可逆冷軋機板面熱擦傷缺陷分析與對策

馬 靜

（山鋼集團萊蕪分公司板帶廠， 山東 萊蕪 271104）

帶鋼表面的熱擦傷缺陷往往會造成下游客戶使用中出現(xiàn)漏涂、亮痕的現(xiàn)象，導致客戶的產(chǎn)品直接降級，同時也給生產(chǎn)帶來較大的影響，一旦出現(xiàn)熱擦傷，就要及時更換軋輥、添加軋制油，降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本，因此分析和消除熱擦傷缺陷成了提高產(chǎn)品表面質量的關鍵環(huán)節(jié)。

山鋼集團萊蕪分公司（全文簡稱萊鋼）冷軋生產(chǎn)線目前擁有2臺1 500 mm可逆冷軋機，年設計產(chǎn)量40萬t，最大軋制力20 000 kN，最高軋制速度為20 m/s。生產(chǎn)初期受各種不良因素的影響，帶鋼表面頻繁出現(xiàn)熱擦傷缺陷，導致大量產(chǎn)品被迫降級處理，為此，萊鋼通過研究熱擦傷產(chǎn)生機理，分析了易引起熱擦傷的各種因素，并針對各種因素制定了對策，徹底解決了帶鋼表面的熱擦傷缺陷，軋機的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品表面質量得到了較大提升。

1 熱擦傷缺陷形成機理

帶鋼的軋制過程是通過軋輥與軋件的摩擦力將軋件拖拽至輥縫之間，使其產(chǎn)生平面壓縮變形。軋件在變形區(qū)內因變形功過大，產(chǎn)生大量的熱能，導致油膜厚度變薄或局部破裂，軋輥與帶鋼直接接觸，產(chǎn)生熱擦傷。換言之，熱擦傷是冷卻和潤滑效果不良產(chǎn)生的。

2 造成熱擦傷缺陷主要因素及解決對策

2.1 乳化液使用優(yōu)化

工藝冷卻和工藝潤滑作為冷軋生產(chǎn)的三大特點之一，對帶材表面質量和帶材軋制中的力學負荷起著決定性作用，乳化液作為冷軋潤滑和冷卻的主要介質，其使用方式的優(yōu)化是提高冷軋產(chǎn)品質量的重要手段之一，因此萊鋼對乳化液的各關鍵指標如濃度、皂化值、鐵粉含量、灰分、pH值、酸值、氯離子、電導率、溫度等進行了充分研究和優(yōu)化，找出了經(jīng)常出現(xiàn)的問題原因，并制定了相應對策（見表1）。

表1 乳化液常見問題產(chǎn)生原因及解決方案

2.2 軋輥使用優(yōu)化

萊鋼1 500 mm冷軋機組采用的軋機形式為UCM軋機，因為此類軋機具有中間輥橫移功能，導致中間輥中部與支撐輥和工作輥端部接觸部位（見圖1A處），以及中間輥端部和支撐輥和工作輥輥身接觸部位（見圖1B處）存在應力突變現(xiàn)象。在軋制過程中由于周期性疲勞極易導致接觸部位出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。

針對上述現(xiàn)象對軋輥原來的斜面過渡倒角進行修改，修改中間輥與支撐輥和工作輥輥身接觸端即B端倒角改為弧長為75 mm半徑為2 500 mm倒角，支撐輥端部改為弧長為70 mm，半徑為5 000 mm倒角。以圓弧型過度保證在生產(chǎn)過程中的應力突變形成平滑過度。

圖1 UCM軋機工作時應力突變區(qū)示意圖

同時，在冷軋生產(chǎn)過程中，存在帶鋼邊緣降問題，帶鋼邊部延伸率偏大，易在邊部區(qū)域出現(xiàn)熱擦傷現(xiàn)象，為了減少邊緣降，根據(jù)板寬情況適當加大中間輥橫移量（見圖2）。

圖2 UCM軋機工作時應力減薄區(qū)示意圖

2.3 優(yōu)化板形標準曲線模型

軋制過程中板形控制主要考慮最終產(chǎn)品實物截面尺寸和后續(xù)工序生產(chǎn)黏連等缺陷的預防等方面，結合軋機板形儀設定曲線及板形儀控制功能等方面，將帶材目標曲線設定為出口仍為微邊浪控制，減小邊部50 mm區(qū)域的邊浪急劇程度，從而減少邊部延伸急劇造成的邊部厚度驟減現(xiàn)象。板形優(yōu)化前后曲線對比見圖3。

圖3 實線為優(yōu)化前曲線

2.4 軋制工藝優(yōu)化

在冷軋軋制規(guī)程編制的過程中，考慮到各道次變形量、變形速度和張力設定，都會直接影響變形區(qū)的狀態(tài)，前滑區(qū)和后滑區(qū)的分布比例及穩(wěn)定性。在實際冷軋薄板生產(chǎn)中，因為其中考慮軋件和軋輥的彈性變形因素，在一定程度上會出現(xiàn)負輥縫軋制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象在薄規(guī)格生產(chǎn)時尤為明顯。

以2.50 mm×1 000 mm原料生產(chǎn)0.25 mm×1 000 mm產(chǎn)品為例，總壓下率達到了90%，根據(jù)生產(chǎn)情況調整潤滑和冷卻制度以及張力制度，優(yōu)化后的壓下規(guī)程如表2。

表2 2.50 mm×1 000 mm→0.25 mm×1 000 mm軋制規(guī)程

1）在0.25 mm規(guī)格產(chǎn)品開發(fā)時單位軋制力的影響，尤其是在末道次變形抗力極大的情況下，采用大張力軋制制度，增大末道次入口張力，有效地減小末道次的軋制力，對成品板形的控制效果有明顯地提升。

2）為了防止在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)塌卷現(xiàn)象，采取了成品道次小張力卷曲制度。

3）考慮到設備控制精度而引起的厚度、張力波動的連鎖因素，本次規(guī)程優(yōu)化采用末道次壓下率依次遞增的壓下制度。

3 結論

通過以上對策的實施，冷軋帶鋼表面熱擦傷現(xiàn)象得到了徹底解決，帶材表面質量明顯改善，借鑒萊鋼冷軋薄板解決熱擦傷缺陷的經(jīng)驗教訓，提出幾點建議：

1）乳化液濃度加大，熱擦傷出現(xiàn)幾率下降，但過大容易造成打滑劃傷，因此要結合軋制厚度、總壓下量來控制乳化液濃度、溫度、流量等各項指標。

2）提高軋輥加工質量對提升帶材表面質量有重要作用。

3）隨著軋制速度的提高，熱擦傷出現(xiàn)幾率加大，總壓下量相同的情況下，各道次出現(xiàn)擦傷的幾率也不一樣，因此可以通過優(yōu)化軋制規(guī)程來控制熱擦傷缺陷的產(chǎn)生。