熱軋帶材起皮缺陷產(chǎn)生的原因及其對策

劉華春,李學(xué)云,陳揚藝

(中鋁瑞閩股份有限公司,福建 福州 350015)

鋁合金熱連軋生產(chǎn)連續(xù)性強,節(jié)奏快,按照1+3鋁熱連軋設(shè)計能力,年產(chǎn)能高達40萬t,每天產(chǎn)出約1 500 t。在如此高的產(chǎn)量下,提高鋁合金帶材表面質(zhì)量顯得十分重要。

帶材熱軋道次多,生產(chǎn)線長,且多處于高溫狀態(tài),起皮是困擾提升熱軋帶材表面質(zhì)量的頑疾。起皮缺陷不僅影響熱軋帶材的質(zhì)量,而且容易使冷軋帶材產(chǎn)生輥印、色差等其他質(zhì)量問題,形成批量質(zhì)量事故。因此,在熱軋工序務(wù)必嚴格控制起皮的產(chǎn)生,提高熱軋帶材質(zhì)量,保障熱軋生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

根據(jù)熱軋帶材起皮缺陷分布規(guī)律,探究其產(chǎn)生的原因,進而制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 熱軋帶材上表面起皮

熱軋帶材的上表面,對應(yīng)于鑄錠銑面的第一面及立式推進式加熱爐(以下簡稱立推爐)的入口下表面,即熱軋帶材的上表面僅與銑面輥道、立推爐入口輥道、熱軋工作輥上輥接觸。若產(chǎn)生上表面起皮,應(yīng)主要從上述三個方面進行排查。

1.1 銑面輥道

一般情況下,銑面輥道的輥子兩邊部輥徑大,中部輥徑小,僅鑄錠邊部能與輥道接觸,接觸點通常距邊部15 mm～25 mm,整個鑄錠的重量完全由邊部承受,單位壓力大,當輥道表面粘鋁嚴重時,會刮傷鑄錠表面。由于熱軋一般都具有切邊功能,邊部會被切除,正常情況下不會產(chǎn)生異常。但是,當鑄錠出現(xiàn)彎曲,或銑面時鑄錠未對中,就會導(dǎo)致單側(cè)碾壓寬度變寬,切邊后無法完全切除,引起起皮。

該類起皮缺陷控制方法主要從輥道清潔性、鑄錠彎曲、鑄錠對中三大方面考慮。如加強銑面輥道衛(wèi)生清潔,確保輥道表面無明顯粘鋁和異物;優(yōu)化鑄錠平直度,確保鑄錠行走在銑面輥道中央;保證銑面設(shè)備對中能力,避免因設(shè)備問題導(dǎo)致鑄錠中心線偏移。

該類問題一般情況下不易產(chǎn)生,但當加熱溫度高,爐氣溫度異常、保溫時間長時,容易導(dǎo)致鑄錠邊部過燒起皮(如圖1所示)[1],這對鑄錠的影響是極大的。要求立推爐的溫度偏差控制在±5 ℃以內(nèi),并保證其設(shè)備穩(wěn)定性。

圖1 邊部過燒起皮

1.2 立推爐進料側(cè)輥道

立推爐進料時,需要靠天車將鑄錠吊起并落在進料側(cè)輥道上,通過輸送鏈條將鑄錠運往爐子里加熱,由于存在接觸,且鏈條材質(zhì)為鐵,當存在不均勻受力時,鑄錠表面會被損傷而導(dǎo)致起皮。避免該類缺陷的根本辦法是將鐵質(zhì)輸送鏈條墊上橡膠板(如圖2所示),避免鏈條損傷鑄錠表面。另外,保證輥道清潔以及避免入口側(cè)各類螺栓等零部件異常凸起。

1.3 熱軋工作輥

熱軋工作輥輥面存在較嚴重粘鋁時,容易使軋制帶材壓傷,從而產(chǎn)生周期性缺陷。確認工作輥粘鋁后,應(yīng)及時拉輥檢查,發(fā)現(xiàn)異物及時清理或換輥處理。

2 熱軋帶材下表面起皮

帶材下表面與設(shè)備接觸的主要位置為立推爐出料側(cè)、軋機輥道、精軋張力輥、精軋偏導(dǎo)輥、熱軋工作輥,當帶材下表面起皮時應(yīng)當優(yōu)先對這些區(qū)域進行檢查確認。熱軋工作輥產(chǎn)生的起皮周期基本等于工作輥周長,易于判斷,不再贅述。

2.1 立推爐出料側(cè)

立推爐出料側(cè)鑄錠下表面接觸出口對中小車和落錠時承接鑄錠的軋機輥道[2]。

出口對中小車與鑄錠接觸的零件材質(zhì)與設(shè)備其他部位材質(zhì)不同,需要螺栓對其進行緊固。但由于該處溫度高,螺栓常常因急冷急熱而松動。松動的螺栓會凸起,凸起的螺栓直接與鑄錠接觸,導(dǎo)致接觸位置產(chǎn)生起皮。表1為對中小車螺栓松動凸起與起皮占比統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

從表1可以看出,3#爐對中小車螺栓凸起比例最大,其起皮占比也最大。

由于對中小車位置是固定的,當出現(xiàn)該類起皮時,起皮缺陷對應(yīng)于鑄錠與對中小車接觸位置(如圖3紅圈位置)。

對中小車產(chǎn)生的起皮,其控制措施為定期檢查出口對中小車情況,一般一個月至少檢查一次,出現(xiàn)松動及時緊固處理,并打磨去掉表面粘鋁。

當鑄錠行走到位時,對中小車往下行走,使鑄錠落在輥道中央(圖4)。由于出口對中小車前后各兩個,當出現(xiàn)行程不一致時,鑄錠停留位置就會產(chǎn)生差異,從而導(dǎo)致鑄錠落歪。由于此時鑄錠溫度高,鑄錠厚度較厚,鑄錠的重量僅由少數(shù)幾根輥道承受,當鑄錠落歪時(圖5),單側(cè)受力極大,從而損傷鑄錠,形成起皮。

圖4 正常落錠

圖5 鑄錠落歪

圖6 起皮處Mg含量

圖7 未起皮處Mg含量

鑄錠落歪的位置基本固定,通過鑄錠長度方向上的規(guī)律性進行甄別。這類起皮缺陷一般都分布在鑄錠邊部100 mm以內(nèi)。解決此類起皮的方法:對小車同步性進行定期檢測及矯正,出現(xiàn)異常時,單獨調(diào)整小車行程。

2.2 軋機輥道

由于熱連軋機生產(chǎn)線較長,軋機輥道也較長,因此,軋機輥道產(chǎn)生的起皮相對難以查找具體位置。輥道一般都是錐形輥道,正常情況下是不容易使帶材起皮,只有在輥道某處粘鋁嚴重時才容易劃傷鑄錠,從而產(chǎn)生起皮。軋機輥道粘鋁的根本原因為,輥道異常轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致輥道與鑄錠產(chǎn)生明顯速差,尤其是輥道無法轉(zhuǎn)動的情況。由于輥道與鑄錠接觸位置相對無法固定,因此,這類起皮主要靠排查輥道表面粘鋁或輥道電機是否正常工作來確定產(chǎn)生位置。

一般輥道在粗軋機出入口處容易出現(xiàn)粘鋁。這是因為剛開始軋制時,鑄錠厚度大,單根輥道壓力大,同時,每個道次經(jīng)過出入口時,都有一定的沖擊力,出入口的乳液也使該處設(shè)備更易出現(xiàn)故障。這類起皮缺陷的解決方法主要是控制帶材勾翹頭,避免嚴重磕碰輥道,并定期對輥道、輥道電機、輥道軸承座等設(shè)備維護及保養(yǎng),出現(xiàn)嚴重粘鋁時,先停機整改設(shè)備,使設(shè)備恢復(fù)正常運轉(zhuǎn),并及時清理輥道粘鋁。

2.3 精軋張力輥和偏導(dǎo)輥[3]

精軋張力輥和偏導(dǎo)輥使帶材產(chǎn)生起皮的原因主要是輥表面有粘鋁或其他異物。因張力輥和偏導(dǎo)輥都在精軋段,帶材未經(jīng)過往返軋制,其產(chǎn)生的缺陷具有一定的周期,可通過產(chǎn)生的周期進行確認。偏導(dǎo)輥產(chǎn)生的起皮不會焊合,可以觀察發(fā)現(xiàn)。解決該類起皮的方法主要是通過軋制間隙沖洗、刷洗輥面。

3 鑄錠夾渣引發(fā)的起皮

前述熱軋帶材起皮主要指的是熱軋機列產(chǎn)生的起皮,通過對熱軋機列的維護、檢查都能加以防范,但鑄錠質(zhì)量缺陷帶來的熱軋起皮(圖8)是防不勝防。這類起皮分布無規(guī)律。起皮可能上表面,也可能為下表面,可能是某個廠家的鑄錠,也可能每個廠家的鑄錠同時出現(xiàn),可能是頭部,也可能是尾部。

圖8 鑄錠夾渣引發(fā)的起皮

圖6、圖7為5005鋁合金起皮處和未起皮處的Mg含量。由圖6可知,起皮處的Mg含量異常升高。在軋制過程中,出現(xiàn)受力不均,引發(fā)裂紋源與軋機輥道擦傷后拉長,形成起皮。

對可能引起起皮的鑄錠夾渣、偏析缺陷宜在熔鑄工序加以把控[4]。適當增加鑄錠銑面量可以消除這類缺陷。熔鑄工序應(yīng)該從熔體均勻性、熔體凈化、流槽衛(wèi)生清潔等方面進行控制。熔體均勻性可通過增加攪拌次數(shù)、增加精煉管移動頻次來提升。熔體凈化不僅要提升添加物料的清潔度,還要加強對熔煉爐、保溫爐的熱清爐,并采用在線多層級的過濾方式[5]。

4 結(jié) 論

鋁合金熱軋帶材起皮主要為上表面起皮和下表面起皮。上表面起皮與立推爐入口側(cè)設(shè)備損傷鑄錠有關(guān),下表面起皮主要與立推爐出口側(cè)設(shè)備、軋機輥道、張力輥、偏導(dǎo)輥粘鋁有關(guān)。做好設(shè)備的維護保養(yǎng)、檢查可以防止這類起皮產(chǎn)生。不能忽視的是,鑄錠質(zhì)量問題也會帶來起皮,這需要穩(wěn)定鑄錠質(zhì)量或根據(jù)鑄錠質(zhì)量情況調(diào)整銑面量。