1580線熱軋酸洗板質量控制實踐

范細忠，楊旭，郭寶安，張吉富，何士國

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

酸洗板是以優(yōu)質熱軋薄板為原料，經酸洗機組去除氧化層，切邊、精整后，表面質量和使用要求介于熱軋板和冷軋板之間，相比于冷軋板成本低、性價比高，是部分冷軋板理想的替代產品。酸洗板應用領域廣泛，可以應用在汽車、壓縮機、機械制造、零配件加工等行業(yè)。鞍鋼鲅魚圈鋼鐵分公司1580產線供熱軋酸洗板用鋼主要以低碳鋼為主，鋼種涉及 SP221、SPHC、SPHD、SPHE、A420L、SAPH370 等，規(guī)格為（1.6 mm～5.0 mm）×（880 mm～1 285 mm）。

為了提高熱軋酸洗板質量，國內外鋼鐵企業(yè)紛紛改進關鍵過程生產工藝及技術裝備，通過應用快速AGC控制技術、工藝潤滑技術等，使熱軋酸洗板質量有了明顯改善，但還是會出現熱軋麻點、鐵皮、橫折印等缺陷，尤其是在生產薄規(guī)格產品的時候，嚴重影響了酸洗板質量的提高及應用。鞍鋼從2011年開始內供熱軋酸洗板原料，也出現了上述缺陷，特別是在生產薄規(guī)格產品時，因此如何徹底解決熱軋酸洗板常見質量問題成為亟待研究的課題。

1 熱軋酸洗板的質量要求

鞍鋼鲅魚圈1580熱軋生產線酸洗板生產流程如下：

鐵水預處理→轉爐冶煉→爐外精煉→板坯連鑄→加熱→軋制→層流冷卻→卷取→噴印標記→入庫。

根據用途不同，對熱軋酸洗板表面質量的要求也不相同。熱軋酸洗板產品等級要求分為高級別要求、中級別要求和一般級別要求。

高級別要求：熱軋酸洗板表面不允許有缺陷存在，尤其是麻點、掛臘、鐵皮、劃傷、橫折印缺陷；中級別要求：熱軋酸洗板表面不得有輕微程度以上的麻點、細孔，不得有明顯手感的壓痕、劃傷、橫折等，對夾雜物也有嚴格的要求，便于焊接及加工；一般級別要求：對熱軋酸洗板產品的性能和厚度精度控制要求稍高，要求較小的性能波動及厚度波動。對表面質量要求相對差些，帶鋼兩面中較差的那面不允許有明顯的氧化鐵皮壓入缺陷，對麻點深度要求不超過厚度公差的一半，缺陷部分不允許超過6%，另一面缺陷的程度控制在輕微以下，缺陷深度一般不超過50 μm，同時產品表面不允許有老化紋缺陷、橫折印缺陷［1］。

2 熱軋酸洗板常見缺陷分析及控制方法

2.1 麻點缺陷

2.1.1 麻點缺陷產生原因

麻點缺陷屬于氧化鐵皮缺陷的一種，在帶鋼表面呈針狀、密集分布，嚴重時呈片塊狀或連續(xù)條狀，酸洗后在板面可以看到明顯的密集小坑，缺陷嚴重時不能徹底酸洗干凈，酸洗后板面可見局部點狀黑色物質，見圖1。

大量的統計分析結果表明，麻點缺陷是因表面氧化鐵皮破碎后，壓入帶鋼表面造成，其輕重與帶鋼表層的氧化鐵皮型式和工作輥輥面粗糙度有關。鋁鎮(zhèn)靜鋼表層氧化鐵皮與鋼基體結合不如硅鎮(zhèn)靜鋼緊密，更容易產生麻點缺陷。帶鋼軋制溫度越高，表層氧化鐵皮越厚且疏松，產生的麻點缺陷越嚴重。同時，工作輥輥面粗糙度越嚴重，麻點缺陷也會隨之加重。

熱軋酸洗板尤其是家電用酸洗板一般均為鋁鎮(zhèn)靜鋼，在熱軋過程中帶鋼表層較易形成氧化鐵皮，并且氧化鐵皮與基體的結合力不強，當生產過程中軋輥輥面狀態(tài)不良時，氧化鐵皮容易破碎并壓入帶鋼表面，產生麻點缺陷。

2.1.2 麻點缺陷的控制

熱軋生產過程中采取以下措施可有效控制并消除麻點缺陷：

（1）酸洗板合同集中批量生產，避免因鋼種生產工藝存在差異對輥面產生影響，條件允許時盡量采取小周期生產方式。

（2）優(yōu)化熱軋酸洗板的工藝溫度。與普通低碳鋼相比，酸洗板加熱溫度、粗軋和精軋溫度可根據生產情況降低約15～30℃，調整后對性能情況作相應評價。

（3）實行精軋進鋼溫度上限管理。通過嚴格控制酸洗板的進鋼溫度，可大大降低麻點缺陷的發(fā)生率。以1580生產線為例，其生產的2.0 mm厚度酸洗板低碳鋁鋼入口溫度與麻點發(fā)生率相關圖見圖2。

（4）合理配置及使用輥縫冷卻水。機架間冷卻水對帶鋼表面冷卻后，由于冷卻點距離輥縫有一段距離，帶鋼冷卻點在進入輥縫前有一個返溫過程，降低了冷卻效果。而輥縫冷卻水為軋機有載輥縫最有效的冷卻點，能有效降低帶鋼表層溫度，有利于保護工作輥輥面。另外，由于帶鋼在各架的軋制溫度不同，輥縫冷卻水的水量也應隨之調整，以發(fā)揮最佳冷卻效果。

（5）充分利用工作輥輥面狀態(tài)較好的周期。在單位周期內，工作輥表面因交變的溫度周期性變化，軋輥表面會產生裂紋及疲勞，隨著軋制周期的增加，輥面狀況逐步惡化。因此生產酸洗板時，應盡量利用單位周期的前期、中期生產，現場生產條件允許時精軋前機架最好采用新高速鋼軋輥。

2.2 氧化鐵皮缺陷

在酸洗板產品中，氧化鐵皮壓入缺陷是對產品影響較大的一類缺陷，因氧化壓入鐵皮在酸洗時一般不能完全酸洗干凈，在產品表面上可見明顯的黑色物質，嚴重影響產品的外觀和使用。氧化鐵皮壓入缺陷一般呈黑色或淺紅色、長條柳葉狀、寬長比一般在1∶5以上。

根據氧化鐵皮壓入產生原因不同，可以將氧化鐵皮缺陷大致分成三類。第一類是除鱗不凈鐵皮，主要因除鱗噴嘴堵塞、除鱗噴嘴偏磨、除鱗時序不對等原因造成；第二類是刮擦式鐵皮，主要是因板通道存在局部高點，帶鋼與這些過渡板高點刮碰所造成，這類缺陷一般發(fā)生在產品下表面；第三類是氧化膜脫落式鐵皮，主要是軋輥氧化膜形成不好，在生產過程中帶鋼表層氧化鐵皮破碎、軋輥氧化膜剝落，導致鐵皮壓入帶鋼表面形成,見圖3。對除鱗不凈導致的鐵皮壓入缺陷，在生產線上可以判斷，并通過更換噴嘴、調整角度、優(yōu)化時序等措施加以解決。對第二類刮擦式鐵皮缺陷，可以通過氧化鐵皮的形貌、大小、分布找準產生缺陷的區(qū)域，再有針對性地采取相應措施予以解決。第三類氧化鐵皮壓入缺陷因影響因素相對較多，缺陷形貌復雜，大小不一，判斷較為困難。由于其主要因軋輥輥面狀態(tài)不好造成，所以表現出來的缺陷一般為帶鋼上表面有零星或間斷連續(xù)鐵皮缺陷，并且軋頭部缺陷較重，軋尾相對較輕，而在對應的鋼板下表面主要表現為比較嚴重的麻點缺陷。對這類鐵皮缺陷，可以通過提高軋機冷卻水通透性，完善軋機冷卻水分布、合理使用熱軋油和輥縫冷卻水等措施予以解決。

2.3 橫折印缺陷

2.3.1 橫折印缺陷產生原因

1580生產線供鞍鋼本部酸洗板屈服強度從200～500 MPa。在本廠分卷線開卷生產低碳系列品種時，在帶鋼表面可見許多不規(guī)則的、垂直于帶鋼運行方向的條狀凹陷或凸起折痕，稱之為橫折印缺陷。但生產屈服強度相對較高的品種時（如汽車結構用鋼SAPH370），基本不出現橫折印缺陷。橫折印缺陷主要是由于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼存在屈服平臺，且有明顯的上、下屈服點。因此，在開卷時當開卷張力過大或由彎變直過程變形量過大時，帶鋼表面應力達到或超過材料的屈服強度，就會引起帶鋼產生塑性變形，并且集中在某一區(qū)域進行，從而形成凹凸不平的橫折印缺陷，見圖4。

2.3.2 橫折印缺陷的控制

通過分析并結合現場經驗，可以從消除屈服平臺、提高屈服強度、降低開卷應力等方面采取相應措施，消除橫折印缺陷。

（1）嚴格控制低碳鋼種 C、N元素的含量。1580線碳含量一般取設計值下限，控制在0.03%左右，氮含量一般控制在0.005%以下。

（2）適當調整層流方式和卷取溫度，提高帶鋼的屈服強度。對普通冷軋料，卷取溫度每降低30～50 ℃，屈服強度可提高 15～20 MPa。

（3）提高軋后帶鋼的板形質量，均勻分布帶鋼橫截面的應力，避免出現應力集中。因帶鋼橫截面溫度存在差異，層流冷卻時，帶鋼橫向溫降不均，形成應力差，會導致橫折印缺陷的產生。通過采取微中浪生產工藝，能有效解決此類問題。

（4）控制開卷溫度在40℃以下。因溫度對鋼材強度有一定影響，當鋼材溫度在40～100℃范圍內時，其屈服強度下降趨勢比較明顯。實踐表明，當鋼卷開卷溫度控制在大約35℃時，帶鋼產生橫折印的概率明顯降低。

（5）分卷線平整開卷時，投入深彎輥，可以使帶鋼橫截面的應力趨于均勻，避免出現應力集中。

2.4 板形不良缺陷

2.4.1 板形不良缺陷產生原因

酸洗板作為目前“以熱代冷”新興產品，下游客戶將不經過冷軋工序而直接加工使用，因而對熱軋板板形的要求比較高。板形不良會導致加工困難，成型性差。

板形不良主要表現為鐮刀彎、單邊浪、雙邊浪、中浪、肋浪等。鐮刀彎、單邊浪等缺陷主要因為軋線設備間隙偏大或對中性差、帶鋼兩側溫差大、帶鋼進精軋機組側彎大等不穩(wěn)定性因素引起的軋制不穩(wěn)定性所造成；而雙邊浪、中浪等缺陷主要是因機架間板比例凸度不一致，彎輥力或PC角設定不合理、軋輥磨損嚴重、輥型配置不合理、層流冷卻導致附加應力等造成；而肋浪缺陷的產生相對復雜，與竄輥設定、工作輥與支持輥輥型匹配、軋輥冷卻不均勻、局部偏磨損等有關，需要根據實際情況進行判斷、處理。

2.4.2 板形不良缺陷的控制

由于現場生產工況復雜，工序較多，對軋線突發(fā)的板形不良缺陷，需要根據實際情況進行排查，找到引起板形不良原因，采取措施加以控制。對于鐮刀彎、單邊浪缺陷，主要從優(yōu)化燒鋼工藝、提高板坯溫度均勻性、提高軋線各設備的裝配及控制精度、優(yōu)化冷卻工藝等方面入手。針對帶鋼雙邊浪、中浪缺陷，工作輥與支持輥輥型的合理配置是關鍵，需要將全線軋輥輥型作為一個整體來考慮，機架間板形按照比例凸度一致的原則進行配置。通過輸入現場各工藝參數，離線進行板形仿真模擬，對輥型參數進行合理優(yōu)化。

兼顧對表面質量的控制，生產時按照屈服強度將合同分成二類至三類，采取集中生產的控制模式，便于生產工藝的特殊控制。由于1580線采取的是輥型、竄輥和彎輥組合板形控制方式，為了得到優(yōu)良的板形，在計劃編排上，寬度采取按照初期窄到寬、中期寬規(guī)格、末期寬到窄的編排方式，同時對各寬度生產公里數也有嚴格的限制。對竄輥方案，按照F1軋機至F7軋機交叉竄輥的方式，前期過渡規(guī)格一般采用50～70 mm竄輥步長、中期步長為80～100 mm，到后期時逐步減小，末期生產薄規(guī)格為保證生產穩(wěn)定性可以不竄輥。通過這種方式，不僅可以均勻磨損，同時也可最大限度地提高生產穩(wěn)定性，避免引起表面質量的波動。輥型的配置必須考慮到整個支持輥周期的生產穩(wěn)定性、工作輥彎輥系統的有效利用性以及實際的板形質量。工作輥彎輥系統作為板形快速控制元素，能夠迅速改變承載輥縫形狀，在軋制過程中對軋輥熱變形和磨損等變動干擾因素進行補償，是實現軋制力前饋、凸度與平直度反饋控制等所必須的柔性調節(jié)手段。為了有效利用彎輥系統，彎輥力的波動必須在規(guī)程范圍內，以實現對所有板形問題的控制。對輥型的配置進行優(yōu)化，也是輥型配置的重要原則之一。

針對帶鋼在層流冷卻時由于邊部和中部冷卻工況不同，冷卻后會形成溫度應力現象，造成軋后平直的帶鋼冷卻至室溫后向雙邊浪發(fā)展，在精軋機組可以采用適當的中浪軋制來抑制層冷后雙邊浪的問題。1580線經過大量生產實踐，形成了一比較完整的板形平直度目標控制方案。針對因異常干擾導致的板形不良，經過分卷機組平整后才能發(fā)貨。

3 1580線熱軋酸洗板質量評價及控制效果

1580線主要從以下三方面對酸洗板進行質量評價：

（1）通過查看在線表面檢測儀表記錄結果，在生產過程中對帶鋼上下表面進行人工手動拍照，對帶鋼表面質量進行確認。

（2）在分卷線進行帶鋼全長質量評價，并在頭部、中部、尾部位置進行停機檢查，必要時取樣板進行近距離確認。對板形按要求進行實物測量。

（3）跟蹤下游用戶的使用過程，對酸洗后帶鋼表面、板形進行評價。另外，與用戶一起對酸洗板生產情況進行總結。

在采取上述措施后，麻點、鐵皮、橫折印以及板形不良等缺陷得到了較好的控制，熱軋板經酸洗后表面呈銀白色，達到了預期的效果，已實現酸洗板薄材批量穩(wěn)定供貨。

4 結論

（1）通過優(yōu)化熱軋溫度制度，實行精軋入口溫度上限管理，在保證軋制穩(wěn)定性及性能的前提下，盡量降低精軋入口溫度，并配合采用高速鋼軋輥及合理分布輥縫冷卻水等，有效杜絕了麻點、鐵皮缺陷的發(fā)生。

（2）通過降低低碳酸洗板用鋼的碳、氮元素含量，均勻帶鋼橫向應力分布，并對酸洗用鋼平整溫度進行嚴格限制，明顯降低了橫折印缺陷發(fā)生率。

（3）通過對粗軋、精軋機組進行合理的輥型配置，并在軋鋼過程中采用微中浪生產工藝，大大提高了熱軋酸洗板的板形質量，改善了帶鋼橫向應力分布。

［1］ 胡洪林，馬孝娟.熱軋酸洗板的表面質量控制［J］.新疆鋼鐵，2010，114（2）：8-11.