熱軋平整線層間挫傷產(chǎn)生原因及控制措施

鄒秋蘭，金 鵬

（新鋼公司卷板廠，江西 新余 338001）

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對熱軋鋼帶的薄規(guī)格工件需求量比較大，這種工件被廣泛地應(yīng)用在汽車、建筑、壓縮機等行業(yè)，在這些領(lǐng)域內(nèi)，用戶對熱軋鋼帶板的板形進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)板形質(zhì)量的要求正在逐漸提升。在實際生產(chǎn)中，為了能夠讓熱軋鋼帶板的板形質(zhì)量更好，更加穩(wěn)定，需要在熱軋平整工序等環(huán)節(jié)內(nèi)對板形質(zhì)量加以改善。為了擴大板形應(yīng)用的實際程度，需要在熱軋平整過程中，為現(xiàn)代板形整合提供更多的沖擊方式，生產(chǎn)車間發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代熱軋平整技術(shù)可能給鋼板表面帶來大量的表面質(zhì)量缺陷，很多表面缺陷的種類都集中在挫傷缺陷。這樣的挫傷對板面質(zhì)量的影響很大，甚至?xí)诒∫?guī)格的板帶上出現(xiàn)平整工序的一般性挫傷。為了能夠分析鋼板的挫傷缺陷，分析其挫傷的原因和在下一步改善中使用的措施，需要能夠?qū)ΜF(xiàn)代挫傷缺陷實現(xiàn)更多的思考，并且收集信息，實現(xiàn)現(xiàn)代挫傷問題的改善，并為各個行業(yè)的應(yīng)用提供可行性[1]。

1 平整線工藝流程

圖1 熱軋平整線工藝流程

2 層間挫傷缺陷的形貌及分布規(guī)律

在應(yīng)用實踐中，會有帶鋼表面出現(xiàn)銀白色的刮痕，這種挫傷缺陷的形態(tài)常常呈現(xiàn)出簇狀、片狀等密集分布樣式，使用者為了能夠搜集針對挫傷缺陷的改進(jìn)素材，需要觀察和分析挫傷的頭部部分一般是比較尖銳的，如圖2所示，這種尖銳的缺陷一般是由于帶卷內(nèi)部的滑動動作所造成的，在帶鋼上下表面可能會出現(xiàn)各類鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，在挫傷缺陷中有很多不同的缺陷規(guī)格，有的是薄規(guī)格，有的是厚規(guī)格。生產(chǎn)和修復(fù)過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，大部分的挫傷缺陷都是厚度≤3mm的薄規(guī)格，厚規(guī)格帶鋼的出現(xiàn)比率較小。這種挫傷缺陷的分布是很有規(guī)律的，一般出現(xiàn)于距帶鋼頭、尾100m范圍內(nèi)，如圖3所示，一般性挫傷缺陷的出現(xiàn)位置一般在帶鋼頭部的位置，或者帶鋼尾部的位置等，這兩處位置的帶鋼挫傷會比較嚴(yán)重，如果帶鋼頭部是開卷芯部，那么其被挫傷的情況就會更嚴(yán)重，可見，挫傷缺陷的涵蓋范圍一般是不均勻的。帶鋼兩側(cè)的邊部較近區(qū)域反而不會有太多挫傷缺陷，當(dāng)然，也有一些情況是會在帶鋼的上下表面出現(xiàn)嚴(yán)重的挫傷缺陷，如圖4所示。

圖2 頭部挫傷示意圖

圖3 尾部挫傷示意圖

圖4 中部挫傷示意圖

3 挫傷缺陷的原因分析

3.1 挫傷缺陷

挫傷缺陷的作用形態(tài)有點類似磨削，在磨削作用機制下，缺陷的擠壓嚙合狀態(tài)使得兩層帶鋼出現(xiàn)相互擠壓的具體場景，并出現(xiàn)了擠壓之后的剪切滑移現(xiàn)象。在滑移中的金屬屑現(xiàn)象常常會因為不斷刮削和積累越來越多，如果沒有及時清理和處置，就會使得挫傷缺陷迅速形成，而且還會因為挫傷缺陷的問題逐漸惡化，使得工件出現(xiàn)了很大的挫傷缺陷[2,3]。

3.2 熱軋帶鋼頭、尾部分板形較差

熱軋帶鋼頭、尾部分板形會因為滑動有一定的差異，這種層間滑動的現(xiàn)象可能會導(dǎo)致很多鋼板和帶鋼出現(xiàn)滑動不順暢的問題，滑動的偏移現(xiàn)象導(dǎo)致了局部接觸壓力的增大，并且給生產(chǎn)和使用帶來了問題，壓力增大，可能會出現(xiàn)接觸壓力影響的生產(chǎn)和使用問題，導(dǎo)致部分使用障礙，具體如圖5所示。

圖5 頭尾松卷示意圖

3.3 帶卷頭、尾部分和芯軸扇形塊邊緣

當(dāng)帶卷各圈的軸圈曲率半徑發(fā)生突變，可能是由于帶卷頭和帶卷尾部分出現(xiàn)和芯軸扇形塊的形態(tài)發(fā)生了變化。這樣的曲率變化存在著層間滑動等問題，如果局部壓力過大，挫傷缺陷就會產(chǎn)生，嚴(yán)重的時候還會讓帶鋼頭部和尾部出現(xiàn)非常嚴(yán)重的挫傷曲線，導(dǎo)致工件本身受損。

4 預(yù)防挫傷

頭部挫傷是平整生產(chǎn)線中較為常見的一種表面質(zhì)量缺陷，它不僅對用戶的使用有很大的影響，而且成材率大大降低。應(yīng)采取以下預(yù)防措施，避免平整工序產(chǎn)生缺陷。

4.1 原料方面

當(dāng)熱軋帶鋼頭的位置和尾部位置涉及到平衡力的轉(zhuǎn)換問題，可能會因為工作輥彎輥力本身和平衡力的轉(zhuǎn)換關(guān)系，導(dǎo)致不同的板形出現(xiàn)問題。當(dāng)板形的變形距離過大，出現(xiàn)了板形的嚴(yán)重形變，就會因為這種嚴(yán)重變形導(dǎo)致層間間隙過大，浪形波峰和波谷的位置會比較薄，所以更容易出現(xiàn)挫傷，挫傷缺陷的問題常常會影響帶鋼板形的進(jìn)一步優(yōu)化，當(dāng)持續(xù)優(yōu)化受到影響，板形的控制和變化功能就會受阻。生產(chǎn)修復(fù)者為了能夠讓板形控制的效果更好，能夠在使用平衡力和彎輥力轉(zhuǎn)化的時候，盡量促使各領(lǐng)域接近，并且實現(xiàn)薄規(guī)格熱軋帶鋼得以修復(fù)，可能使用優(yōu)化技術(shù)，針對薄規(guī)格熱軋帶鋼的散卷、扁卷等問題，進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌逍慰刂坪途砣埩刂疲瑢崿F(xiàn)卷取溫度等的降低和使用，為了能夠抑制卷取溫度，實現(xiàn)挫傷的改善。

4.2 平整開卷操作

除板形、卷曲問題可緩解外，其它造成板面不光滑的因素也沒有有效的辦法加以避免；因此，只能從避免卷曲產(chǎn)生層間滑動方面著手。

4.2.1 上卷操作

鋼卷如果出現(xiàn)了松卷等問題，就需要將鋼卷放置在開卷機的芯軸位置實現(xiàn)擴張，當(dāng)操作人員使用手動方式進(jìn)行開卷機的正轉(zhuǎn)換，就能夠當(dāng)卷軸的芯軸位置出現(xiàn)外圈轉(zhuǎn)動的時候，實行更好的控制方式。為了能夠控制卷芯的安全使用，當(dāng)正轉(zhuǎn)位置到達(dá)鋼卷外圈的時候應(yīng)該停止操作，并且自動收取操作芯軸，實現(xiàn)縮回初始位置的操作，利用重復(fù)的操作和不停轉(zhuǎn)動，最終用可以實現(xiàn)帶鋼的層層收緊效果，根據(jù)生產(chǎn)和修復(fù)經(jīng)驗，芯軸轉(zhuǎn)動的重復(fù)一般以3-5次為宜[4]。

4.2.2 張力控制

從一般原則上講，為了能夠使得開卷機的張力和與之匹配的熱軋卷取機相互配合，需要能夠根據(jù)薄規(guī)格的松卷過程，實現(xiàn)實際開卷張力的控制。需要控制開卷張力，使其比卷取張力小一些，才能夠控制張力的劇烈變化，使其張力的變化趨勢被約束。當(dāng)開卷建張的時候，張力變化更加平緩，促使使用者在一定的張力范圍內(nèi)實現(xiàn)合理張力控制。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實踐可以發(fā)現(xiàn)，一般的控制時間僅需要2-3秒鐘，就可以使得張力從0快速提升到基本設(shè)定值。

4.2.3 速度控制

扁平、薄帶在開卷速度過快時，會引起開卷張力的劇烈波動，造成卷片出現(xiàn)層間滑移。所以，適當(dāng)降低平速。

5 應(yīng)用效果

經(jīng)過采取相關(guān)措施后，薄規(guī)格帶鋼（≤3mm）平整后層間挫傷缺陷明顯減少，2020年挫傷缺陷率控制在1%以內(nèi)，相比2019年挫傷缺陷率降低了6%，有了很大的改進(jìn)，產(chǎn)品板形取得了很大的提升，如表1。

表1 2019與2020年挫傷率對比表

6 結(jié)論

通過控制帶鋼原料的板形狀態(tài)以及優(yōu)化平整操作，抑制開卷時帶卷的層間滑動以及平整過程中張力的控制，可以達(dá)到消除挫傷缺陷，取得良好的板形效果。