熱軋低碳鋼“折皺”缺陷分析*

管興偉 陳建華 何曉峰 肖繼明

(1.西安建筑科技大學(xué); 2.新余鋼鐵有限責(zé)任公司)

熱軋低碳鋼“折皺”缺陷分析*

管興偉1，2陳建華2何曉峰2肖繼明2

(1.西安建筑科技大學(xué); 2.新余鋼鐵有限責(zé)任公司)

針對熱軋低碳鋼鋼卷開卷過程中出現(xiàn)的折皺缺陷，采用多因素分析法，對影響折皺缺陷的各種因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，提高低碳鋼的強(qiáng)度性能，可有效的消除折皺缺陷。

低碳鋼 折皺 板形 強(qiáng)度

0 前言

低碳鋼開平時，在帶鋼表面出現(xiàn)局部區(qū)域會凹陷或凸起，形成許多沿帶鋼橫向平行不規(guī)則的線，從而使帶鋼表面變的粗糙，這種缺陷本廠定義為“折皺”缺陷。新鋼公司熱連軋廠生產(chǎn)的熱軋低碳鋼，在開卷過程中出現(xiàn)大量的折皺缺陷，給公司造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。熱軋低碳鋼卷開卷后出現(xiàn)折皺缺陷是一種常見現(xiàn)象，無論是國內(nèi)產(chǎn)品還是進(jìn)口產(chǎn)品都不同程度地出現(xiàn)折皺缺陷，給用戶帶來許多不便和損失［1－2］。為了解決這一問題，許多企業(yè)都作過研究和嘗試關(guān)于折皺缺陷產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的解決辦法，比如通過優(yōu)化開卷工藝，控制板形方法解決折皺問題［3－4］。

1 試驗的條件和方法

試驗所用鋼板為普通低碳鋼Q235B，規(guī)格:3×1250 mm?；拒堉乒に?厚度為230 mm的連鑄坯，加熱至1250℃，出爐經(jīng)粗軋后厚度減至40 mm，空冷降至約為1000℃左右，進(jìn)七機(jī)架連軋機(jī)組連軋，然后經(jīng)約為145 m的層流冷卻，再卷取成重約20 t的鋼卷，空冷后，上開卷機(jī)開卷并切成板。試驗所選終軋溫度、卷取溫度見表1。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 板形對折皺的影響

為了研究板形對折皺的影響，實驗過程中，對實驗鋼進(jìn)行了平直度的觀察。a、b鋼卷平直度如圖1所示。

表1 試驗所選終軋和卷取溫度

圖1 a、b鋼平直度曲線

由圖1可以看出，a鋼卷在鋼卷長度方向上，平直度約在0至－5 I內(nèi)輕微波動。對a鋼卷折皺缺陷觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整卷都存在折皺。b鋼卷在帶鋼頭部70 m內(nèi)及尾部710 m外平直度較大，中部位置平直度處在0 I。對b鋼卷折皺缺陷觀察，發(fā)現(xiàn)在帶鋼頭部約100 m內(nèi)及尾部700 m外出現(xiàn)折皺。由此可知，當(dāng)平直度在±5 I內(nèi)輕微的波動時，折皺缺陷也會出現(xiàn);當(dāng)平直度控制在0 I時，可有效的避免折皺缺陷。為此，通過提高板形的控制能力，可以減少折皺的出現(xiàn)，但很難消除折皺的產(chǎn)生。

c、d、e鋼卷平直度與a鋼類似(平直度處在±5 I內(nèi)波動)，根據(jù)折皺效果(見表2)可知，c鋼卷開平時整卷出現(xiàn)輕微的折皺，d、e鋼卷開平時整卷未出現(xiàn)折皺，而a鋼卷出現(xiàn)整卷嚴(yán)重折皺。對比軋制工藝可知，采用降低卷取溫度，提高鋼卷的強(qiáng)度指標(biāo)，此時平直度也處在±5 I以內(nèi)，但板形對折皺無影響。因此，通過降低卷取溫度提高強(qiáng)度的辦法，可消除板形對折皺影響，即使平直度出現(xiàn)波動也可杜絕折皺缺陷的出現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)情況，鋼卷的平直度很難穩(wěn)定在0 I，為了消除折皺，采用降低卷取溫度是最可行的方案。

表2 不同軋制工藝下的力學(xué)性能

2.2 組織性能對折皺的影響

對實驗結(jié)果的鋼進(jìn)行金相檢測，不同軋制工藝條件下，鋼卷的微觀組織如圖2所示。

圖2 試驗鋼的顯微組織照片

由圖2可以看出，a、b鋼金相組織約含94.81%等軸鐵素體與少量珠光體的均勻組織，鐵素體晶粒較粗大。c鋼含有76.34%鐵素體，其形狀大部分為針狀并伴有少量的貝氏體，珠光體組織。d鋼其組織為75.86%針狀鐵素體，珠光體含量較a、b號鋼多，并有少量的貝氏體。在開卷過程中，由于帶鋼受到拉、彎聯(lián)合作用，處于比較復(fù)雜的受力狀態(tài)，當(dāng)表面應(yīng)力超過屈服極限時，就可能出現(xiàn)造成表面折皺缺陷的塑性變形［5］。通過對微觀組織的對比，可以認(rèn)為a、b鋼組織存在延展性較好的等軸形鐵素體致使開平時帶鋼表面應(yīng)力易超過屈服極限，引起折皺缺陷的出現(xiàn)。通過對c、d、e鋼折皺缺陷的觀察，發(fā)現(xiàn)未存在折皺，由此可知組織存在貝氏體組織，提高強(qiáng)度可消除折皺的產(chǎn)生。

通過對試樣進(jìn)行拉伸試驗，由a、b、c鋼可知，當(dāng)精軋溫度一定時，卷取溫度從670℃降至630℃時，其屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度都明顯增大。根據(jù)c、d、e鋼性能結(jié)果可知，終軋溫度為870℃時，隨著卷取溫度降低，強(qiáng)度有所提高，延伸率有所下降。為了提高性能合格率，可將卷取溫度降至600℃左右，使該鋼力學(xué)性能滿足國標(biāo)要求，同時也消除了Q235B鋼折皺缺陷。因此，終軋溫度為870℃，卷取溫度為600℃，可制定為本鋼種規(guī)格生產(chǎn)工藝控制。

2.3 化學(xué)成分對折皺的影響

為了消除其他低碳鋼折皺缺陷，因此對其他低碳鋼進(jìn)行實驗。采用相同的軋制工藝，其中終軋溫度:870℃，卷取溫度:600℃，實驗鋼成分及結(jié)果見表3。

表3 不同鋼種的實驗結(jié)果

由表3可以看出，在相同的軋制工藝下，隨著C、Mn的增加，強(qiáng)度增加，折皺缺陷得到減輕，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到一定程度可完全消除折皺缺陷。因此，為了消除低碳鋼折皺缺陷，隨著C、Mn成分的降低，可通過降低卷取溫度提高強(qiáng)度，完全消除折皺缺陷。

3 改進(jìn)措施及效果

以上分析結(jié)果表明，提高板形平直度無法避免折皺的產(chǎn)生，提高強(qiáng)度可有效的消除折皺。提高低碳鋼強(qiáng)度的辦法有:一是降低終軋溫度，二是降低卷取溫度，三是適當(dāng)提高C、Mn成分含量。降低終軋溫度一是會降低產(chǎn)量，另外增加了軋制難度;C、Mn成分含量走上限不僅不經(jīng)濟(jì)，而且容易出現(xiàn)成分出格現(xiàn)象;新鋼熱連軋廠層流及卷取設(shè)備是按照最低卷取溫度400℃設(shè)計的，完全能夠滿足要求，因此提高低碳鋼強(qiáng)度的最佳方案是采用降低卷取溫度的辦法。為此，以 Q235B試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，終軋溫度870℃，卷取溫度降低600℃可消除折皺。根據(jù)其他低碳鋼C、Mn含量依次減少，分別依次降低卷取溫度，進(jìn)行批量生產(chǎn)30卷，其卷取溫度及折皺效果見表4。

表4 不同鋼種的卷取溫度及效果

由表4可以看出，分別降低卷取溫度可完全消除折皺，產(chǎn)品合格率達(dá)到100%。

4 結(jié)論

1)通過提高板形的控制能力，很難消除折皺的產(chǎn)生，但可減少折皺的出現(xiàn)。

2)通過降低卷取溫度提高強(qiáng)度的辦法，可消除板形對折皺影響。

3)隨著低碳鋼C、Mn成分的降低，也可通過降低卷取溫度提高強(qiáng)度，完全消除折皺缺陷。

新鋼熱連軋廠通過采用降低卷取溫度提高強(qiáng)度的措施，完全消除了折皺缺陷的產(chǎn)生，產(chǎn)品合格率100%。

［1］朱濤，佘廣夫.控制熱軋板形治理橫折缺陷［J］.鋼鐵，2000，35(9):35 －37，40.

［2］顏景星.帶鋼橫向橫折成因及解決措施［J］.鋼鐵研究學(xué)報，2007，19(12):60 －62.

［3］曾燕屏，張麥倉.寶鋼SPHC出口鋼卷腰折的消除［J］.鋼鐵，2002，37(4):46 －48.

［4］周正元.橫折印缺陷產(chǎn)生的原因和消除方法［J］.寶鋼技術(shù)，2001(z1):37 －38，18.

［5］羅裕厚.冷軋鋼卷產(chǎn)生粘結(jié)的機(jī)理及控制措施［J］.鋼鐵釩鈦，2002，23(2):29－33.

ANALYSIS ON SURFACE WRINKLES OF HOT ROLLED LOW CARBON STEEL

Guan Xingwei1，2Chen Jianhua2He Xiaofeng2Xiao Jiming2(1.Xi’an University of Architecture and Technology; 2.Xinyu Iron and Steel Group Co.，Ltd)

Aimed at surface wrinkles of hot rolled low carbon coil during decoiling，various influencing factors are analyzed by multifactor analysis method.Experiment results show that surface wrinkles can be effectively eliminated by increasing the strength property of low carbon steel.

low carbon steel surface wrinkles shape strength

*聯(lián)系人:管興偉，碩士研究生，工程師，陜西.西安(710055)，西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院;

2011—9—28