1580線熱軋酸洗板質(zhì)量控制實(shí)踐

范細(xì)忠，楊旭，郭寶安，張吉富，何士國(guó)

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

酸洗板是以優(yōu)質(zhì)熱軋薄板為原料，經(jīng)酸洗機(jī)組去除氧化層，切邊、精整后，表面質(zhì)量和使用要求介于熱軋板和冷軋板之間，相比于冷軋板成本低、性價(jià)比高，是部分冷軋板理想的替代產(chǎn)品。酸洗板應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可以應(yīng)用在汽車、壓縮機(jī)、機(jī)械制造、零配件加工等行業(yè)。鞍鋼鲅魚圈鋼鐵分公司1580產(chǎn)線供熱軋酸洗板用鋼主要以低碳鋼為主，鋼種涉及 SP221、SPHC、SPHD、SPHE、A420L、SAPH370 等，規(guī)格為（1.6 mm～5.0 mm）×（880 mm～1 285 mm）。

為了提高熱軋酸洗板質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)紛紛改進(jìn)關(guān)鍵過程生產(chǎn)工藝及技術(shù)裝備，通過應(yīng)用快速AGC控制技術(shù)、工藝潤(rùn)滑技術(shù)等，使熱軋酸洗板質(zhì)量有了明顯改善，但還是會(huì)出現(xiàn)熱軋麻點(diǎn)、鐵皮、橫折印等缺陷，尤其是在生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品的時(shí)候，嚴(yán)重影響了酸洗板質(zhì)量的提高及應(yīng)用。鞍鋼從2011年開始內(nèi)供熱軋酸洗板原料，也出現(xiàn)了上述缺陷，特別是在生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，因此如何徹底解決熱軋酸洗板常見質(zhì)量問題成為亟待研究的課題。

1 熱軋酸洗板的質(zhì)量要求

鞍鋼鲅魚圈1580熱軋生產(chǎn)線酸洗板生產(chǎn)流程如下：

鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉→板坯連鑄→加熱→軋制→層流冷卻→卷取→噴印標(biāo)記→入庫。

根據(jù)用途不同，對(duì)熱軋酸洗板表面質(zhì)量的要求也不相同。熱軋酸洗板產(chǎn)品等級(jí)要求分為高級(jí)別要求、中級(jí)別要求和一般級(jí)別要求。

高級(jí)別要求：熱軋酸洗板表面不允許有缺陷存在，尤其是麻點(diǎn)、掛臘、鐵皮、劃傷、橫折印缺陷；中級(jí)別要求：熱軋酸洗板表面不得有輕微程度以上的麻點(diǎn)、細(xì)孔，不得有明顯手感的壓痕、劃傷、橫折等，對(duì)夾雜物也有嚴(yán)格的要求，便于焊接及加工；一般級(jí)別要求：對(duì)熱軋酸洗板產(chǎn)品的性能和厚度精度控制要求稍高，要求較小的性能波動(dòng)及厚度波動(dòng)。對(duì)表面質(zhì)量要求相對(duì)差些，帶鋼兩面中較差的那面不允許有明顯的氧化鐵皮壓入缺陷，對(duì)麻點(diǎn)深度要求不超過厚度公差的一半，缺陷部分不允許超過6%，另一面缺陷的程度控制在輕微以下，缺陷深度一般不超過50 μm，同時(shí)產(chǎn)品表面不允許有老化紋缺陷、橫折印缺陷［1］。

2 熱軋酸洗板常見缺陷分析及控制方法

2.1 麻點(diǎn)缺陷

2.1.1 麻點(diǎn)缺陷產(chǎn)生原因

麻點(diǎn)缺陷屬于氧化鐵皮缺陷的一種，在帶鋼表面呈針狀、密集分布，嚴(yán)重時(shí)呈片塊狀或連續(xù)條狀，酸洗后在板面可以看到明顯的密集小坑，缺陷嚴(yán)重時(shí)不能徹底酸洗干凈，酸洗后板面可見局部點(diǎn)狀黑色物質(zhì)，見圖1。

大量的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，麻點(diǎn)缺陷是因表面氧化鐵皮破碎后，壓入帶鋼表面造成，其輕重與帶鋼表層的氧化鐵皮型式和工作輥輥面粗糙度有關(guān)。鋁鎮(zhèn)靜鋼表層氧化鐵皮與鋼基體結(jié)合不如硅鎮(zhèn)靜鋼緊密，更容易產(chǎn)生麻點(diǎn)缺陷。帶鋼軋制溫度越高，表層氧化鐵皮越厚且疏松，產(chǎn)生的麻點(diǎn)缺陷越嚴(yán)重。同時(shí)，工作輥輥面粗糙度越嚴(yán)重，麻點(diǎn)缺陷也會(huì)隨之加重。

熱軋酸洗板尤其是家電用酸洗板一般均為鋁鎮(zhèn)靜鋼，在熱軋過程中帶鋼表層較易形成氧化鐵皮，并且氧化鐵皮與基體的結(jié)合力不強(qiáng)，當(dāng)生產(chǎn)過程中軋輥輥面狀態(tài)不良時(shí)，氧化鐵皮容易破碎并壓入帶鋼表面，產(chǎn)生麻點(diǎn)缺陷。

2.1.2 麻點(diǎn)缺陷的控制

熱軋生產(chǎn)過程中采取以下措施可有效控制并消除麻點(diǎn)缺陷：

（1）酸洗板合同集中批量生產(chǎn)，避免因鋼種生產(chǎn)工藝存在差異對(duì)輥面產(chǎn)生影響，條件允許時(shí)盡量采取小周期生產(chǎn)方式。

（2）優(yōu)化熱軋酸洗板的工藝溫度。與普通低碳鋼相比，酸洗板加熱溫度、粗軋和精軋溫度可根據(jù)生產(chǎn)情況降低約15～30℃，調(diào)整后對(duì)性能情況作相應(yīng)評(píng)價(jià)。

（3）實(shí)行精軋進(jìn)鋼溫度上限管理。通過嚴(yán)格控制酸洗板的進(jìn)鋼溫度，可大大降低麻點(diǎn)缺陷的發(fā)生率。以1580生產(chǎn)線為例，其生產(chǎn)的2.0 mm厚度酸洗板低碳鋁鋼入口溫度與麻點(diǎn)發(fā)生率相關(guān)圖見圖2。

（4）合理配置及使用輥縫冷卻水。機(jī)架間冷卻水對(duì)帶鋼表面冷卻后，由于冷卻點(diǎn)距離輥縫有一段距離，帶鋼冷卻點(diǎn)在進(jìn)入輥縫前有一個(gè)返溫過程，降低了冷卻效果。而輥縫冷卻水為軋機(jī)有載輥縫最有效的冷卻點(diǎn)，能有效降低帶鋼表層溫度，有利于保護(hù)工作輥輥面。另外，由于帶鋼在各架的軋制溫度不同，輥縫冷卻水的水量也應(yīng)隨之調(diào)整，以發(fā)揮最佳冷卻效果。

（5）充分利用工作輥輥面狀態(tài)較好的周期。在單位周期內(nèi)，工作輥表面因交變的溫度周期性變化，軋輥表面會(huì)產(chǎn)生裂紋及疲勞，隨著軋制周期的增加，輥面狀況逐步惡化。因此生產(chǎn)酸洗板時(shí)，應(yīng)盡量利用單位周期的前期、中期生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件允許時(shí)精軋前機(jī)架最好采用新高速鋼軋輥。

2.2 氧化鐵皮缺陷

在酸洗板產(chǎn)品中，氧化鐵皮壓入缺陷是對(duì)產(chǎn)品影響較大的一類缺陷，因氧化壓入鐵皮在酸洗時(shí)一般不能完全酸洗干凈，在產(chǎn)品表面上可見明顯的黑色物質(zhì)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀和使用。氧化鐵皮壓入缺陷一般呈黑色或淺紅色、長(zhǎng)條柳葉狀、寬長(zhǎng)比一般在1∶5以上。

根據(jù)氧化鐵皮壓入產(chǎn)生原因不同，可以將氧化鐵皮缺陷大致分成三類。第一類是除鱗不凈鐵皮，主要因除鱗噴嘴堵塞、除鱗噴嘴偏磨、除鱗時(shí)序不對(duì)等原因造成；第二類是刮擦式鐵皮，主要是因板通道存在局部高點(diǎn)，帶鋼與這些過渡板高點(diǎn)刮碰所造成，這類缺陷一般發(fā)生在產(chǎn)品下表面；第三類是氧化膜脫落式鐵皮，主要是軋輥氧化膜形成不好，在生產(chǎn)過程中帶鋼表層氧化鐵皮破碎、軋輥氧化膜剝落，導(dǎo)致鐵皮壓入帶鋼表面形成,見圖3。對(duì)除鱗不凈導(dǎo)致的鐵皮壓入缺陷，在生產(chǎn)線上可以判斷，并通過更換噴嘴、調(diào)整角度、優(yōu)化時(shí)序等措施加以解決。對(duì)第二類刮擦式鐵皮缺陷，可以通過氧化鐵皮的形貌、大小、分布找準(zhǔn)產(chǎn)生缺陷的區(qū)域，再有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施予以解決。第三類氧化鐵皮壓入缺陷因影響因素相對(duì)較多，缺陷形貌復(fù)雜，大小不一，判斷較為困難。由于其主要因軋輥輥面狀態(tài)不好造成，所以表現(xiàn)出來的缺陷一般為帶鋼上表面有零星或間斷連續(xù)鐵皮缺陷，并且軋頭部缺陷較重，軋尾相對(duì)較輕，而在對(duì)應(yīng)的鋼板下表面主要表現(xiàn)為比較嚴(yán)重的麻點(diǎn)缺陷。對(duì)這類鐵皮缺陷，可以通過提高軋機(jī)冷卻水通透性，完善軋機(jī)冷卻水分布、合理使用熱軋油和輥縫冷卻水等措施予以解決。

2.3 橫折印缺陷

2.3.1 橫折印缺陷產(chǎn)生原因

1580生產(chǎn)線供鞍鋼本部酸洗板屈服強(qiáng)度從200～500 MPa。在本廠分卷線開卷生產(chǎn)低碳系列品種時(shí)，在帶鋼表面可見許多不規(guī)則的、垂直于帶鋼運(yùn)行方向的條狀凹陷或凸起折痕，稱之為橫折印缺陷。但生產(chǎn)屈服強(qiáng)度相對(duì)較高的品種時(shí)（如汽車結(jié)構(gòu)用鋼SAPH370），基本不出現(xiàn)橫折印缺陷。橫折印缺陷主要是由于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼存在屈服平臺(tái)，且有明顯的上、下屈服點(diǎn)。因此，在開卷時(shí)當(dāng)開卷張力過大或由彎變直過程變形量過大時(shí)，帶鋼表面應(yīng)力達(dá)到或超過材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)引起帶鋼產(chǎn)生塑性變形，并且集中在某一區(qū)域進(jìn)行，從而形成凹凸不平的橫折印缺陷，見圖4。

2.3.2 橫折印缺陷的控制

通過分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，可以從消除屈服平臺(tái)、提高屈服強(qiáng)度、降低開卷應(yīng)力等方面采取相應(yīng)措施，消除橫折印缺陷。

（1）嚴(yán)格控制低碳鋼種 C、N元素的含量。1580線碳含量一般取設(shè)計(jì)值下限，控制在0.03%左右，氮含量一般控制在0.005%以下。

（2）適當(dāng)調(diào)整層流方式和卷取溫度，提高帶鋼的屈服強(qiáng)度。對(duì)普通冷軋料，卷取溫度每降低30～50 ℃，屈服強(qiáng)度可提高 15～20 MPa。

（3）提高軋后帶鋼的板形質(zhì)量，均勻分布帶鋼橫截面的應(yīng)力，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。因帶鋼橫截面溫度存在差異，層流冷卻時(shí)，帶鋼橫向溫降不均，形成應(yīng)力差，會(huì)導(dǎo)致橫折印缺陷的產(chǎn)生。通過采取微中浪生產(chǎn)工藝，能有效解決此類問題。

（4）控制開卷溫度在40℃以下。因溫度對(duì)鋼材強(qiáng)度有一定影響，當(dāng)鋼材溫度在40～100℃范圍內(nèi)時(shí)，其屈服強(qiáng)度下降趨勢(shì)比較明顯。實(shí)踐表明，當(dāng)鋼卷開卷溫度控制在大約35℃時(shí)，帶鋼產(chǎn)生橫折印的概率明顯降低。

（5）分卷線平整開卷時(shí)，投入深彎輥，可以使帶鋼橫截面的應(yīng)力趨于均勻，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。

2.4 板形不良缺陷

2.4.1 板形不良缺陷產(chǎn)生原因

酸洗板作為目前“以熱代冷”新興產(chǎn)品，下游客戶將不經(jīng)過冷軋工序而直接加工使用，因而對(duì)熱軋板板形的要求比較高。板形不良會(huì)導(dǎo)致加工困難，成型性差。

板形不良主要表現(xiàn)為鐮刀彎、單邊浪、雙邊浪、中浪、肋浪等。鐮刀彎、單邊浪等缺陷主要因?yàn)檐埦€設(shè)備間隙偏大或?qū)χ行圆睢т搩蓚?cè)溫差大、帶鋼進(jìn)精軋機(jī)組側(cè)彎大等不穩(wěn)定性因素引起的軋制不穩(wěn)定性所造成；而雙邊浪、中浪等缺陷主要是因機(jī)架間板比例凸度不一致，彎輥力或PC角設(shè)定不合理、軋輥磨損嚴(yán)重、輥型配置不合理、層流冷卻導(dǎo)致附加應(yīng)力等造成；而肋浪缺陷的產(chǎn)生相對(duì)復(fù)雜，與竄輥設(shè)定、工作輥與支持輥輥型匹配、軋輥冷卻不均勻、局部偏磨損等有關(guān)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷、處理。

2.4.2 板形不良缺陷的控制

由于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工況復(fù)雜，工序較多，對(duì)軋線突發(fā)的板形不良缺陷，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行排查，找到引起板形不良原因，采取措施加以控制。對(duì)于鐮刀彎、單邊浪缺陷，主要從優(yōu)化燒鋼工藝、提高板坯溫度均勻性、提高軋線各設(shè)備的裝配及控制精度、優(yōu)化冷卻工藝等方面入手。針對(duì)帶鋼雙邊浪、中浪缺陷，工作輥與支持輥輥型的合理配置是關(guān)鍵，需要將全線軋輥輥型作為一個(gè)整體來考慮，機(jī)架間板形按照比例凸度一致的原則進(jìn)行配置。通過輸入現(xiàn)場(chǎng)各工藝參數(shù)，離線進(jìn)行板形仿真模擬，對(duì)輥型參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化。

兼顧對(duì)表面質(zhì)量的控制，生產(chǎn)時(shí)按照屈服強(qiáng)度將合同分成二類至三類，采取集中生產(chǎn)的控制模式，便于生產(chǎn)工藝的特殊控制。由于1580線采取的是輥型、竄輥和彎輥組合板形控制方式，為了得到優(yōu)良的板形，在計(jì)劃編排上，寬度采取按照初期窄到寬、中期寬規(guī)格、末期寬到窄的編排方式，同時(shí)對(duì)各寬度生產(chǎn)公里數(shù)也有嚴(yán)格的限制。對(duì)竄輥方案，按照F1軋機(jī)至F7軋機(jī)交叉竄輥的方式，前期過渡規(guī)格一般采用50～70 mm竄輥步長(zhǎng)、中期步長(zhǎng)為80～100 mm，到后期時(shí)逐步減小，末期生產(chǎn)薄規(guī)格為保證生產(chǎn)穩(wěn)定性可以不竄輥。通過這種方式，不僅可以均勻磨損，同時(shí)也可最大限度地提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，避免引起表面質(zhì)量的波動(dòng)。輥型的配置必須考慮到整個(gè)支持輥周期的生產(chǎn)穩(wěn)定性、工作輥彎輥系統(tǒng)的有效利用性以及實(shí)際的板形質(zhì)量。工作輥彎輥系統(tǒng)作為板形快速控制元素，能夠迅速改變承載輥縫形狀，在軋制過程中對(duì)軋輥熱變形和磨損等變動(dòng)干擾因素進(jìn)行補(bǔ)償，是實(shí)現(xiàn)軋制力前饋、凸度與平直度反饋控制等所必須的柔性調(diào)節(jié)手段。為了有效利用彎輥系統(tǒng)，彎輥力的波動(dòng)必須在規(guī)程范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有板形問題的控制。對(duì)輥型的配置進(jìn)行優(yōu)化，也是輥型配置的重要原則之一。

針對(duì)帶鋼在層流冷卻時(shí)由于邊部和中部冷卻工況不同，冷卻后會(huì)形成溫度應(yīng)力現(xiàn)象，造成軋后平直的帶鋼冷卻至室溫后向雙邊浪發(fā)展，在精軋機(jī)組可以采用適當(dāng)?shù)闹欣塑堉苼硪种茖永浜箅p邊浪的問題。1580線經(jīng)過大量生產(chǎn)實(shí)踐，形成了一比較完整的板形平直度目標(biāo)控制方案。針對(duì)因異常干擾導(dǎo)致的板形不良，經(jīng)過分卷機(jī)組平整后才能發(fā)貨。

3 1580線熱軋酸洗板質(zhì)量評(píng)價(jià)及控制效果

1580線主要從以下三方面對(duì)酸洗板進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)：

（1）通過查看在線表面檢測(cè)儀表記錄結(jié)果，在生產(chǎn)過程中對(duì)帶鋼上下表面進(jìn)行人工手動(dòng)拍照，對(duì)帶鋼表面質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)。

（2）在分卷線進(jìn)行帶鋼全長(zhǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)，并在頭部、中部、尾部位置進(jìn)行停機(jī)檢查，必要時(shí)取樣板進(jìn)行近距離確認(rèn)。對(duì)板形按要求進(jìn)行實(shí)物測(cè)量。

（3）跟蹤下游用戶的使用過程，對(duì)酸洗后帶鋼表面、板形進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，與用戶一起對(duì)酸洗板生產(chǎn)情況進(jìn)行總結(jié)。

在采取上述措施后，麻點(diǎn)、鐵皮、橫折印以及板形不良等缺陷得到了較好的控制，熱軋板經(jīng)酸洗后表面呈銀白色，達(dá)到了預(yù)期的效果，已實(shí)現(xiàn)酸洗板薄材批量穩(wěn)定供貨。

4 結(jié)論

（1）通過優(yōu)化熱軋溫度制度，實(shí)行精軋入口溫度上限管理，在保證軋制穩(wěn)定性及性能的前提下，盡量降低精軋入口溫度，并配合采用高速鋼軋輥及合理分布輥縫冷卻水等，有效杜絕了麻點(diǎn)、鐵皮缺陷的發(fā)生。

（2）通過降低低碳酸洗板用鋼的碳、氮元素含量，均勻帶鋼橫向應(yīng)力分布，并對(duì)酸洗用鋼平整溫度進(jìn)行嚴(yán)格限制，明顯降低了橫折印缺陷發(fā)生率。

（3）通過對(duì)粗軋、精軋機(jī)組進(jìn)行合理的輥型配置，并在軋鋼過程中采用微中浪生產(chǎn)工藝，大大提高了熱軋酸洗板的板形質(zhì)量，改善了帶鋼橫向應(yīng)力分布。

［1］ 胡洪林，馬孝娟.熱軋酸洗板的表面質(zhì)量控制［J］.新疆鋼鐵，2010，114（2）：8-11.