 取钢卷模型中第 j 层小块单元作受力分析‚如 图3所示．其中‚B 为板宽‚TS 为卷取张力‚h 为厚 度‚τsij为在卷取第 i 层时带钢在第 j 层、第 s 条上的 摩擦力‚σsij为在卷取第 i 层时带钢在第 j 层、第 s 条 上的张应力‚psij为在卷取第 i 层时带钢在第 j 层、第 第2期 常铁柱等： 软质镀锌薄带钢卷取中边部板形缺陷的产生机理与解决措施 ·179·