熱軋帶鋼異物壓入缺陷分析及改進措施

供稿|王鵬建 / WANG Peng-jian

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本文介紹了寶鋼1580 mm熱軋異物壓入典型形貌及分布特征，分析了異物壓入的五種成因：手清坯遺留的生根毛刺引起的帶鋼兩側(cè)掉落和軋入；咬鋼和甩尾時的振動引起的銹蝕和異物的掉落和卷入；帶鋼頭部的翹起或反面的擠壓造成的卷入；帶鋼與側(cè)導板的接觸形成的鐵屑卷入；WR冷卻水造成的異物卷入。制定了鋼種替代、設備點檢、重點清洗改進等措施，降低了異物壓入缺陷發(fā)生率和冷軋孔洞發(fā)生率，提高了帶鋼表面質(zhì)量。

寶鋼1580 mm熱軋自1996年投產(chǎn)以來，隨著薄規(guī)格(厚度2.01 mm及以下)鍍錫板等產(chǎn)品生產(chǎn)比例的提高，異物壓入類缺陷逐漸升高，下游工序冷軋發(fā)生孔洞缺陷及返修率同步上升，隨著冷軋孔洞儀、酸洗表面缺陷儀和熱軋表面檢測等在線檢測手段的不斷完善，發(fā)現(xiàn)熱軋卷異物壓入缺陷是導致冷軋孔洞的原因之一[1-3]。因此在熱軋生產(chǎn)過程中必須控制異物壓入缺陷的發(fā)生，這對熱軋生產(chǎn)提出更高的質(zhì)量控制要求[4-5]。

異物壓入缺陷

異物壓入缺陷典型形貌

1580熱軋異物壓入缺陷典型形貌主要有如圖1所示的四種。前三種缺陷如程度較重，則后續(xù)工序產(chǎn)生孔洞缺陷的風險較大。圖1(a)所示缺陷為帶鋼局部凹陷但幾乎沒有延伸，凹陷中可以看到黑褐狀的異物。該典型異物壓入主要是F6～F7之間的機架上落下的異物(氧化鐵皮或鐵粉的塊狀物)在軋鋼過程咬入造成的。圖1(b)所示缺陷為異物附著，但因熱卷沒有凹陷，又幾乎未被壓下，后續(xù)工序發(fā)生孔洞的風險較低。該典型異物壓入主要是在精軋后的HRT(熱輸出輥道)和卷取PR(夾送輥)周圍因異物落下壓入造成的。圖1(c)所示缺陷為鐵屑壓入，熱軋卷取SG(側(cè)導板)周邊發(fā)生頻率較高。該典型異物壓入主要是熱卷從卷取SG槽逸出時邊部遭切割但又未被卷取而殘留在周邊的切削屑，如被卷取的話，就會發(fā)生異物壓入缺陷。圖1(d)所示缺陷在熱卷上面積較小，深度較淺，主要是在精軋后機架和卷取附近較小的腐蝕物落下后壓入造成的。

圖 1 異物壓入缺陷典型形貌

異物壓入缺陷分布

據(jù)統(tǒng)計，熱軋帶鋼頭、尾部的異物壓入概率占壓倒性的多數(shù)，異物壓入缺陷不僅僅主要發(fā)生在熱軋卷的上表面，而且在下表面同樣存在較多的分布。

異物壓入的成因分析

手清坯遺留的生根毛刺引起的帶鋼兩側(cè)掉落和軋入

部分板坯為防止軋制時產(chǎn)生裂紋，故需要手工清理并倒角，理論上，手工清理熱軋坯(簡稱手清坯)的表面質(zhì)量不會像未清理坯的表面一樣光滑，板坯檢查能夠消除一些大的可見缺陷，如大面積的生根毛刺拔除，但仍有部分缺陷遺留，熱軋加熱過程不能完全燒除，在軋制過程掉落在鋼卷表面兩側(cè)且還有很多小的鐵屑由于目前檢測能力不足從而形成異物壓入、掉肉等缺陷，此類熱卷帶缺陷冷軋軋制產(chǎn)生孔洞缺陷風險較高。

咬鋼和甩尾時的振動引起的銹蝕和異物的掉落和卷入

帶鋼軋制時在軋機咬鋼或甩尾時的沖擊引起的振動，造成軋機上部結(jié)構(gòu)(配管、軟管、橫梁等)掉落異物(氧化鐵皮、鐵粉的塊狀物)后軋入形成異物壓入缺陷；卷取的PR也有可能發(fā)生同樣的情況。

帶鋼頭部的翹起或反面的擠壓造成的卷入

在帶鋼表面的異物可能會被卷入到后續(xù)板中；未掉落在板上的異物殘留在活套或側(cè)導底板等軋制線附近時，被后續(xù)的通板材頭部翹起卷入或擠壓在通板材反面形成異物壓入缺陷。

帶鋼與側(cè)導板的接觸形成的鐵屑卷入

帶鋼在與軋機或卷取PR前的側(cè)導板接觸時，帶鋼邊部被切削的碎片作為異物掉在板上或黏附在側(cè)導板上的異物脫落掉到板上形成異物壓入缺陷。尤其是卷取PR前的側(cè)導板如壓得過緊，側(cè)導板磨損過深形成磨損鐵屑，一旦脫離深溝，形狀像切削屑的異物就很容易掉落板上并被壓入。

WR(工作輥)冷卻水造成的異物卷入

WR冷卻水混雜異物或冷卻水一邊卷入周圍殘存的異物，一邊壓入帶鋼表面形成異物壓入缺陷。這也是帶鋼上下表面均出現(xiàn)異物壓入的原因之一。

改進措施及實施效果

通過以上的分析，確定帶鋼異物壓入缺陷主要由以上五方面原因?qū)е?，針對這些原因制定了相應的控制措施。

減少手清坯生產(chǎn)量，加大不清坯替代量

降低因板坯手清質(zhì)量不良導致的熱軋異物壓入、鐵屑壓入等缺陷造成的孔洞缺陷，對T5料(鍍錫板)采用不清坯替代手清坯。

按工序開展設備點檢

當有異物壓入缺陷情況發(fā)生或冷軋廠傳來信息證明其有上升趨勢時，按工序開展設備點檢，如表1。

按工序開展設備日常清洗點檢

關于清洗與點檢相同也沒有制定標準，但隨著異物壓入缺陷有增加傾向而制定的清掃計劃中，應采用高壓清洗機進行大規(guī)模的清掃，按工序開展設備日常清洗點檢時機見表2。

表 1 熱軋生產(chǎn)各工序開展點檢的設備

表 2 高壓清洗機進行大規(guī)模清掃的日常清洗點檢時機

按工序?qū)嵤┲攸c清洗區(qū)域：粗軋、精軋區(qū)域見表3；精軋后儀表區(qū)域見表4；HRT冷卻水箱及卷取機見表5。

措施及效果

(1)采用熱送熱裝不清坯替代手清坯后，熱軋異物/鐵屑壓入等缺陷呈顯著降低趨勢。

(2)表6為粗軋、精軋、卷取清洗前后的對比，清洗、點檢盡管不能將異物壓入缺陷徹底消除，但相對清洗、點檢不足而言，清洗、點檢后在生產(chǎn)過程中能夠?qū)⒌袈湓趲т撋系漠愇锖丸F皮灰及時吹掃掉，減少了異物壓入帶鋼表面的可能。

(3)在管理上，增加異物壓入評判標準；在設備改造上，卷取機前增加頭部頂吹水，以減少異物壓入帶鋼表面的可能。

結(jié)束語

1580熱軋異物壓入主要成因是手清坯遺留的生根毛刺引起的帶鋼兩側(cè)掉落和軋入、咬鋼和甩尾時的振動引起的銹蝕和異物的掉落和卷入、帶鋼頭部的翹起或反面的擠壓造成的卷入、帶鋼與側(cè)導板的接觸形成的鐵屑卷入、WR冷卻水造成的異物卷入五方面。針對性地制定了鋼種替代、設備點檢、清潔生產(chǎn)等措施，降低了異物壓入缺陷發(fā)生率和冷軋孔洞發(fā)生率，提高了帶鋼表面質(zhì)量。

表 3 粗軋、精軋重點清洗區(qū)域

表 4 重點清洗的精軋后儀表區(qū)域

表 5 HRT冷卻水箱及卷取機重點清洗區(qū)域

表 6 各工序清洗前后的對比