SPHC熱軋酸洗板橫折印缺陷分析

供稿|李大光，吳剛，胡洋 / LI Da-guang， WU Gang， HU Yang

SPHC熱軋酸洗板橫折印缺陷分析

供稿|李大光，吳剛，胡洋 / LI Da-guang， WU Gang， HU Yang

內(nèi)容導(dǎo)讀

針對2.0～6.0 mm SPHC熱軋酸洗板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的橫折印缺陷，文章主要從板形、化學(xué)成分、卷取溫度、力學(xué)性能等方面進行實驗，詳細分析了橫折印缺陷產(chǎn)生的原因，制定了控制與預(yù)防的措施，為消除SPHC熱軋酸洗板橫折印缺陷提供了重要依據(jù)，也為其他企業(yè)解決類似的缺陷提供了一定的幫助。

熱軋酸洗板一般是指要求具有熱軋板力學(xué)性能、冷軋板表面質(zhì)量的經(jīng)過酸洗的熱軋鋼板，屬于“以熱代冷”理想產(chǎn)品［1］。生產(chǎn)過程中，在鋼板的某些部位有時會出現(xiàn)沿鋼板橫向的條狀折痕，嚴重時分布于整個板寬，當(dāng)用手觸摸時有明顯凹凸感存在，這種缺陷稱之為橫折印。經(jīng)矯直后，部分橫折印可以消除，部分折痕變密，該缺陷一般容易出現(xiàn)在低碳鋼產(chǎn)品中，碳含量越低，越容易出現(xiàn)橫折?。?］。

本鋼生產(chǎn)的SPHC［知識小貼士］熱軋酸洗板橫折印缺陷主要集中在厚度為2.0～6.0 mm的鋼板上，本文從板形、化學(xué)成分、卷取溫度、力學(xué)性能等幾個方面，詳細地分析了橫折印缺陷的規(guī)律及原因，提出了相應(yīng)的解決方案，獲得了良好的效果。

缺陷機理

根據(jù)文獻［2］，板卷在開卷機開卷、矯直過程中屬于連續(xù)的彈、塑性變形階段。在該階段，都將有屈服平臺存在，即上、下屈服點。當(dāng)連續(xù)的塑性變形超過某一臨界值時，塑性彎曲會在某一區(qū)域集中進行，形成所謂的條狀折痕密集區(qū)，這就是橫折印產(chǎn)生的機理。即上下屈服點的應(yīng)力差導(dǎo)致了橫折印缺陷，屈服平臺產(chǎn)生的主要原因是柯氏氣團阻止了位錯的運動，而柯氏氣團是由于C、N擴散到位錯周圍形成的，SPHC熱軋酸洗板原工藝參數(shù)見表1。

原因分析

根據(jù)SPHC熱軋酸洗板橫折印缺陷主要集中在厚度為2.0～6.0 mm鋼板的特點，從板形、化學(xué)成分、卷取溫度、力學(xué)性能等幾個方面詳細探討了對橫折印缺陷的影響規(guī)律。

鋼板板形

選取厚度為2.0～6.0 mm的SPHC熱軋酸洗板的鋼板樣品進行實驗，見表2?？梢钥吹剑摪灏逍螌M折印缺陷的影響較大，在鋼板平直度（特別是帶鋼頭尾）不受控時，橫折印缺陷發(fā)生的幾率增大。并且當(dāng)鋼板平直度在0I（1 I=10-5mm）附近，可以有效地控制橫折印缺陷。這里鋼板平直度是指帶鋼沿寬度方向各點延伸率相異程度，或帶鋼橫向應(yīng)力分布的幅度，其表征單位為“I”。因此可以認為，在軋制過程中發(fā)生橫折印缺陷的主要原因之一是由帶鋼（特別是頭尾）的板形不良導(dǎo)致殘余應(yīng)力分布不均引起的［3］。

化學(xué)成分

橫折印主要是由于材料屈服平臺引起的。在鋼的化學(xué)成分影響諸因素中，鋼中氣體氮能夠影響柯氏氣團數(shù)量，而酸溶鋁能與氮結(jié)合，生成氮化鋁，有效地控制鋼水中氣體氮含量，因此可以將鋼中氮質(zhì)量分數(shù)控制在40×10-6以下，酸溶鋁質(zhì)量分數(shù)控制在0.020%～0.060%之間，從而有效地防止橫折印缺陷的產(chǎn)生。

另外，可以通過提高鋼板的強度，降低橫折印缺陷比例，也可以通過調(diào)整SPHC熱軋酸洗板的化學(xué)成分來減少橫折印缺陷的產(chǎn)生幾率，見表3。可以看到，在同一加熱制度、軋制工藝的前提下，SPHC熱軋酸洗板的強度提高了20～40 MPa，橫折印缺陷比例明顯減少。

表1　SPHC熱軋酸洗板工藝參數(shù)

表2　板形對橫折印缺陷的影響

表3　調(diào)整前后的SPHC熱軋酸洗板的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）

軋制工藝

不同的軋制工藝對鋼板性能、表面橫折印有較大的影響，尤其是薄規(guī)格的產(chǎn)品。在成分微調(diào)的基礎(chǔ)上，終軋溫度控制到860℃，卷取溫度分別按640、620、600和580℃設(shè)定進行實驗，見表4。

分析表4可知，在相同的終軋溫度下，卷取溫度越低，上下屈服點的應(yīng)力差越小，強度越高，出現(xiàn)橫折印的幾率越小。這是因為，隨著卷取溫度的降低，屈服平臺的長度縮短，減少上下屈服點的應(yīng)力差，可以顯著地控制橫折印缺陷的發(fā)生。

表4　相同終軋溫度、不同卷取溫度下橫折印缺陷情況

措施及效果

為了降低SPHC熱軋酸洗板出現(xiàn)橫折印缺陷的比例，通過優(yōu)化化學(xué)成分、優(yōu)化軋制工藝、降低卷板來料溫度、采用等比列凸度軋制控制板形以及平整等措施來消除橫折印缺陷。生產(chǎn)實踐表明，各項措施效果良好，鋼板形貌對比見圖1，基本解決了SPHC熱軋酸洗板出現(xiàn)的橫折印缺陷問題。

圖1?。╝）改進前和（b）改進后的鋼板形貌

優(yōu)化化學(xué)成分

對SPHC熱軋酸洗板的化學(xué)成分進行了優(yōu)化，見表3，適當(dāng)提高鋼板的碳、錳含量，合理調(diào)整N、Als含量，使得SPHC熱軋酸洗板的強度相應(yīng)提高20～40 MPa，有效地減少橫折印缺陷的比例。

優(yōu)化軋制工藝

加大軋后冷卻速度，以提高鋼的屈服強度。由于此措施能夠引起產(chǎn)品性能的波動，因此需要研究最佳的冷卻工藝。一般可以使帶鋼在層流冷卻中采取前段快冷，在卷后空冷過程中采用堆卷冷卻的措施，從而使帶鋼的溫度、冷卻速度均勻，以提高鋼板同卷性能分布的均勻性。

控制板卷來料溫度

生產(chǎn)實踐表明，帶鋼進平整機組開卷時，若帶鋼溫度大于45℃，則容易在帶鋼表面產(chǎn)生橫折印缺陷?？梢酝ㄟ^空冷、風(fēng)冷的方式降低鋼卷溫度，嚴格控制來料溫度≤45℃，以避免溫度較高引起橫折印缺陷。

控制鋼板凸度與平整

在生產(chǎn)實際中，可以通過控制鋼板的板凸度來獲得所需要的板形。鋼板良好的板形是目前消除橫折印的重要條件之一，而鋼板板凸度是與精軋機組各機架間的輥縫分布有關(guān)。一般軋鋼廠的設(shè)定規(guī)則是：在精軋機組的前3、4機架消除來料鋼板的板凸度，而在后2、3機架要保證鋼板平直度。

如何獲得合理的各機架負載輥縫曲線，需要研究軋輥的彈性彎曲和壓扁、工作輥熱凸度分布、支撐輥和工作輥的磨損狀況以及軋輥的原始磨削形狀、精軋各機架軋制負荷分配等。另外，在軋制過程中，為了獲得良好內(nèi)應(yīng)力分布的卷板，必須保持等比例凸度軋制。

同時，采用平整的手段可以有效消除低碳鋼的屈服平臺［4］。平整工序也是目前消除低碳鋼屈服效應(yīng)最經(jīng)濟、最有效的方法。

結(jié)束語

從板形、化學(xué)成分、卷取溫度、力學(xué)性能等方面進行實驗，詳細分析了橫折印缺陷產(chǎn)生的原因，提出了一系列的改進措施，基本上解決了SPHC熱軋酸洗板橫折印缺陷問題，為企業(yè)減少了經(jīng)濟損失，為其他企業(yè)解決類似問題提供了一定的參考價值。

生產(chǎn)實踐表明，橫折印缺陷是由于帶鋼（特別是頭尾）的板形不良導(dǎo)致殘余應(yīng)力分布不均引起的。首先，應(yīng)該嚴格控制SPHC熱軋酸洗板板形。其次，帶鋼開卷過程應(yīng)控制鋼板的來料溫度≤45℃。第三，對于低碳鋼來說，平整是消除橫折印缺陷的最有效的方法之一。第四，可以通過對SPHC熱軋酸洗板的化學(xué)成分進行優(yōu)化，適當(dāng)提高鋼板的碳、錳含量，合理調(diào)整N、Als含量，使得SPHC熱軋酸洗板強度相應(yīng)提高20～40 MPa，橫折印缺陷比例明顯減少。第五，降低卷取溫度。在相同的終軋溫度下，卷取溫度越低，上下屈服點的應(yīng)力差越小，強度越高，出現(xiàn)橫折印的幾率越小。對于SPHC熱軋酸洗板而言，當(dāng)卷取溫度為600℃以下時，鋼板具有優(yōu)良的力學(xué)性能，同時能夠有效避免出現(xiàn)橫折印缺陷。

［1］ 梁振威，杜秀珍.“以熱代冷”熱軋酸洗板卷生產(chǎn)與實踐//2007中國鋼鐵年會論文集.成都，2007：58

［2］ 管興偉，陳建華，何曉峰，等. 熱軋低碳鋼“折皺”缺陷分析. 河南冶金，2011，19（6）：22

［3］ 朱濤，佘廣夫，宋廷鋒，等. 控制熱軋板形治理橫折卻缺陷. 鋼鐵，2000，35（9）：35

［4］ 曾燕屏，張麥倉，董建新，等. 寶鋼SPHC出口鋼卷腰折的消除.鋼鐵，2002，37（4）：46

［知識小貼士］

日本鋼材（JIS系列）的牌號中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成：第一部分表示材質(zhì)，如：S（Steel）表示鋼，F(xiàn)（Ferrum）表示鐵；第二部分表示不同的形狀、種類、用途，如P（Plate）表示板，T（Tube）表示管，K（Kogu）表示工具，U—特殊用途，W—線材、絲，C—鑄件，F(xiàn)—鍛件；第三部分采用數(shù)字，表示鋼類或鋼材的序號或強度值下限。有的牌號在數(shù)字序號后還附加后綴A、B、C等字母，表示不同的質(zhì)量等級、種類或厚度。如：SS400——第一個S表示鋼（Steel），第二個S表示“結(jié)構(gòu)”（Structure），400為下限抗拉強度400MPa，整體表示抗拉強度為400 MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼。在牌號主體結(jié)構(gòu)（第一、二、三部分）之后，根據(jù)需要，可附加鋼材形狀、制造方法及熱處理的后綴符號。例如文中的SPHC，即首位S為鋼Steel的縮寫，P為板Plate的縮寫，H為熱Heat的縮寫，C商業(yè)Commercial的縮寫，整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。

Analysis of Cross Break Defects for SPHC Hot Rolled Pickling Board

10.3969/j.issn.1000-6826.2016.05.18

李大光（1987—），男，學(xué)士，工程師，專業(yè)為材料科學(xué)與工程，工作于本鋼產(chǎn)品研究院，E-mail：646224725@qq.com。

本鋼產(chǎn)品研究院，遼寧 本溪 117000