熱軋帶鋼質(zhì)量缺陷及技術(shù)提升

葛亞東

摘 要：近些年，隨著我國軋鋼技術(shù)及工藝的不斷自主研發(fā)及應(yīng)用，國內(nèi)熱軋生產(chǎn)工藝已取得突破性發(fā)展，熱軋帶鋼質(zhì)量缺陷的原因分析更加精確，相關(guān)措施也越來越完善。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，成品質(zhì)量還是不能完全達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)。這就要求我們對常見的熱軋帶鋼質(zhì)量缺陷采取有效的控制措施，采用分類分析的方法，制定出系統(tǒng)的控制方案。對缺陷的分類差別，可實(shí)現(xiàn)缺陷的快速分析，及時(shí)更好地控制帶鋼質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：熱軋帶鋼；質(zhì)量；提升；鐮刀彎缺陷

中圖分類號：TM275 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0078-02

隨著我國軋鋼技術(shù)的不斷自主研發(fā)及應(yīng)用，國內(nèi)熱軋生產(chǎn)工藝取得明顯進(jìn)展，熱軋帶鋼質(zhì)量缺陷的相關(guān)措施越來越完善。熱軋帶鋼質(zhì)量要求主要有：一版指標(biāo)包括平直度、成品規(guī)格、尺寸、凸度等所允許的偏差，卷形缺陷包括鐮刀彎、塔型、楔型、局部高點(diǎn)等偏差值，帶鋼內(nèi)部和表面缺陷要求包括擦劃傷、折疊、氣泡、夾雜、表面潔凈度、鐵皮壓入、帶鋼邊緣折邊破損以及帶鋼表面輥印壓痕等，還有帶頭帶尾精度指標(biāo)及幾何尺寸要求。

1 幾種常見影響熱軋窄帶鋼表面質(zhì)量的缺陷及控制方法

首先，麻面。產(chǎn)生的原因：（1）氧化鐵皮壓入。由于在軋制過程中，軋件表面的氧化鐵皮去除不干凈，在后面的軋制過程中，造成氧化鐵皮壓入；（2）軋輥的軋制量過多，特別是成品架軋輥軋鋼量過多，表面磨損嚴(yán)重；（3）軋輥冷卻水管理不善或者冷卻方法不當(dāng)，造成軋輥表面粗糙；（4）軋輥材質(zhì)軟，組織不均勻。

控制方法如下：（1）控制鋼中的含硅量和增加除磷設(shè)備，多點(diǎn)除磷，將軋件表面的氧化鐵皮去除干凈；（2）根據(jù)軋輥表面磨損情況，掌握其使用規(guī)律，制定出合適的每臺機(jī)組軋輥的單次上機(jī)軋制產(chǎn)量；（3）改善軋輥冷卻水的水量、水壓和冷卻方法，使軋輥得到比較好的冷卻效果，從而使軋輥表面磨損及軋輥輥身熱氣膨脹均勻；（4）選擇合適材質(zhì)的軋輥，特別是要求軋輥表面組織均勻，盡可能地避免使用靠增加碳化物的含量來增加軋輥輥身硬度的軋輥。

其次，表面裂紋。產(chǎn)生的原因：（1）來自連鑄坯表面缺陷的遺傳。鋼在澆注時(shí)速度太快，澆注溫度太高，或冷卻速度不當(dāng)，使鋼在凝固和冷卻過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力而在連鑄坯的角部、側(cè)面產(chǎn)生裂紋。這種裂紋，如果深度不大，在軋制時(shí)隨著軋件的延伸會逐漸變細(xì)而消失，但如果太深，則經(jīng)軋制過難以消除，就必須在鋼坯入爐加熱前進(jìn)行清理。此外，如果鋼坯存在表面夾雜、氣孔、接痕等缺陷，也會使鋼坯經(jīng)軋制后在鋼帶表面產(chǎn)生裂紋。（2）軋制時(shí)諸如劃傷、劃痕、鱗層（鐵皮壓入）以及冷卻不當(dāng)造成的應(yīng)力集中引起的。（3）此外，鋼中游離氮的存在，會促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，以致斷裂。

控制方法：（1）恰當(dāng)控制鋼的澆注速度、溫度和冷卻速度等條件，避免鋼坯產(chǎn)生表面裂紋、夾雜、氣孔、接痕等缺陷，對已產(chǎn)生較深表面裂紋、氣孔和夾雜的鋼坯，必須進(jìn)行表面修磨；有接痕的鋼坯加熱時(shí)，接痕處很容易氧化，軋制時(shí)易從接痕處斷裂，并容易造成設(shè)備事故，所以接痕現(xiàn)象嚴(yán)重的鋼坯，最好不要入爐加熱軋制。（2）由調(diào)整加熱爐氣氛、降低加熱溫度和縮短加熱時(shí)間，以及改進(jìn)粗軋機(jī)組的孔型來解決。應(yīng)力集中多數(shù)是由于精軋機(jī)組軋輥冷卻水不當(dāng)引起的，軋后的控冷過激是一重要因素，經(jīng)驗(yàn)表明，規(guī)定一個(gè)終止冷卻的溫度是很好的辦法，以消除鋼中的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。（3）在冶煉過程中，恰當(dāng)控制鋼中的氮含量。

第三，壓痕。產(chǎn)生原因：（1）由于成品機(jī)架軋輥或夾送輥冷卻不當(dāng)，造成其表面結(jié)瘤，從而造成產(chǎn)品表面上呈現(xiàn)周期性壓痕。（2）成品機(jī)架的軋輥有表面裂紋或掉塊也會造成產(chǎn)品表面上呈現(xiàn)周期性壓痕。

第四，控制方法：（1）調(diào)整好軋輥或夾送輥的冷卻水，使其與軋件的整個(gè)接觸面冷卻均勻，避免軋輥或夾送輥產(chǎn)生表面裂紋或結(jié)瘤。（2）軋輥或夾送輥表面材質(zhì)一定要均勻，并嚴(yán)格控制各類夾雜物。有此類缺陷的軋輥或夾送輥盡可能地不要上軋線投入生產(chǎn)。

2 鐮刀彎缺陷的原因分析及控制措施

2.1 鐮刀彎的產(chǎn)生原因

首先，鐮刀彎的產(chǎn)生原因。鐮刀彎是熱軋帶鋼最為常見的質(zhì)量缺陷之一，常會造成下游用戶的生產(chǎn)跑偏、刮鋼、焊接困難等生產(chǎn)缺陷。熱軋卷的生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場的各種因素均有可能對帶鋼軋制的工藝參數(shù)產(chǎn)生影響：環(huán)境因素如帶鋼的冷卻不均可使板坯兩側(cè)在冷卻后產(chǎn)生溫度差；原料因素如原料的坯厚在橫向上存在差異；常見的設(shè)備原因如驅(qū)動(dòng)側(cè)與操作側(cè)的機(jī)架剛度差異較大，造成板坯進(jìn)入軋輥后向一側(cè)跑偏，偏離中心線；自動(dòng)化控制因素如給定參數(shù)或控制系統(tǒng)的不當(dāng)，使得板坯軋制成型后帶鋼橫截面出現(xiàn)楔形缺陷。上述這些因素均會使板坯在軋制時(shí)輥系及兩側(cè)的受力存在差異和不對稱，造成軋輥傾斜，板形尺寸精度發(fā)生變化，從而帶鋼出現(xiàn)鐮刀彎。產(chǎn)生鐮刀彎常見的因素如下：

（1）溫度因素：板坯在加熱爐加熱時(shí)，板坯橫向受熱差異，即驅(qū)動(dòng)側(cè)和操作側(cè)存在溫差；軋制過程中軋輥冷卻水的兩側(cè)分布差異，使軋輥本體驅(qū)動(dòng)側(cè)和操作側(cè)溫差相對較大；工作輥刮水板存在漏水情況，使設(shè)備和板坯兩側(cè)出現(xiàn)溫差情況。

（2）楔形量的影響：因來料厚度不均勻或操作側(cè)及傳動(dòng)側(cè)的軋機(jī)模數(shù)不同，軋制過程中控制系統(tǒng)的不同步，軋機(jī)調(diào)平的影響等，造成操作側(cè)及傳動(dòng)側(cè)厚度的不同，進(jìn)而出現(xiàn)楔形。

（3）偏移軋制中心線的影響：板坯軋制時(shí)，因?yàn)楦鞣N因素造成板坯偏離中心線，使兩側(cè)的軋制力不均勻，造成帶鋼出口的厚度出現(xiàn)波動(dòng)，最終形成鐮刀彎。

2.2 解決方法

（1）加熱工藝方面：應(yīng)嚴(yán)格按照加熱工藝和保溫制度執(zhí)行并確保所有軋件的出爐溫度均勻，橫向及縱向溫差需控制在±20℃的范圍之內(nèi)。尤其值得注意的是，加熱爐出鋼位的板坯，因?yàn)槠湟粋?cè)靠近爐門，所以極易在該側(cè)形成溫降。之后軋制過程中會因兩側(cè)溫差大而形成鐮刀彎缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)苯訉?dǎo)致堆鋼事故。依據(jù)此種情況，生產(chǎn)過程中，可將板坯在爐門前停留的時(shí)間，嚴(yán)格控制在5分鐘之內(nèi)。如果遇停軋時(shí)間較長或者冷坯加熱等情況，則需要在此處留出空位，以防止此類現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外，維護(hù)好爐門密封、精確控制爐壓等，都能有效地緩解板坯溫度不均勻的現(xiàn)象。

（2）軋機(jī)設(shè)備方面：第一點(diǎn)對于牌坊襯板、軋輥軸承座襯板、平衡塊基面等容易產(chǎn)生磨損的部件，應(yīng)進(jìn)行精密點(diǎn)檢并及時(shí)建檔跟蹤，如若發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)進(jìn)行修磨或者更換。依次減小設(shè)備的精度誤差，避免出現(xiàn)軋輥的異常交叉情況，造成帶鋼軋制過程中鐮刀彎狀況的發(fā)生。第二點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行定期更換工作輥的制度，嚴(yán)緊超負(fù)荷或者超期限使用工作輥。對于磨輥的精度和磨損情況要定期進(jìn)行認(rèn)真檢查，按修磨技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)定期進(jìn)行維修。第三點(diǎn)確保冷卻水管和噴嘴無缺少、堵塞、散射、斜射，且水量充足均勻，防止軋輥非對稱熱凸度產(chǎn)生。第四點(diǎn)是要及時(shí)處理刮水板漏水問題。特別是在精軋部分，隨著軋件厚度越來越薄，刮水板漏水造成的軋件橫向溫差會更明顯，也更容易形成鐮刀彎。而且此時(shí)軋件已經(jīng)屬于軋制后期，一旦鐮刀彎出現(xiàn)，調(diào)整糾正的空間已相當(dāng)有限，往往會影響最終成品質(zhì)量。

3 氧化鐵皮壓入的原因分析及解決方法

3.1 氧化鐵皮壓入產(chǎn)生的原因

一次氧化鐵皮壓入產(chǎn)生的原因：一次氧化鐵皮是加熱爐內(nèi)形成的，軋制后的熱軋板上主要顯現(xiàn)為大塊斑痕和帶狀條紋形式或者鋸齒狀水滴不規(guī)則地分布在帶鋼上。因?yàn)橐淮窝趸F皮主要成分是Fe3O4，所以一次氧化鐵皮壓入一般呈現(xiàn)為暗紅色，一次氧化鐵皮在軋件進(jìn)入粗軋機(jī)前若不能夠徹底清除，冷卻后的硬度將大于熱坯硬度，軋制時(shí)將被壓入板坯表面并形成質(zhì)量缺陷。二次氧化鐵皮壓入產(chǎn)生的原因；二次氧化鐵皮在板坯第一次除鱗后，高溫軋件和空氣、水發(fā)生接觸再次形成的氧化鐵皮。其厚度和板坯的化學(xué)成分、氧化時(shí)間、溫度有關(guān)。二次氧化鐵皮所引起的表面缺陷在終軋后鋼板上一般會呈現(xiàn)為波紋圖案、光滑的水滴、輕度鋸齒狀形的水滴、流線型微?；蛘咂交奈郯邊^(qū)域。

3.2 解決方法

避免一次氧化鐵皮的壓入，（1）首先要在爐內(nèi)加熱期間，控制在爐時(shí)長和加熱溫度，防止出現(xiàn)過燒、過熱等缺陷，降低爐內(nèi)氧化氣氛，確保為微氧化環(huán)境；實(shí)現(xiàn)加熱爐的分段加熱，縮短板坯均熱段的停留時(shí)間，使?fàn)t生一次氧化鐵皮更易在除鱗機(jī)處清除完全。（2）控制好爐后除鱗機(jī)處板坯的運(yùn)行速度，以確保足夠的除鱗時(shí)間。（3）嚴(yán)控出鋼的節(jié)奏，杜絕兩點(diǎn)除鱗?？刂贫窝趸F皮壓入最有效的方法就是縮短精軋軋制時(shí)間，即減少高溫軋件和空氣的接觸，進(jìn)而控制二次氧化鐵皮厚度和鐵皮生成量。

4 帶鋼厚度超標(biāo)原因及解決方法

帶鋼厚度不均，分橫向厚度不均及縱向厚度不均，實(shí)際生產(chǎn)的過程中，因操作不當(dāng)?shù)雀鞣N原因，兩種情況都會發(fā)生。軋輥磨損嚴(yán)重，軋輥的工作表面因受到較高的溫度或較大的軋制壓力，極易磨損，造成輥縫的變化，進(jìn)而影響帶鋼的厚度。當(dāng)軋輥的磨損出現(xiàn)非對稱、不均勻等情況時(shí)，往往會產(chǎn)生板厚不均的現(xiàn)象。所以要及時(shí)掌握軋輥的磨損情況，以避免帶鋼厚度不均。軋輥的車削精度差，軋輥加工質(zhì)量差時(shí)，易產(chǎn)生錐度及橢圓度不合，造成軋輥的實(shí)際輥縫發(fā)生周期性的變化，進(jìn)而使帶鋼的厚度呈周期性變化，最終引起厚度超標(biāo)。所以必須對軋輥的加工精度嚴(yán)格控制。壓下量過大，機(jī)架壓下量過大，尤其是成品機(jī)架壓下量過大時(shí)，帶鋼厚度會因鋼溫變化而急劇波動(dòng)，難以控制。通過對帶鋼生產(chǎn)過程中引起同條寬度差超標(biāo)、帶鋼寬度尺寸波動(dòng)、軋件翹頭、鐮刀彎和帶鋼浪形、厚度尺寸波動(dòng)的原因分析，提出了解決措施，對指導(dǎo)生產(chǎn)有一定的實(shí)際意義。生產(chǎn)實(shí)踐表明，這些理論及方法在降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面，取得了較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

隨著鋼鐵行業(yè)競爭的加劇，如何節(jié)約成本，減少原料引起的生產(chǎn)質(zhì)量問題，提高生產(chǎn)效率，成為一個(gè)重要深題。通過對熱軋板帶軋機(jī)軋鋼過程中出現(xiàn)的一系列常見的質(zhì)量問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原因，提出解決問題的有效措施和辦法，對提高熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本有重要的意義。

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