冷軋基料夾渣缺陷的分析與控制

劉偉云　徐筱薌　厚健龍　向華　成曉舉

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

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冷軋基料夾渣缺陷的分析與控制

劉偉云徐筱薌厚健龍向華成曉舉

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

主要借助于掃描電鏡和電子能譜，分析了冷軋基料SPHC表面夾渣缺陷的產(chǎn)生機(jī)理。圍繞軋制計(jì)劃、軋輥冷卻水和輥面氧化膜等幾個(gè)方面對(duì)冷軋基料夾渣缺陷的控制提出了有效的改進(jìn)措施。

夾渣軋制計(jì)劃軋輥冷卻水輥面氧化膜

0　引言

用戶(hù)反饋有一批冷軋基料SPHC出現(xiàn)夾渣缺陷，夾渣缺陷主要出現(xiàn)在鋼卷的頭部，也有一部分為整卷缺陷。缺陷在酸洗及冷軋后無(wú)法消除，技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了考察取樣，準(zhǔn)備對(duì)此缺陷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

1　缺陷形貌

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，熱軋卷缺陷及酸洗后缺陷主要表現(xiàn)為點(diǎn)狀，冷軋后缺陷有一定延伸。用手觸摸缺陷均有手感，說(shuō)明嵌入進(jìn)去有一定深度。初步判斷夾渣缺陷為氧化鐵皮軋入造成。卷板表面氧化鐵皮軋入如圖1所示。

2　實(shí)驗(yàn)分析

對(duì)所取的酸洗及冷軋后氧化鐵皮軋入缺陷試樣進(jìn)行了掃描電鏡觀察，具體結(jié)果如圖2所示。

(a) 原料卷氧化鐵皮軋入(b) 鋼卷酸洗后氧化鐵皮軋入(c) 鋼卷軋后氧化鐵皮軋入

圖1卷板表面氧化鐵皮軋入

(a) 酸洗后試樣放大19倍(b) 酸洗后試樣放大190倍(c) 冷軋后試樣放大20倍(d) 冷軋后試樣放大60倍

圖2酸洗及冷軋后試樣的掃描電鏡照片

從圖2可以看出，酸洗及冷軋后的卷板表面存在一定程度的凹坑，凹坑內(nèi)的顏色顯示與基體不同，比基體的顏色稍微深一些，對(duì)凹坑內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行能譜分析發(fā)現(xiàn)凹坑內(nèi)的物質(zhì)為軋入的氧化鐵皮，凹坑內(nèi)物質(zhì)的能譜分析如圖3所示, 譜圖5處元素列表見(jiàn)表1。

表1　譜圖5處元素列表

(a) 凹坑處電子圖像(b) 譜圖5處能譜圖

圖3凹坑內(nèi)物質(zhì)能譜分析

3　缺陷分析及預(yù)防

3.1卷板表面夾渣缺陷的原因分析

從卷板表面夾渣缺陷的掃描電鏡照片及能譜分析可以看出，卷板表面夾渣缺陷為三次氧化鐵皮軋入形成。

在安鋼1780 mm熱連軋機(jī)組冷軋基料的生產(chǎn)過(guò)程中，軋件在精軋入口的溫度大約為1000 ℃左右，終軋溫度在890 ℃左右。在實(shí)際軋制過(guò)程中，熱軋帶鋼在F1 ～ F3機(jī)架中溫度在900 ℃以上，在F4 ～ F7機(jī)架中軋件溫度在900 ℃以下[1]。

從氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)上看，終軋溫度在700 ℃ ～ 900 ℃之間時(shí)，所形成的氧化鐵皮含80 % ～ 90 %的FeO，10 % ～ 20 %的Fe3O4，當(dāng)溫度大于900 ℃，空氣中氧化性氣體較多時(shí)，鐵將迅速被氧化，F(xiàn)e2O3可以在高溫下迅速生成，這時(shí)氧化鐵皮除Fe3O4外，將不出現(xiàn)FeO，并開(kāi)始在氧化鐵皮表面形成Fe2O3單獨(dú)一層，使氧化鐵皮厚度變厚。FeO韌性好，易溶解于鹽酸，而Fe3O4及Fe2O3是致密的，不易溶于鹽酸。冷軋基料在F1 ～ F3機(jī)架生成了不容易被酸洗掉的Fe3O4及Fe2O3(即三次氧化鐵皮)，在隨后的軋制過(guò)程中又被軋入到軋件中，形成夾渣缺陷。

3.2預(yù)防措施

3.2.1軋制計(jì)劃的編排

帶鋼表面的氧化鐵皮與帶鋼基體的剝離程度跟軋輥的表面質(zhì)量有很大的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，軋輥表面越粗糙，帶鋼基體與表面氧化鐵皮的界面越粗糙，帶鋼基體與表面氧化鐵皮的粘附性越強(qiáng)，越容易形成微小氧化鐵皮的淺壓入，造成帶鋼基體與氧化鐵皮剝離困難，酸洗過(guò)程中不容易洗掉，表面出現(xiàn)山水畫(huà)現(xiàn)象或欠酸洗現(xiàn)象，影響帶鋼的酸洗效果，帶鋼表面發(fā)暗。

實(shí)踐證明，在使用粗糙的、受到損壞的軋輥時(shí)，往往會(huì)造成帶鋼酸洗時(shí)間的延長(zhǎng)。因此冷軋基料軋制計(jì)劃的編排及軋輥的更換頻次對(duì)酸洗后的表面質(zhì)量影響很大。顯然，軋制單元的后期軋輥的粗糙程度要比前期大，故SPHC不易排在軋制單元的尾部。所以在軋制SPHC時(shí)，如果SPHC排在軋制單元尾部，軋制總公里數(shù)比其它的軋制單元要短，需要把軋制里程數(shù)控制在60 km以?xún)?nèi)，或是將SPHC放置在軋制單元的中部，尾部軋制比之更窄，要求不高的軋材。

3.2.2精軋軋輥冷卻水

由于精軋機(jī)架冷卻水量不足，工作輥冷卻不均勻，造成精軋機(jī)架工作輥溫度過(guò)高，導(dǎo)致工作輥氧化膜異常脫落。F1 ～ F3機(jī)架工作輥氧化膜脫落和輥面粗糙現(xiàn)象較嚴(yán)重。氧化膜脫落的主要原因是精軋機(jī)冷卻水量不足，以及集管和噴嘴布局形式不合理，在軋制長(zhǎng)坯時(shí)工作輥得不到及時(shí)冷卻，軋輥溫度不斷升高，導(dǎo)致工作輥氧化膜生成厚度不均勻，工作輥氧化膜異常脫落。工作輥氧化膜脫落也直接導(dǎo)致了輥耗增加[2]。

軋制SPHC冷軋基料時(shí)必須要定期對(duì)噴嘴進(jìn)行檢查，保證軋輥冷卻水噴嘴通暢，另外要定期對(duì)集管和噴嘴的位置進(jìn)行調(diào)整，保證軋輥輥面冷卻的均勻性。

3.2.3輥面氧化膜

精軋機(jī)架工作輥必須建立良好的輥面氧化膜。如果輥面的氧化膜太薄，雖不易脫落但不耐磨，如果太厚雖耐磨但易脫落，二者均會(huì)造成輥面粗糙。因此在軋制冷軋基料時(shí)，除了保證精軋軋輥冷卻水量以外，還必須安排適量的燙輥材。

計(jì)劃換輥后開(kāi)軋第1塊 ～ 第6塊帶鋼時(shí)，F(xiàn)1 ～ F3 工作輥水量開(kāi)度為100%， 保證軋輥的平緩預(yù)熱；軋制第7塊～第15塊帶鋼時(shí)， F1 ～ F3工作輥水量開(kāi)度為70% ～ 80%，適當(dāng)提高輥溫，加速軋輥氧化膜的形成；軋制第16塊鋼之后，水量恢復(fù)到100%，以防止氧化膜進(jìn)一步加厚而剝落；F4 ～ F7機(jī)架工作輥水量在整個(gè)過(guò)程中維持在100%[3]。燙輥期間軋制節(jié)奏要慢，以確保軋輥輥面氧化膜建立良好。

4　結(jié)論

夾渣缺陷的產(chǎn)生原因主要是三次氧化鐵皮軋入造成的，三次氧化鐵皮主要在精軋機(jī)組F1-F3機(jī)架形成。避免精軋機(jī)組三次氧化鐵皮的形成是杜絕夾渣缺陷形成的關(guān)鍵。編制合理的軋制計(jì)劃；保證及時(shí)并且均勻的輥面氧化膜冷卻，防止輥面氧化膜的脫落；生產(chǎn)過(guò)程中安排適量的燙輥材，保證工作輥輥面氧化膜薄厚均勻，以上所述是控制夾渣缺陷的重要途徑。

[1]夏先平，何曉明，孫業(yè)中，等.三次氧化鐵皮缺陷的成因分析[J].寶鋼技術(shù)，2002(4)：33-36.

[2]臘國(guó)輝.攀鋼1450精軋機(jī)軋輥冷卻水改造可行性研究[J].四川冶金，2006，28(2)：33-34.

[3]郁褔衛(wèi)，王超海，王立群，等.熱軋帶鋼冷軋基料表面氧化鐵皮的成因與控制[J].軋鋼，2012，29(1)：60-62.

ANALYSIS AND CONTROL OF INCLUDING SLAG DEFECT OF COLD-ROLLED BASE MATERIAL

Liu WeiyunXu XiaoxiangHou JianlongXiangHuaChengXiaoju

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

In this paper, analysis the production mechanism of surface included slag of the cold-rolled base material SPHC is analyzed with the help from scanning electron microscopy (SEM) and energy spectrum. The effective measures for the control of including slag defect cold-rolled base material are put forward based on the rolling plan, roll cooling water and its surface oxide film

included slagrolling schedule roll cooling wateroxide film of rolling

聯(lián)系人：劉偉云，工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心；2015-11-22