冷軋基料邊部裂口原因分析及控制措施

摘 要：某1 250 mm熱連軋生產(chǎn)線冷軋基料帶鋼邊部裂口缺陷影響下游冷軋客戶切邊，針對冷軋基料邊部裂口缺陷，從板坯質(zhì)量、加熱工藝、設(shè)備精度方面進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)板坯角裂、過燒、加熱爐耐熱滑塊硌傷板坯角部、導(dǎo)衛(wèi)襯板刮傷等是造成該缺陷的主要原因，通過逐步整改最終將缺陷率由原來的2.13%降至0.3%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞：冷軋基料；裂口；角裂；側(cè)導(dǎo)板；過燒；硌傷

ANALYSIS AND CONTROL MEASURES OF EDGE CRACKS IN COLD ROLLED BASE MATERIALS

Li Aibin Liang Guangcheng Zheng Yuhang

（Guangxi Shenglong Metallurgical Co.， Ltd. Fangchenggang 538000， China）

Abstract：The edge crack defect of the cold-rolled base material strip on a 1，250 mm hot rolling production line affects the cutting edge of downstream cold-rolled customers. In response to the edge crack defect of the cold-rolled base material， an investigation was conducted from the aspects of slab quality， heating process， and equipment accuracy. It was found that the main causes of the defect were slab corner cracks， overburning， damage to the corners of the heating furnace heat-resistant slider， and scratches on the guide lining plate. Through gradual rectification， the defect rate was ultimately reduced from the original 2.13% to within 0.3%.

Key words： cold-rolled base material; cracks; corner cracks; side guide plates; overburning; cutting damage

0 引 言

低碳SPHC和Q195熱軋鋼帶是目前產(chǎn)量較大、使用較為廣泛的冷軋用鋼板[1]，某1 250 mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線Q195、SPHC鋼種占總生產(chǎn)量的80%以上，主要供下游客戶冷軋，冷軋客戶首先將帶鋼進(jìn)行表面酸洗和切邊，再進(jìn)行軋制加工，由3.0 mm厚度軋制成0.12～0.5 mm厚度。2019年8月開始，冷軋客戶陸續(xù)反饋鋼卷邊緣沿軋制方向的單側(cè)或兩側(cè)出現(xiàn)破裂，缺陷呈裂口狀。熱軋帶鋼邊部缺陷在冷軋切邊過程經(jīng)常出現(xiàn)斷邊絲，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，并多次以質(zhì)量異議形式反饋給該廠，直接影響經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量口碑。針對此問題，廠內(nèi)成立攻關(guān)小組從板坯質(zhì)量、加熱工藝、軋制工藝和設(shè)備精度等多方面開展工作，全方位查找影響邊部質(zhì)量的因素，提出相應(yīng)整改措施，控制冷軋基料邊部裂口缺陷，以滿足冷軋廠需求，提升品牌形象。

該生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

1 缺陷原因分析

1.1 缺陷形貌觀察和金相分析

通過對2019年11月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，鋼卷邊部質(zhì)量缺陷情況有較大差異（見表1）。頭中尾均存在該類缺陷，頭部裂口的發(fā)生率顯著高于其他部位，同時(shí)在傳動側(cè)存在缺陷。

成品鋼卷邊部裂口形貌如圖2、圖3、圖4所示，缺陷主要集中在距離帶鋼邊部30 mm范圍、頭部10～200 mm，缺陷呈斷續(xù)分布，通常一塊帶鋼有一到兩處缺口。缺口呈“凹”形或者鋸齒狀，沿著軋件長度方向斷續(xù)分布[2]。從宏觀發(fā)現(xiàn)邊部缺陷分兩種，一種呈拉長狀的邊部損傷，另一種無明顯的撕扯痕跡。

在缺陷位置所在截面制成金相試樣，拋光態(tài)下進(jìn)行金相觀察，裂紋內(nèi)部明顯氧化鐵均未發(fā)現(xiàn)夾雜物[2]。1號樣品裂口處無氧化原點(diǎn)（圖5）；2號樣品觀察到明顯氧化原點(diǎn)（圖6）。此外在裂紋區(qū)域的晶粒組織呈現(xiàn)粗大且分布不均。由此可判斷此類缺陷為綜合性缺陷，隨即對板坯和軋鋼工藝、設(shè)備進(jìn)行排查。

1.2 板坯質(zhì)量

通過對下線板坯邊部質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別板坯角部存在肉眼可見的角裂紋缺陷，取板坯角部進(jìn)行酸洗（圖7），偶爾有邊部滲鋼缺陷（圖8）。此類板坯缺陷在軋后極大的影響了帶鋼的邊部質(zhì)量。

1.3 加熱工藝及加熱爐設(shè)備影響

當(dāng)質(zhì)檢人員反饋鋼卷邊部出現(xiàn)裂口時(shí)，技術(shù)人員跟蹤生產(chǎn)現(xiàn)場，在粗軋機(jī)軋制一道次之后，板坯上表面邊角部有明顯亮白色的缺陷，通過分析確認(rèn)此缺陷為角部裂口。再經(jīng)查板坯生產(chǎn)對應(yīng)時(shí)間的酸洗角樣報(bào)告并未發(fā)現(xiàn)有角裂缺陷，由此再對加熱工藝進(jìn)行排查。

該生產(chǎn)線兩座加熱爐均使用高爐煤氣燃燒加熱，熱值穩(wěn)定。無熱卷箱，穿帶速度540 m/min，軋制速度720 m/min，正常情況下頭部溫度設(shè)定值在860～880 ℃。但冷熱坯混裝入爐和軋制不穩(wěn)定狀態(tài)降低穿帶速度時(shí)均會出現(xiàn)頭部100 m終軋溫度820～840 ℃，溫度低于設(shè)定下限，出現(xiàn)混晶情況。為防止下游冷軋客戶在軋薄過程中因混晶導(dǎo)致邊部呈現(xiàn)鋸齒狀的開裂，所以硬性規(guī)定終軋溫度不得低于860 ℃。生產(chǎn)廠為保證頭部溫度命中率，將頭部的燒鋼溫度提高了20～30 ℃，對此批溫度異常產(chǎn)品進(jìn)行取樣做晶粒度評級發(fā)現(xiàn)帶鋼邊部晶粒粗大7級，而中間部位晶粒度在10～11.5級，由此判斷溫度超工藝規(guī)程20 ℃導(dǎo)致過燒或過熱現(xiàn)象從而致使鋼卷頭部軋制時(shí)開裂。

在檢查回爐坯邊角部質(zhì)量時(shí)發(fā)現(xiàn)部分板坯兩側(cè)下表面間斷性的存在凹陷（圖9），但檢查板坯庫下線板坯均未發(fā)現(xiàn)有此缺陷，由此判斷該缺陷為加熱爐內(nèi)產(chǎn)生，經(jīng)過仔細(xì)觀察出鋼過程發(fā)現(xiàn)，出鋼機(jī)進(jìn)加熱爐端坯子時(shí)，板坯操作側(cè)和出鋼臂的凸臺有磕碰。對板坯凹陷缺陷用卷尺進(jìn)行間距測量發(fā)現(xiàn)凹陷處除與出鋼臂有對應(yīng)關(guān)系外還與加熱爐內(nèi)爐梁有對應(yīng)關(guān)系，在停爐檢修期間進(jìn)爐內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)該加熱爐爐梁頂部滑塊出現(xiàn)明顯的凹凸不平（圖10）。在三加和均熱段板坯高溫時(shí)，對板坯硌傷，當(dāng)硌傷在板坯中間位置時(shí)通過軋機(jī)的軋制基本可以消除該缺陷，但邊角部的硌傷程度較中間明顯，在軋制時(shí)缺陷不能完全消除，最終影響鋼卷的邊部質(zhì)量。

1.4 設(shè)備精度

為更好的保證帶鋼邊部質(zhì)量，對軋線與帶鋼邊部有接觸的部位進(jìn)行系統(tǒng)性的檢查，發(fā)現(xiàn)粗軋推床在襯板銜接的位置偶爾有結(jié)瘤現(xiàn)象（圖11），精軋入口側(cè)導(dǎo)板傳動側(cè)磨損超標(biāo)且有粘結(jié)的問題（圖12），卷取導(dǎo)尺襯板偶爾有磨損較嚴(yán)重的溝槽。這些設(shè)備與帶鋼邊部直接接觸都極大的影響了帶鋼的邊部質(zhì)量，導(dǎo)致鋼卷邊部在軋制過程中產(chǎn)生刮傷，嚴(yán)重影響鋼卷再加工和使用。因此，定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、校準(zhǔn)和升級，確保設(shè)備精度和穩(wěn)定性，對于提高鋼卷邊部質(zhì)量至關(guān)重要。

2 采取的具體措施

一是通過穩(wěn)定拉速、減少液面波動、優(yōu)化對弧精度和二冷水工藝制度等措施降低板坯角裂缺陷，同時(shí)增加板坯角樣酸洗頻率，發(fā)現(xiàn)角裂深度超過5 mm的下線進(jìn)行修磨后再進(jìn)行軋制。

二是優(yōu)化加熱工藝，利用加熱爐大修期間對熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)，給操作工提供可靠的燒鋼依據(jù)。同時(shí)，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律的檢查，嚴(yán)格執(zhí)行冷軋基料加熱溫度控制制度，及時(shí)關(guān)注熱值波動情況[3]，發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作時(shí)嚴(yán)格落實(shí)考核，保證燒鋼工藝的執(zhí)行。

三是大修期間將出鋼機(jī)凸臺部位由直角改造成圓弧角過渡，同時(shí)對出鋼臂進(jìn)行標(biāo)定防止凸臺位置接觸到板坯，并更換加熱爐內(nèi)爐筋管和滑塊，使滑塊高度基本一致減少高溫段板坯硌傷深度。

四是推進(jìn)軋線關(guān)鍵設(shè)備的精細(xì)化管理工作，定期進(jìn)行檢查，制定嚴(yán)格的點(diǎn)檢制度和導(dǎo)衛(wèi)襯板，導(dǎo)尺襯板更換制度，每次換輥期間檢查與帶鋼邊部相接觸的工藝件，發(fā)現(xiàn)有結(jié)瘤、粘鋼的部位進(jìn)行打磨，精軋導(dǎo)衛(wèi)襯板和卷取導(dǎo)尺襯板磨損深度超5 mm進(jìn)行更換。

3 采取措施后的效果

一是通過控制板坯質(zhì)量和加熱爐溫度后，在粗軋機(jī)軋制一道次后的板坯上，未再發(fā)現(xiàn)板坯角部裂口情況。

二是對加熱爐出鋼臂改造修理后觀察出鋼過程，不再對板坯形成磕碰傷。

三是加熱爐內(nèi)滑塊，未全部更換，但整體水平度有明顯提高，輕微的硌傷痕跡跟蹤軋制后鋼卷質(zhì)量正常，不影響帶鋼質(zhì)量。

四是通過及時(shí)打磨設(shè)備結(jié)瘤和制定更換標(biāo)準(zhǔn)后，帶鋼邊部刮傷造成的開裂現(xiàn)象得到了明顯的控制。

4 結(jié) 語

1）該廠冷軋基料邊部裂口缺陷主要是因?yàn)榧訜峁に噲?zhí)行不到位和設(shè)備管理不善而產(chǎn)生，通過制定嚴(yán)格的工藝檢查制度和設(shè)備點(diǎn)巡檢、更換制度使工藝和設(shè)備處于可控狀態(tài)。

2）通過對冷軋基料邊部裂口缺陷形成原因進(jìn)行分析，制定一系列措施，最終將缺陷率降低至0.3%以內(nèi)，提高了熱軋產(chǎn)品合格率和冷軋產(chǎn)品生產(chǎn)效率，減少了質(zhì)量異議損失，實(shí)現(xiàn)互作共贏的發(fā)展模式，促進(jìn)雙方業(yè)務(wù)增長，也為雙方帶來更廣闊的市場機(jī)遇和更深層次的戰(zhàn)略合作，持續(xù)深化合作，共同迎接挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)更長遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬鑫，楊吉春，李彬.錳硫比對SPHC薄板邊部裂紋的影響[J].包鋼科技，2018，44（1）：49-53.

[2] 任超，劉小軍，郭勇，等.熱軋帶鋼邊部缺口缺陷分析及改進(jìn)[J].新疆鋼鐵，2018（1）：24-26.

[3] 趙啟帆，向浪濤，汪濤，等.冷軋基料爛邊缺陷分析及應(yīng)用[J].甘肅冶金，2018，40（1）：33-36.

第一作者：李愛彬，男，41歲，工程師