熱軋帶鋼質量缺陷及技術提升

葛亞東

摘 要：近些年，隨著我國軋鋼技術及工藝的不斷自主研發及應用，國內熱軋生產工藝已取得突破性發展，熱軋帶鋼質量缺陷的原因分析更加精確，相關措施也越來越完善。然而在實際生產過程中，成品質量還是不能完全達到理想標準。這就要求我們對常見的熱軋帶鋼質量缺陷采取有效的控制措施，采用分類分析的方法，制定出系統的控制方案。對缺陷的分類差別，可實現缺陷的快速分析，及時更好地控制帶鋼質量。

關鍵詞：熱軋帶鋼；質量；提升；鐮刀彎缺陷

中圖分類號：TM275 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0078-02

隨著我國軋鋼技術的不斷自主研發及應用，國內熱軋生產工藝取得明顯進展，熱軋帶鋼質量缺陷的相關措施越來越完善。熱軋帶鋼質量要求主要有：一版指標包括平直度、成品規格、尺寸、凸度等所允許的偏差，卷形缺陷包括鐮刀彎、塔型、楔型、局部高點等偏差值，帶鋼內部和表面缺陷要求包括擦劃傷、折疊、氣泡、夾雜、表面潔凈度、鐵皮壓入、帶鋼邊緣折邊破損以及帶鋼表面輥印壓痕等，還有帶頭帶尾精度指標及幾何尺寸要求。

1 幾種常見影響熱軋窄帶鋼表面質量的缺陷及控制方法

首先，麻面。產生的原因：（1）氧化鐵皮壓入。由于在軋制過程中，軋件表面的氧化鐵皮去除不干凈，在后面的軋制過程中，造成氧化鐵皮壓入；（2）軋輥的軋制量過多，特別是成品架軋輥軋鋼量過多，表面磨損嚴重；（3）軋輥冷卻水管理不善或者冷卻方法不當，造成軋輥表面粗糙；（4）軋輥材質軟，組織不均勻。

控制方法如下：（1）控制鋼中的含硅量和增加除磷設備，多點除磷，將軋件表面的氧化鐵皮去除干凈；（2）根據軋輥表面磨損情況，掌握其使用規律，制定出合適的每臺機組軋輥的單次上機軋制產量；（3）改善軋輥冷卻水的水量、水壓和冷卻方法，使軋輥得到比較好的冷卻效果，從而使軋輥表面磨損及軋輥輥身熱氣膨脹均勻；（4）選擇合適材質的軋輥，特別是要求軋輥表面組織均勻，盡可能地避免使用靠增加碳化物的含量來增加軋輥輥身硬度的軋輥。

其次，表面裂紋。產生的原因：（1）來自連鑄坯表面缺陷的遺傳。鋼在澆注時速度太快，澆注溫度太高，或冷卻速度不當，使鋼在凝固和冷卻過程中產生熱應力和組織應力而在連鑄坯的角部、側面產生裂紋。這種裂紋，如果深度不大，在軋制時隨著軋件的延伸會逐漸變細而消失，但如果太深，則經軋制過難以消除，就必須在鋼坯入爐加熱前進行清理。此外，如果鋼坯存在表面夾雜、氣孔、接痕等缺陷，也會使鋼坯經軋制后在鋼帶表面產生裂紋。（2）軋制時諸如劃傷、劃痕、鱗層（鐵皮壓入）以及冷卻不當造成的應力集中引起的。（3）此外，鋼中游離氮的存在，會促進裂紋的擴展，以致斷裂。

控制方法：（1）恰當控制鋼的澆注速度、溫度和冷卻速度等條件，避免鋼坯產生表面裂紋、夾雜、氣孔、接痕等缺陷，對已產生較深表面裂紋、氣孔和夾雜的鋼坯，必須進行表面修磨；有接痕的鋼坯加熱時，接痕處很容易氧化，軋制時易從接痕處斷裂，并容易造成設備事故，所以接痕現象嚴重的鋼坯，最好不要入爐加熱軋制。（2）由調整加熱爐氣氛、降低加熱溫度和縮短加熱時間，以及改進粗軋機組的孔型來解決。應力集中多數是由于精軋機組軋輥冷卻水不當引起的，軋后的控冷過激是一重要因素，經驗表明，規定一個終止冷卻的溫度是很好的辦法，以消除鋼中的熱應力和相變應力。（3）在冶煉過程中，恰當控制鋼中的氮含量。

第三，壓痕。產生原因：（1）由于成品機架軋輥或夾送輥冷卻不當，造成其表面結瘤，從而造成產品表面上呈現周期性壓痕。（2）成品機架的軋輥有表面裂紋或掉塊也會造成產品表面上呈現周期性壓痕。

第四，控制方法：（1）調整好軋輥或夾送輥的冷卻水，使其與軋件的整個接觸面冷卻均勻，避免軋輥或夾送輥產生表面裂紋或結瘤。（2）軋輥或夾送輥表面材質一定要均勻，并嚴格控制各類夾雜物。有此類缺陷的軋輥或夾送輥盡可能地不要上軋線投入生產。

2 鐮刀彎缺陷的原因分析及控制措施

2.1 鐮刀彎的產生原因

首先，鐮刀彎的產生原因。鐮刀彎是熱軋帶鋼最為常見的質量缺陷之一，常會造成下游用戶的生產跑偏、刮鋼、焊接困難等生產缺陷。熱軋卷的生產過程中，現場的各種因素均有可能對帶鋼軋制的工藝參數產生影響：環境因素如帶鋼的冷卻不均可使板坯兩側在冷卻后產生溫度差；原料因素如原料的坯厚在橫向上存在差異；常見的設備原因如驅動側與操作側的機架剛度差異較大，造成板坯進入軋輥后向一側跑偏，偏離中心線；自動化控制因素如給定參數或控制系統的不當，使得板坯軋制成型后帶鋼橫截面出現楔形缺陷。上述這些因素均會使板坯在軋制時輥系及兩側的受力存在差異和不對稱，造成軋輥傾斜，板形尺寸精度發生變化，從而帶鋼出現鐮刀彎。產生鐮刀彎常見的因素如下：

（1）溫度因素：板坯在加熱爐加熱時，板坯橫向受熱差異，即驅動側和操作側存在溫差；軋制過程中軋輥冷卻水的兩側分布差異，使軋輥本體驅動側和操作側溫差相對較大；工作輥刮水板存在漏水情況，使設備和板坯兩側出現溫差情況。

（2）楔形量的影響：因來料厚度不均勻或操作側及傳動側的軋機模數不同，軋制過程中控制系統的不同步，軋機調平的影響等，造成操作側及傳動側厚度的不同，進而出現楔形。

（3）偏移軋制中心線的影響：板坯軋制時，因為各種因素造成板坯偏離中心線，使兩側的軋制力不均勻，造成帶鋼出口的厚度出現波動，最終形成鐮刀彎。

2.2 解決方法

（1）加熱工藝方面：應嚴格按照加熱工藝和保溫制度執行并確保所有軋件的出爐溫度均勻，橫向及縱向溫差需控制在±20℃的范圍之內。尤其值得注意的是，加熱爐出鋼位的板坯，因為其一側靠近爐門，所以極易在該側形成溫降。之后軋制過程中會因兩側溫差大而形成鐮刀彎缺陷，嚴重時甚至會直接導致堆鋼事故。依據此種情況，生產過程中，可將板坯在爐門前停留的時間，嚴格控制在5分鐘之內。如果遇停軋時間較長或者冷坯加熱等情況，則需要在此處留出空位，以防止此類現象的發生。除此之外，維護好爐門密封、精確控制爐壓等，都能有效地緩解板坯溫度不均勻的現象。

（2）軋機設備方面：第一點對于牌坊襯板、軋輥軸承座襯板、平衡塊基面等容易產生磨損的部件，應進行精密點檢并及時建檔跟蹤，如若發現問題要及時進行修磨或者更換。依次減小設備的精度誤差，避免出現軋輥的異常交叉情況，造成帶鋼軋制過程中鐮刀彎狀況的發生。第二點嚴格執行定期更換工作輥的制度，嚴緊超負荷或者超期限使用工作輥。對于磨輥的精度和磨損情況要定期進行認真檢查，按修磨技術的標準定期進行維修。第三點確保冷卻水管和噴嘴無缺少、堵塞、散射、斜射，且水量充足均勻，防止軋輥非對稱熱凸度產生。第四點是要及時處理刮水板漏水問題。特別是在精軋部分，隨著軋件厚度越來越薄，刮水板漏水造成的軋件橫向溫差會更明顯，也更容易形成鐮刀彎。而且此時軋件已經屬于軋制后期，一旦鐮刀彎出現，調整糾正的空間已相當有限，往往會影響最終成品質量。

3 氧化鐵皮壓入的原因分析及解決方法

3.1 氧化鐵皮壓入產生的原因

一次氧化鐵皮壓入產生的原因：一次氧化鐵皮是加熱爐內形成的，軋制后的熱軋板上主要顯現為大塊斑痕和帶狀條紋形式或者鋸齒狀水滴不規則地分布在帶鋼上。因為一次氧化鐵皮主要成分是Fe3O4，所以一次氧化鐵皮壓入一般呈現為暗紅色，一次氧化鐵皮在軋件進入粗軋機前若不能夠徹底清除，冷卻后的硬度將大于熱坯硬度，軋制時將被壓入板坯表面并形成質量缺陷。二次氧化鐵皮壓入產生的原因；二次氧化鐵皮在板坯第一次除鱗后，高溫軋件和空氣、水發生接觸再次形成的氧化鐵皮。其厚度和板坯的化學成分、氧化時間、溫度有關。二次氧化鐵皮所引起的表面缺陷在終軋后鋼板上一般會呈現為波紋圖案、光滑的水滴、輕度鋸齒狀形的水滴、流線型微?；蛘咂交奈郯邊^域。

3.2 解決方法

避免一次氧化鐵皮的壓入，（1）首先要在爐內加熱期間，控制在爐時長和加熱溫度，防止出現過燒、過熱等缺陷，降低爐內氧化氣氛，確保為微氧化環境；實現加熱爐的分段加熱，縮短板坯均熱段的停留時間，使爐生一次氧化鐵皮更易在除鱗機處清除完全。（2）控制好爐后除鱗機處板坯的運行速度，以確保足夠的除鱗時間。（3）嚴控出鋼的節奏，杜絕兩點除鱗。控制二次氧化鐵皮壓入最有效的方法就是縮短精軋軋制時間，即減少高溫軋件和空氣的接觸，進而控制二次氧化鐵皮厚度和鐵皮生成量。

4 帶鋼厚度超標原因及解決方法

帶鋼厚度不均，分橫向厚度不均及縱向厚度不均，實際生產的過程中，因操作不當等各種原因，兩種情況都會發生。軋輥磨損嚴重，軋輥的工作表面因受到較高的溫度或較大的軋制壓力，極易磨損，造成輥縫的變化，進而影響帶鋼的厚度。當軋輥的磨損出現非對稱、不均勻等情況時，往往會產生板厚不均的現象。所以要及時掌握軋輥的磨損情況，以避免帶鋼厚度不均。軋輥的車削精度差，軋輥加工質量差時，易產生錐度及橢圓度不合，造成軋輥的實際輥縫發生周期性的變化，進而使帶鋼的厚度呈周期性變化，最終引起厚度超標。所以必須對軋輥的加工精度嚴格控制。壓下量過大，機架壓下量過大，尤其是成品機架壓下量過大時，帶鋼厚度會因鋼溫變化而急劇波動，難以控制。通過對帶鋼生產過程中引起同條寬度差超標、帶鋼寬度尺寸波動、軋件翹頭、鐮刀彎和帶鋼浪形、厚度尺寸波動的原因分析，提出了解決措施，對指導生產有一定的實際意義。生產實踐表明，這些理論及方法在降低生產成本，提高產品質量等方面，取得了較為明顯的經濟效益。

5 結語

隨著鋼鐵行業競爭的加劇，如何節約成本，減少原料引起的生產質量問題，提高生產效率，成為一個重要深題。通過對熱軋板帶軋機軋鋼過程中出現的一系列常見的質量問題進行分析，發現原因，提出解決問題的有效措施和辦法，對提高熱軋帶鋼產品質量，提高生產效率，降低成本有重要的意義。

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