熱軋帶鋼表面絲狀異物壓入原因分析及預防措施

王 闖，任 超，閆夢江

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

1 問題的提出

隨著熱軋產品“以熱代冷”制作外觀結構件的廣泛應用，用戶對熱軋產品表面質量提出更高的要求。國內熱軋生產廠為提高產品質量，在減少熱軋帶鋼表面缺陷以及預防缺陷的產生方面進行了積極探索。熱軋帶鋼生產過程中精軋區(qū)域所產生的帶鋼絲狀異物壓入缺陷，對下游工序產生一定影響，特別是用做冷軋向的原料在生產時可能發(fā)生斷帶事故，在冷軋涂鍍時會因異物無法在酸軋工序消除而產生色差或者凸斑等。據統(tǒng)計自2012年以來八鋼1750熱軋機組質量指標中因表面類的缺陷造成產品質量封鎖率和廢次降指標一直居高不下，其中絲狀異物壓入缺陷占表面類的質量缺陷比重高達50%以上。文章主要介紹了八鋼熱軋廠針對帶鋼絲狀異物缺陷的分析及解決措施。

2 絲狀異物壓入的形貌及原因分析

為查找出帶鋼絲狀異物缺陷產生的原因，工藝技術人員對現(xiàn)場的工藝通道和軋制工藝進行分析，重點跟蹤檢查熱卷箱側導板、熱卷箱開卷刀、保溫側導板、飛剪前導輪及精軋區(qū)域側導板等關鍵設備。觀察發(fā)現(xiàn)絲狀異物壓入一般發(fā)生在更換完工作輥后的軋制計劃前段材質較軟的鋼種(例如Q215A、Q235B等)，由燙輥材過渡到主體材后容易發(fā)生此類缺陷。并且此類缺陷隨機分布在帶鋼的工作側和驅動側，距離帶鋼邊部距離約20～50mm，帶鋼通體都有并且隨機出現(xiàn)，絲狀物沿帶鋼邊部分布無規(guī)律，長度不一。圖1為絲狀異物壓入的表面檢測儀圖譜。

對絲狀異物壓入的取樣分析，在缺陷處的截面位置做成金相試樣，分別在拋光態(tài)和經硝酸酒精侵蝕后的浸蝕態(tài)進行檢測分析，如圖2所示。缺陷處未見明顯的脫碳現(xiàn)象，裂紋周圍未見二次氧化現(xiàn)象，同時缺口位置在帶鋼的傳動側和操作測均有發(fā)生。分析認為缺口的產生應該是由軋鋼通道上的導板磨損超標引起，重點檢查熱卷箱卷形不良開卷跑偏刮擦、精軋機前的導板、導輪、精軋區(qū)域導板等，初步確定絲狀異物壓入是由于軋制缺陷產生。

(a) (b)圖1 絲狀異物壓入的表面檢測儀圖譜

(a) (b)圖2 缺陷位置浸蝕態(tài)金相組織

通過表面檢測儀發(fā)現(xiàn)帶鋼絲狀異物壓入缺陷，因此斷定缺陷發(fā)生區(qū)域在卷曲機前部，主要集中在精軋區(qū)域。對熱卷箱、除鱗箱、精軋機入口和出口刮水板、精軋機側導板、所有輥系以及和帶鋼有直接接觸的板道進行檢查，最終發(fā)現(xiàn)精軋機F3、F4入口側導板襯板磨損嚴重，襯板底部已經出現(xiàn)了結瘤，在F3精軋機的側導板入口處發(fā)現(xiàn)側導板出現(xiàn)了嚴重的結瘤現(xiàn)象，并在側導板的底部發(fā)現(xiàn)了遺留的“絲狀物”。初步判斷造成該缺陷的原因為在軋制過程中由于帶鋼跑偏，帶鋼邊部與已結瘤的襯板進行刮擦，造成帶鋼邊部的損失被帶入軋機壓入所致[1]；另一部分帶鋼絲狀物由于重力作用掉落在側導板底板上，這一判斷在精軋入口處得到了驗證。

3 改進措施

通過對缺陷的原因分析，工藝技術人員對設備清潔、設備改造、設備點檢制度進行了優(yōu)化并進一步完善相對應的預防措施。

3.1 側導板襯板材質及結構改進

查閱相關文獻以及和其他熱軋廠進行探討交流，國內一些熱軋廠的側導板襯板采用導輪結構，而八鋼采用的是直線段和喇叭段的平面襯板結構，換下的襯板會整體報廢，而磨損面只占很少一部分，利用率不高。導輪結構的優(yōu)點在于帶鋼和導輪為點接觸的滾動摩擦，大大降低了襯板的磨損以及帶鋼邊部的“掉肉”現(xiàn)象。相比之下八鋼目前的襯板結構劣勢明顯。因此工藝技術人員從八鋼的實際情況出發(fā)，決定從結構方面對襯板進行改造，將原來的襯板改為兩個小塊襯板，靠近入口一側的小襯板由于在帶鋼運行過程中與帶鋼不接觸，因此基本不用更換，見圖3，靠近出口一側的小襯板將正反兩面分別倒角，螺栓孔改造成對稱沉孔結構，同時對材質進行優(yōu)化，這樣每塊襯板就可以使用8次。

圖3 精軋機側導板原襯板改造方案

同時從八鋼熱軋廠的現(xiàn)場實際出發(fā)，重點解決襯板的材質和結構。分析認為側導板結瘤的原因之一為襯板材質不良(材質為16Mn)。生產實踐表明該材質側導板不適用于高溫(≥900℃)、沖擊較大的精軋區(qū)域，為適應工況條件應采用一種高耐磨、耐沖擊、高強度的復合材質。通過查閱文獻和現(xiàn)場跟蹤生產試驗，最終確定了一種適合于精軋機側導板襯板的一種高耐磨材質，由16Mn改為含一定成分Cr合金的耐磨材質，要求正反兩面都必須有合金層，合金層深度不小于10mm，改造后的襯板實物見圖4。

圖4 改造后的精軋機側導板襯板

改造后的小襯板可以正、反、上、下顛倒使用，同時襯板可在操作側和傳動側同時使用，使用次數(shù)最多可達8次。改進后襯板相比原來的更耐磨、壽命更長、利用率更高。同時大大改善了側導板結瘤情況，降低了帶鋼邊部絲狀異物壓入缺陷，其經濟型和實用性大大提高。由于襯板結構較以前大大減輕，人工更換更加方便，備件費用節(jié)省的同時也節(jié)省了人力，每月節(jié)省備件費用約5萬元。

3.2 軋機間增加逆噴水吹掃裝置

對現(xiàn)有的設備進行升級改造，在精軋機F3-F4、F4-F5、F5-F6之間增設逆噴水吹掃裝置，在生產過程中能有效吹掃帶鋼邊部產生的絲狀物，減少異物壓入發(fā)生的概率，如圖5所示。

圖5 精軋機組逆噴水吹掃裝置

3.3 優(yōu)化精軋機側導板開口度

側導板的作用是將軋件對中后正確地送入軋機。側導板襯板磨損嚴重的一個很重要的原因是由于板型不良帶鋼在軋機內的跑偏，由于帶鋼的“蛇游”作用[2]，在高速軋制過程中帶鋼與襯板發(fā)生摩擦與撕裂，帶鋼損失后造成絲狀物的產生，因此通過優(yōu)化精軋機側導板開口度并定期對側導板進行標定可減少帶鋼的“蛇游”，并預防跑偏。表1為優(yōu)化后的側導板余量以及短行程數(shù)值。

表1 精軋側導板余量、短行程數(shù)值 mm

考慮到側導板收緊后帶鋼頭部穿帶時，易在下游機架發(fā)生堆鋼事故，因此對后機架側導板的余量適當放大。優(yōu)化后的側導板方案能夠有效利用側導板的防跑偏功能，不僅能糾偏軋件的跑偏，同時也能對帶鋼的頭部側彎起到一定的改善作用。

3.4 完善板道點檢制度

熱軋帶鋼的表面質量與清潔的生產環(huán)境相關，為保證與帶鋼接觸區(qū)域通道及設備的清潔，熱軋廠制定了相關的板道點檢制度，分區(qū)域劃分責任人，落實相關責任，如表2所示。

表2 精軋區(qū)板道點檢制度

清潔生產具體要求：利用換輥或者檢修停機時間對軋機進行板道點檢并對側導板的開口度進行測量，記錄參數(shù)并簽字確認；同時對軋機進行清灰工作減少設備上的灰塵，開車裝輥前用軋輥冷卻水對清理過的軋機設備進行不少于3次的沖洗；日常生產過程中，利用精軋機換輥時間打開軋輥冷卻水、帶鋼冷卻水、逆噴水等進行沖洗； 同時在機架入口處增加吹掃水裝置，在生產過程中能夠將掉落在帶鋼上的異物和鐵皮灰及時吹掃掉，可大大減少異物壓入帶鋼表面。

4 結語

八鋼熱軋廠針對絲狀的異物壓入缺陷，通過改進側導板襯板材質及結構、增加機架間吹掃水、制定板道點檢制度以及保證清潔生產等措施，帶鋼表面質量得到改善。熱軋產品表面質量封鎖率由1.1%降低至0.2%，熱軋產品質量大幅度提升。

生產實踐表明，堅持做好軋輥、水、設備功能精度等相應的基礎管理工作至關重要；要嚴格執(zhí)行相關工藝標準、標準化作業(yè)以及生產工藝過程管控；通過生產工藝的優(yōu)化來適應現(xiàn)場和外部環(huán)境帶來的改變。

熱軋產品的質量缺陷產生的原因復雜多變，保證產品質量需要全過程跟蹤管控，并落實到每一道工序中，做到一貫制質量管理，提升產品質量的同時也得到客戶的認可。