熱軋帶鋼劃傷缺陷原因分析與處理

王龍濤

前言

熱軋帶鋼表面劃傷是常見的熱軋質(zhì)量缺陷，主要表現(xiàn)為亮色或暗色線狀缺陷，上、下表都可能產(chǎn)生此缺陷，常以下表居多。目前劃傷的檢測手段主要依靠計(jì)算機(jī)判檢（表面質(zhì)量監(jiān)測儀）結(jié)合人工開卷的方式。對于商品材與酸洗板產(chǎn)品，一旦出現(xiàn)劃傷缺陷，一般需進(jìn)行切除或降級處理，嚴(yán)重影響產(chǎn)品兌現(xiàn)與生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)損失巨大。如果劃傷漏檢流入下游工序或客戶手中，不但會(huì)造成質(zhì)量異議，更甚者會(huì)失去客戶信任，丟失客戶資源，故各熱軋廠都相當(dāng)重視劃傷缺陷的識別與控制。

1　劃傷類型、位置與原因

帶鋼出現(xiàn)劃傷，是因?yàn)閹т撛谲堉七^程中上表或下表與機(jī)械設(shè)備接觸，由于帶鋼溫度高、偏軟，設(shè)備溫度低、偏硬，發(fā)生機(jī)械摩擦?xí)r，軟的受損嚴(yán)重，造成帶鋼表面出現(xiàn)劃傷缺陷。

根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，劃傷缺陷可以分為不同類型。目前主流的劃分標(biāo)準(zhǔn)有3種，分別為表現(xiàn)形式、缺陷位置及產(chǎn)生位置。劃傷按表現(xiàn)形式可分為連續(xù)性劃傷與間斷劃傷，按缺陷位置可分為上表劃傷與下表劃傷，按產(chǎn)生位置可分為頭部劃傷、尾部劃傷與通條劃傷。

在生產(chǎn)過程中，能與帶鋼發(fā)生機(jī)械接觸的設(shè)備有精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)工作輥、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板、活套、層流輥道、卷取機(jī)上夾送輥、卷取機(jī)下夾送輥、卷取機(jī)溜槽板、助卷輥、卸卷小車托輥等。不同的設(shè)備造成的劃傷缺陷位置、形貌都存在差異性，據(jù)此可以判斷劃傷缺陷是在哪個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的，以快速確定劃傷位置，縮短排查過程與時(shí)間，減少不合格品產(chǎn)生。下面對部分關(guān)鍵設(shè)備及其產(chǎn)生的劃傷形貌進(jìn)行說明。

（1）精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板、卷取機(jī)溜槽板

在軋制過程中，由于張力作用，帶鋼與精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板、卷取機(jī)溜槽板等不接觸，而在帶鋼穿帶與拋鋼過程中，由于張力未建立或消失，會(huì)造成帶鋼與以上設(shè)備發(fā)生直接接觸。若精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板等存在毛刺或過渡狀態(tài)不良，存在臺階，加上帶鋼與以上設(shè)備直接接觸，會(huì)造成帶鋼頭部或尾部出現(xiàn)周期或有規(guī)律的線狀劃傷，此類劃傷缺陷一般出現(xiàn)在下表。

（2）精軋機(jī)工作輥、活套、層流輥道、卷取機(jī)上夾送輥、卷取機(jī)下夾送輥

在軋制過程中，精軋機(jī)工作輥、活套、層流輥道、卷取機(jī)上夾送輥、卷取機(jī)下夾送輥若出現(xiàn)卡阻，帶鋼與以上設(shè)備的接觸形式會(huì)由滾動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，致使帶鋼與設(shè)備的接觸面出現(xiàn)相對摩擦，造成帶鋼表面出現(xiàn)劃傷缺陷。此類缺陷通常表現(xiàn)為通條性質(zhì)的連續(xù)性劃傷或間斷性劃傷，上、下表都有可能，以下表為主。

（3）助卷輥、卸卷小車托輥

助卷輥、卸卷小車托輥只會(huì)造成帶鋼頭部劃傷與尾部劃傷缺陷，而且與精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板、卷取機(jī)溜槽板等設(shè)備造成的劃傷不同的是，助卷輥、卸卷小車托輥造成的劃傷只出現(xiàn)在上表。這是因?yàn)橛捎诠に嚳刂菩枰?，助卷輥只在帶鋼頭部建張與尾部使用，在正常卷鋼過程中助卷輥是打開狀態(tài)，不與帶鋼不接觸，而且助卷輥只壓靠在帶鋼上表，故只能造成上表劃傷。與之類似，卸卷小車托輥只在鋼卷卸卷時(shí)使用，此時(shí)鋼卷已經(jīng)卷取完畢，故卸卷小車托輥只會(huì)造成外圈上表1圈劃傷，特征較為明顯。

2　帶鋼頭尾劃傷

2.1　生產(chǎn)工藝流程及劃傷形貌

國內(nèi)某熱軋生產(chǎn)線，其中加熱爐3座，為步進(jìn)梁式，定寬壓力機(jī)1臺，粗軋四輥可逆軋機(jī)2機(jī)架（帶立輥），除鱗機(jī)2臺，邊部加熱器與飛剪各1臺，精軋7機(jī)架（帶小立輥），22段層流冷卻，3臺地下卷取機(jī)。生產(chǎn)工藝流程框圖如圖1所示。

圖1　生產(chǎn)流程框圖

從2013年年末開始，此生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)熱軋帶鋼下表出現(xiàn)批量劃傷缺陷，集中在頭、尾150 m內(nèi)，表現(xiàn)為黑色線性縱向劃傷，形貌見圖2。

圖2　劃傷缺陷形貌

2.2　原因分析

（1）此缺陷集中在頭部與尾部150 m內(nèi)，根據(jù)其表現(xiàn)形式與出現(xiàn)位置，排除通條劃傷的產(chǎn)生設(shè)備，如精軋機(jī)工作輥、活套、層流輥道、卷取機(jī)上夾送輥、卷取機(jī)下夾送輥等。

（2）劃傷出現(xiàn)在下表，上表沒有，排除上表劃傷缺陷的產(chǎn)生設(shè)備，如助卷輥、卸卷小車托輥等。

（3）對卷取機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各卷取機(jī)劃傷卷數(shù)接近，比例相似，故劃傷缺陷與卷取機(jī)無對應(yīng)關(guān)系，排除卷取機(jī)溜槽板產(chǎn)生劃傷的可能性，故劃傷可能由精軋機(jī)入口導(dǎo)臺、精軋機(jī)刮水板、精軋機(jī)過渡板造成。

表1　劃傷卷取機(jī)分布情況

（4）對精軋入口導(dǎo)臺與與刮水板進(jìn)行現(xiàn)場檢查確認(rèn)，并進(jìn)行跟蹤對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前、后劃傷改善效果不大，劃傷封鎖率與實(shí)驗(yàn)前相比沒有改善，排除此兩項(xiàng)影響。

圖3　精軋入口導(dǎo)臺調(diào)整實(shí)驗(yàn)

圖4　刮水板調(diào)整實(shí)驗(yàn)

（5）對精軋機(jī)過渡板進(jìn)行檢查確認(rèn)，并進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)后頭、尾劃傷與實(shí)驗(yàn)前相比改善明顯，故頭、尾劃傷缺陷與精軋機(jī)過渡板存在相關(guān)性。

2.3　改進(jìn)措施

根據(jù)現(xiàn)場缺陷形貌，從縱向看，帶鋼劃傷分布在頭部與尾部，從橫向看，帶鋼劃傷主要集中在邊部，當(dāng)卷取張力建立后消失，規(guī)律性較為明顯。頭部與尾部劃傷缺陷產(chǎn)生的主要原因?yàn)閹т摯c拋尾時(shí)張力作用效果較差，加上穿帶與拋尾時(shí)帶鋼易產(chǎn)生浪形，造成帶鋼與精軋機(jī)過渡板接觸，發(fā)生機(jī)械摩擦，導(dǎo)致劃傷。

根據(jù)以上分析原因，為減輕帶鋼穿帶與拋尾時(shí)與過渡板的直接接觸，采取了以下措施控制頭部與尾部劃傷。

（1）軋制線標(biāo)高調(diào)整

高的軋制線標(biāo)高，一方面，獲得良好的頭部形貌，減少頭部與過渡板直接接觸，另一方面，提高帶鋼出軋機(jī)后整體軋制高度，減輕下表與過渡板接觸程度。實(shí)際生產(chǎn)中若想獲得偏上限控制的軋制線高度，有兩種手段。一是通過修改自動(dòng)化控制程序，使得程序計(jì)算后的軋制線高度偏上限；另一種是通過手動(dòng)調(diào)整現(xiàn)場設(shè)備，使得實(shí)際生產(chǎn)中軋制線高度偏上限，如可以采取精軋專項(xiàng)配輥策略，階梯板位置調(diào)整策略、導(dǎo)臺調(diào)整策略等。

（2）頭、尾浪形控制

根據(jù)現(xiàn)場劃傷實(shí)際情況，若穿帶與拋鋼過程中帶鋼存在雙邊浪或單邊浪等，劃傷缺陷往往集中在存在浪形的位置，故針對頭、尾浪形控制，一方面，要確保設(shè)備精度滿足工藝控制需要，綜合考慮設(shè)備實(shí)際工況與工藝控制要求，如導(dǎo)衛(wèi)開口度、精軋機(jī)剛度等，另一方面，要加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)，提升操作技能水平，減少人為因素對頭、尾浪形的影響，如穿帶調(diào)平值預(yù)擺方法、拋鋼尾部調(diào)平值修正策略等。

（3）精軋機(jī)過渡板改造

在穿帶與拋鋼過程中，帶鋼與精軋機(jī)過渡板接觸的干擾因素多，控制難度大，因此，要確保帶鋼與精軋機(jī)過渡板直接接觸后，最大程度地減少劃傷，可以從兩個(gè)方面入手：一是精軋機(jī)過渡板之間的過渡關(guān)系，包括過渡間隙與過渡階梯高度，兩者需完美配合；二是精軋機(jī)過渡板自身的設(shè)備狀態(tài)，如過渡板倒角、毛刺等，這些項(xiàng)目必須納入日常點(diǎn)、巡檢內(nèi)，確保設(shè)備自身狀態(tài)良好。

（4）精軋負(fù)荷調(diào)整

穿帶與拋尾過程中，尤其是穿帶過程中，為減少劃傷缺陷，對精軋負(fù)荷分配進(jìn)行調(diào)整，使得帶鋼頭部出精軋各機(jī)架后保持上翹或微翹狀態(tài)，減少帶鋼與精軋?jiān)O(shè)備的直接接觸，如通過輥縫補(bǔ)償、力比分配、壓下率分配等手段調(diào)整翹、扣頭。

3　結(jié)論

（1）通過對劃傷缺陷進(jìn)行分類，細(xì)化，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，據(jù)此可以做到快速鎖定劃傷缺陷的發(fā)生位置、發(fā)生設(shè)備，縮短劃傷缺陷排查時(shí)間。

（2）帶鋼頭、尾劃傷缺陷主要集中在中部和邊部的150 m之內(nèi)，當(dāng)卷取張力建立后消失。缺陷產(chǎn)生的主要原因?yàn)閹т摯c拋尾時(shí)存在扣頭與浪形，與精軋過渡板直接接觸，發(fā)生機(jī)械摩擦，導(dǎo)致劃傷。（3）通過軋制線標(biāo)高調(diào)整、頭、尾浪形控制、精軋機(jī)過渡板改造、精軋負(fù)荷調(diào)整等手段，有效控制了帶鋼頭、尾劃傷缺陷問題，保證了熱軋帶鋼表面質(zhì)量，提升了企業(yè)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1]田建英，董欣欣，唐勤，李志國.熱軋2250 mm軋機(jī)帶鋼缺陷類型及產(chǎn)生原因探究[J].冶金設(shè)備，2011，4：77-80.

[2]楊文清，李斌.八鋼1750 mm熱軋帶鋼卷取過程中表面劃傷原因分析及處理[J].新疆鋼鐵，2009，2：36-38.