熱軋鋼板表面翹皮缺陷研究

白智博

（唐山中厚板 河北 唐山 063000）

1 引言

熱軋和冷軋鋼板表面出現(xiàn)缺陷都會(huì)影響成品的合格率，是目前質(zhì)量異議重點(diǎn)關(guān)注的問題。這類問題在2～3mm規(guī)格熱軋鋼板表現(xiàn)明顯，表面翹皮和線性條紋經(jīng)常出現(xiàn)，對(duì)于這兩種缺陷的形成原因沒有統(tǒng)一的說法。為了避免這類缺陷的出現(xiàn)，我們需要對(duì)這類現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)研究，找出問題產(chǎn)生的真正原因。

1.1 典型性翹皮特征

典型性翹皮也就是典型的軋鋼表面翹皮缺陷所具有的形態(tài)特征，主要表現(xiàn)為翹皮出現(xiàn)的區(qū)域位于材料折疊的部分，缺陷的下方和機(jī)體連接在一起，但是逐漸呈現(xiàn)開口形狀，在鋼坯的表面連續(xù)存在，出現(xiàn)的區(qū)域通常集中在距離角部10～20毫米的位置，從縱向角度看，其規(guī)律不甚明顯，在整爐鋼坯中可能會(huì)出現(xiàn)大量翹皮缺陷。

1.2 過鋼件磨損導(dǎo)致的翹皮特征

這一類的翹皮表面特征大體上與典型性翹皮特征相同，但也存在其他特征。這類缺陷分的分部有一定的規(guī)律性，出現(xiàn)的密集程度較低，不如典型的翹皮出現(xiàn)的密集。根據(jù)該缺陷的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)該缺陷的出現(xiàn)和軋輥存在密切的關(guān)系。另外，在出現(xiàn)翹皮的附近鋼坯上存在有鋸齒狀的痕跡。

1.3 異物黏附導(dǎo)致的類翹皮特征

從翹皮的定義而言，該類翹皮與典型翹皮的特征也是基本符合的，并且其分布特征的規(guī)律性較典型性翹皮的規(guī)律性更為明顯，但其密集程度要較典型性翹皮較低。在外力的影響下容易剝落。這類翹皮出現(xiàn)時(shí)鋼坯的表面往往會(huì)同時(shí)出現(xiàn)較多的凹坑。

2 翹皮缺陷的成因分析

2.1 典型性翹皮形成機(jī)理

典型性翹皮出現(xiàn)在軋鋼的過程中是由兩個(gè)因素的共同作用導(dǎo)致的，其一是有外來物存在于坯料表面，或坯料表面存在邊緣翹起的情況；其二是外來物在一定軋制力的作用下嵌入鋼坯之中。

為了研究方便，我們選用經(jīng)孔型軋制初軋機(jī)逆軋而成的連鑄坯，其尺寸參數(shù)為410mm×315mm，分別向鋼坯的四個(gè)方面施壓，最終形成設(shè)計(jì)的尺寸。這樣的情況下產(chǎn)生翹皮缺陷的可能有兩種。首先，在軋制前缺少除磷措施，在鋼坯的軋制過程中會(huì)存在一定數(shù)量的二次氧化鐵皮附著在鋼坯上。這樣的氧化物具有很強(qiáng)的黏附性與基體結(jié)合緊密，鋼坯經(jīng)過翻鋼和平扎的時(shí)候位于鋼坯中部的氧化鐵皮大部分會(huì)被除去，但是有部分會(huì)留在鋼坯的角部區(qū)域形成翹皮。特別是對(duì)于進(jìn)入成品道次的鋼坯受斷面尺寸偏大的影響，在較大軋輥擠壓力的作用下就容易出現(xiàn)角部氧化鐵皮嵌入基體的情形，最終導(dǎo)致翹皮。其次，通常來說，中間方鋼坯或者成品更容易受到第一天初軋機(jī)軋制作用的影響，呈現(xiàn)出較大幅度的變形，當(dāng)?shù)谝坏拦ば蛲瓿梢院?，鋼坯的角部一般?huì)形成尖銳狀，當(dāng)這樣的鋼坯進(jìn)入兩架軋機(jī)加工時(shí)就會(huì)因折疊而形成缺陷，最終導(dǎo)致翹皮。同時(shí)，受角部凸起或尖銳不均勻的影響，最終導(dǎo)致翹皮呈現(xiàn)出斷連續(xù)的狀態(tài)。

2.2 過鋼件磨損導(dǎo)致的翹皮形成機(jī)理

當(dāng)初軋機(jī)的孔型因?yàn)殚L期的作業(yè)造成軋輥磨損程度不斷加深而導(dǎo)致缺陷存在時(shí)，被稱之為過鋼件磨損，凹坑、黑疤或鋸齒狀痕跡都是該類缺陷的常見表現(xiàn)形式。其中，孔型的側(cè)壁部位是該類缺陷的高度集中區(qū)，這主要是由于過高的軋制負(fù)荷導(dǎo)致的。在生產(chǎn)中，一旦軋輥出現(xiàn)鋸齒狀缺陷，鋸齒就會(huì)像鋒利的刀刃一樣，這些鋸齒高度一般為3～5mm，不規(guī)則的存在孔型的內(nèi)壁，從而引起鋼坯表面的擦劃損傷，呈現(xiàn)出卷曲狀的小翹皮。所以，軋輥的鋸齒狀缺陷極易引發(fā)鋼坯在近角區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性分布的小翹皮，更換軋輥后這樣的翹皮便會(huì)消失。

2.3 異物黏附導(dǎo)致的類翹皮形成機(jī)理

對(duì)于典型性翹皮和過鋼件翹皮而言，其缺陷集中體現(xiàn)在鋼坯的表面，主要是因初軋軋制機(jī)制導(dǎo)致的。與前兩類翹皮不同的是，異物黏附翹皮缺陷集中于出現(xiàn)在經(jīng)連軋機(jī)軋制后的小方坯中，而這些鋼坯幾乎都是由在線熱火焰清理工藝清理過的。

在生產(chǎn)制造低碳鋼的時(shí)候，鋼坯經(jīng)過初軋機(jī)后未進(jìn)行在線熱火焰清理前表面并沒有黏附物存在。一旦開始進(jìn)入連軋機(jī)的加緊輥開始加工，導(dǎo)致大量黑色鱗狀物質(zhì)集中出現(xiàn)在鋼坯的角部。所以認(rèn)為該類缺陷主要是受到熱火焰清理工藝的影響。

在線熱火焰清理工藝的工作原理在于對(duì)鋼坯表面的金屬用燒嘴進(jìn)行熔融，并用高壓氣體將熔融金屬吹散，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼坯表面一定深度的有效清理。但也因此而產(chǎn)生大量的熔融金屬和熔渣，這個(gè)時(shí)候鋼坯角部表面具有較大的張力，大部分的雜質(zhì)會(huì)黏附在角部，最終形成類翹皮缺陷。

這樣的缺陷不同于典型性翹皮的形成原理，連軋機(jī)沒有進(jìn)行逆式軋制和翻鋼操作，其缺陷位置主要受到熔渣殘留位置的影響，對(duì)于鋼坯表面中間位置而言，也無法有效避免該類缺陷的出現(xiàn)。另外，因該類鋼坯含碳量較低，鋼質(zhì)較軟，因此在連軋機(jī)強(qiáng)度較低的情況下也會(huì)將異物壓入到基體之中，但是這樣的異物一般和基體的聯(lián)接力較小。

3 減少類翹皮缺陷的改進(jìn)措施

鋼產(chǎn)品質(zhì)量直接受到類翹皮缺陷的影響，因此有必要不斷提高工序的精整度，考慮到類翹皮缺陷的出現(xiàn)都是批量性的，會(huì)產(chǎn)生較大的改正工作量，對(duì)常規(guī)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。因而對(duì)有效防范類翹皮缺陷提出更高的要求。

3.1 優(yōu)化初軋機(jī)軋制規(guī)程

（1）采取有效措施對(duì)存在于鋼坯不同表面和角部的氧化鐵皮進(jìn)行有效清除，實(shí)現(xiàn)初軋機(jī)對(duì)鱗狀雜質(zhì)的有效清除。

（2）鑄坯經(jīng)1號(hào)軋制機(jī)軋制，開始2號(hào)初軋機(jī)作業(yè)，這時(shí)要嚴(yán)格控制初軋機(jī)的斷面大小，盡量精確控制斷面。如果斷面尺寸較大，在接下來的流程中鋼坯角部受到擠壓，如果前期存在氧化鐵皮，就極容易導(dǎo)致翹皮缺陷。

3.2 制定完善的軋輥維護(hù)措施

（1）提升初軋機(jī)軋輥表面的硬度，使得軋輥更具耐磨性。

（2）以2號(hào)初軋輥輥徑為標(biāo)準(zhǔn)，施行細(xì)化分類管理。

（3）裝配軋輥以及開始生產(chǎn)前，首先應(yīng)檢查軋輥的表面，對(duì)于凸起和鋸齒痕跡超過一定限度的，要及時(shí)采取修磨措施。

4 結(jié)語

集中研究了熱軋鋼坯翹皮缺陷的類型及其產(chǎn)生原因，可以對(duì)現(xiàn)場的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)，幫助他們針對(duì)不同的翹皮缺陷采取相應(yīng)的措施，從而減少或避免翹皮的產(chǎn)生，降低精整環(huán)節(jié)的工作量，提升產(chǎn)品的綜合質(zhì)量，降低公司成本。另外，截止目前，學(xué)界關(guān)于熱軋鋼坯翹皮的研究還比較缺乏，該研究有助于對(duì)熱軋鋼坯表面缺陷領(lǐng)域研究內(nèi)容的進(jìn)一步豐富，進(jìn)而更好地指導(dǎo)實(shí)踐。