热轧带钢使用边部遮挡的意义

一、总述

边部遮挡是一种用于减缓热轧带钢边部温降速率技术的关键基础设备，可通过此技术的运用控制带钢边部温度，取得改善带钢板形、冷轧轧后边裂、冲压制耳等效果，从而在产品品质、用户感知方面取得优于同等产线的成效。

湛江2250热轧从产线设计上就已经考虑边部遮挡设备，且基础设备优于国内同等热轧产线，设备动作可L1/L2自动控制，是湛江2250热轧产线的先天优势，也是产线未来的核心竞争力之一。秉承宝钢三十年的创新进取精神，我们有责任有义务将此设备运用得更成功，并逐步探索出此技术的应用思路，提升技术认识，成为热轧的核心软实力。

湛江2250热轧产线边部遮挡的具体工作机理简单说，就是导水槽自动移动至带钢边部上方（由带钢宽度计算出目标位置），将本应落在带钢边部的冷却水经导水槽改变流向，起到阻挡冷却水冷却带钢边部的作用。

二、边部遮挡的作用

针对边部遮挡在热轧产线使用的意义具体说明如下：

1、改善带钢板形，提升用户感知

现阶段，热轧用户提出的板形抱怨/异议多为边浪，边浪形成的原因多种多样，其中一个最主要的原因是带钢在层流冷却区域，带钢在冷却过程中，中部可以接收到来自周边同伴的温度传递，但边部属于自由端，只接收到半圆范围内的温度传递，边部温降速率大于带钢中部温降速率，导致带钢中部和边部进行着不同速率的金属变形，从而在中部和边部之间形成趋势性的内应力，这就导致了带钢边部形状与中部形状的不同，凸显出来的就是边浪型板形。

同样的问题存在于其他热轧产线，国内已经验证得出结论：

2017年3月，邯钢已在此技术上验证取得成果，关于边部遮挡对边浪的改善作用已形成共识。

2、改善冷轧轧后边裂

边裂是指带钢边缘沿长度方向的破裂，呈裂口状，如图所示：

带钢在冷轧轧制过程中如果出现边裂，易发生断带等重大的质量事故。

轧后边裂产生的原因之一，是热轧带钢温度控制过程中，边部属于自由端，散热较快，使得边部带钢的相变先于中部，相变产生的先共析铁素体造成混晶（内部晶粒组织不均匀），此类带钢在冷轧生产时易产生边裂。边部遮挡能够有效的提高热轧带钢边部温度，防止混晶，减少冷轧轧后边裂的重大风险。

上图是2016年5月-2017年1月份冷轧反馈的轧后边裂发生率，分母是总卷数，分子是发生边裂的卷数。

从图上趋势看，从2016年10月份开始，冷轧轧后边裂发生率有逐步下降的趋势，也验证了边部遮挡设备对后工序轧后边裂的改善效果。

3、改善用户制耳问题

如图，材料冲压后边沿不齐整，形成类似“耳朵”一样的凸起，这种现象就是制耳现象，存在制耳的产品，属于废品。

在热轧产线，用户提出的“制耳”抱怨/异议长期存在，不能得到有效解决。

造成制耳的主要原因是材料的各向异性，即材料强度的不均匀，带钢在层冷区域的中/边部冷速差，同样会造成带钢板面强度的不均匀，加大了“制耳”形成的几率。边部遮挡的使用，可以有效的改善带钢板面的性能均匀性，从而改善用户端的“制耳”缺陷，赢得用户口碑和市场形象。

4、节省产线投资及运营成本

以上几类问题，聚焦于解决带钢边部温降问题，在热轧产线，有“边部加热器（BH）”可解决此类问题，但边部加热器的设备投入、能源消耗以及设备维护力度大。如果边部遮挡技术能取得突破，将有可能节省新建产线投资成本，降低运营能耗成本。

5、提升技术认知，形成产线核心竞争力

上述板形、性能不均、制耳问题，是全世界热轧产线的共性问题，且均是由于边部温降问题导致，边部遮挡是专门针对此问题开发的设备。

现阶段全世界热轧产线，使用边部遮挡设备的产线不在少数，并且装备形式、控制方式、运用程度参差不齐，使用此设备改善产品质量的技术研究仍处于理论验证阶段。虽然如此，但在未来的发展和竞争中，此低成本高收益的方式必定是被优先选择的，哪条产线能够在装备使用、技术控制方面的研究更深入，技术积累更雄厚，必定会走在世界的最前列。

三、国内热轧产线边部遮挡的实践

1、设备实践

邯钢边部遮挡设备及示意图

2、工艺技术实践

边部温度高于中部温度30℃成为共识，按带钢宽度设定遮挡量。

3、性能均匀性实践
首先利用宝钢2050mm热轧线上各项工艺参数对带钢层流冷却过程中的温度场进行了数值模拟研究。通过计算，厚度3.92mm、宽度1268mm的带钢冷却后宽度方向温差为21.1℃，厚度9.86mm、宽度1500mm的带钢冷却后宽度方向温差为79℃，结果表明层流冷却过程中宽幅、厚规格带钢沿宽度方向的温度不均匀性会加重。

通过热模拟实验模拟带钢边部与带钢中部在不同冷却方式下的组织性能，模拟研究了带钢层流冷却过程中边部遮挡工艺技术。实验结果表明，实验钢 A模拟边部遮挡试样在760℃～700℃左右的中温段控制冷却速度后组织均匀细小，混晶比例较低，综合性能比高温段和低温段控制冷却速度后组织性能更优，同时与模拟带钢中部试样的组织性能更接近；实验钢B模拟边部遮挡试样在660℃～580℃左右的低温段控制冷却速度后组织主要为粒状贝氏体、一定比例的铁素体和残余M/A岛，析出相中除了高温大颗粒碳氮化物外还有尺寸在10~40nm的析出相，起到了很好的析出强化作用，提高了硬度，综合性能比高温段和中温段控制冷却速度后组织性能更优，同时与模拟带钢中部试样的组织性能更一致。

通过对边部遮挡应用的探索性实验结果分析表明，对实验钢实施边部遮挡后提高了宽度方向温度均匀性，宽度方向温差得到了改善，实验钢边部卷取温度基本接近目标值；针对传动侧和操作侧不同的边部温度分布情况，实施边部遮挡时应该采取不同的边部遮挡量；边部遮挡对实验钢混晶区大小、性能分布有不同程度的改善作用。

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