寬厚板鋼板表面劃傷的原因分析及對策

潘喜貴，趙解來

（華菱湘鋼寬厚板廠，湖南湘潭 411101）

0 引言

隨著鋼材產(chǎn)品供大于求狀況的進一步加劇，市場的競爭日趨激烈，客戶對鋼材質(zhì)量的要求也越來越高。對于板材，客戶以前主要關(guān)注的是鋼材的內(nèi)部質(zhì)量，現(xiàn)在對鋼板表面要求也非常苛刻。由外觀質(zhì)量引起的非計劃及質(zhì)量異議逐年遞增，尤其是鋼板的表面劃傷缺陷引起的非計劃及質(zhì)量異議占比較大，因此提高鋼板表面質(zhì)量、尤其是防止劃傷，已成為非常緊迫的問題。

1 鋼板劃傷的主要型式

鋼板表面劃傷指鋼材在軋制、矯直和輸送過程中，被設(shè)備、工具刮出的單條或多條溝痕狀表面缺陷，見圖1。沿縱向或橫向存在于鋼板表面，一般呈直線型，也有的呈曲線型，其長度、寬度、深度各異，肉眼可見底部。劃傷分熱態(tài)劃傷和冷態(tài)劃傷，熱態(tài)劃傷的顏色與鋼板表面顏色基本相同，冷態(tài)劃傷呈金屬色或淺藍色。根據(jù)鋼板劃傷的方向可分為縱向劃傷和橫向劃傷。

2 鋼板劃傷成因分析

2.1 熱態(tài)劃傷

鋼板表面熱態(tài)劃傷指鋼板在高溫狀態(tài)下出現(xiàn)的劃傷，根據(jù)寬厚板生產(chǎn)線流程，一般是指鋼板在軋制區(qū)域即鋼板上冷床之前出現(xiàn)的劃傷，這個溫度一般＞400 ℃。這種高溫下產(chǎn)生的劃傷，劃傷溝痕表面很容易在高溫下迅速氧化，致使劃痕表面的顏色與鋼板表面的顏色基本一致。

鋼板熱態(tài)劃傷主要是在上冷床之前產(chǎn)生，熱態(tài)劃傷也主要跟冷床之前的設(shè)備有關(guān)。冷床之前的設(shè)備主要有加熱爐、高壓水除鱗、軋機、ACC（加速冷卻系統(tǒng)）、熱矯直機、熱噴碼機、熱分切剪、輸送輥道等設(shè)備。可根據(jù)軋制線設(shè)備的運行情況分析劃傷來源。

（1）加熱爐和高壓水除鱗。加熱爐和高壓水除鱗設(shè)備位于軋機之前，也是鋼坯溫度最高的時候，溫度＞1000 ℃，若設(shè)備劃傷鋼板表面，經(jīng)過軋機反復(fù)壓延之后劃痕會消失，因此軋機之前的加熱爐、高壓水除鱗及軋機前的輸送輥道對最終成品鋼板不會造成劃痕影響。

圖1 鋼板表面劃傷

（2）軋機。軋機對熱鋼坯反復(fù)進行壓延，軋機的上、下工作輥直接與壓延鋼板接觸，若工作輥表面存在凸凹點或其他異物，會對鋼板表面造成壓痕與劃傷。

工作輥剝離板與壓延的鋼板距離非常近（40～50 mm），若在裝配過程中沒裝配到位或者在軋制過程中發(fā)生松動，極易造成工作輥剝離板與鋼板表面接觸造成鋼板表面劃傷；另外剝離板與工作輥之間的間隙5～10 mm，若剝離板與工作輥間隙太小甚至接觸造成工作輥表面磨損，同樣會造成鋼板表面劃傷。

軋機的機架輥與前后旋轉(zhuǎn)輥道，該設(shè)備運行環(huán)境非常差，經(jīng)常發(fā)生機架輥卡阻、轉(zhuǎn)鋼輥道卡阻，一旦該部位輥道卡阻，熱態(tài)鋼板一經(jīng)過卡阻的輥道就會對鋼板下表面造成劃傷。

（3）ACC（加速冷卻系統(tǒng)）。ACC 是鋼板加速冷卻系統(tǒng)，對鋼板上、下表面進行噴水，設(shè)備與鋼板表面未直接接觸，因此ACC對最終的成品鋼板不會造成劃痕影響，但該部分輥道卡阻或者護板翹起也會對鋼板下表面造成劃傷。

（4）熱矯直機。熱矯直機與軋機一樣，也是熱矯上、下工作輥與鋼板表面直接接觸，若工作輥表面有凸沿或其他異物會對鋼板造成壓痕劃傷。工作輥由支撐輥支撐，支撐輥卡阻會對工作輥表面造成一圈一圈的凸沿，極易對鋼板表面造成劃痕。

（5）熱噴碼機。熱噴碼機對對鋼板上表面進行噴號，只有噴印箱上的導(dǎo)輪與鋼板直接接觸，噴印箱導(dǎo)輪經(jīng)常在紅熱的鋼板上運行，若運行出現(xiàn)卡阻會對鋼板造成劃傷。

（6）熱分切剪。熱分切剪對長鋼板進行分段剪切，剪切機本身對鋼板表面不會造成劃傷，只要熱分切剪前后輥道不出現(xiàn)卡阻就不會對鋼板造成劃傷。

鋼板在上冷床之前都是順著輥道方向縱向輸送，該區(qū)域的設(shè)備對鋼板表面的劃傷只有縱向劃傷，不存在橫向劃傷，上表面、下表面都有可能造成劃傷。

2.2 冷態(tài)劃傷

冷態(tài)劃傷主要是指鋼板溫度＜400 ℃產(chǎn)生的劃傷，該溫度及溫度迅速降低情況下鋼板表面產(chǎn)生劃傷溝痕表面不會迅速氧化，因此劃痕表面顏色呈金屬色或淺藍色，與鋼板表面正常顏色有明顯區(qū)別。在寬厚板生產(chǎn)流程中一般指鋼板上冷床后精整線產(chǎn)生的劃傷。精整線上主要設(shè)備有冷床、橫移、雙邊剪、定尺剪、冷標(biāo)志機、堆垛機等。可根據(jù)軋制線上設(shè)備的運行情況分析劃傷來源。

（1）冷床。冷床是鋼板精整剪切處理前快速冷卻鋼板的設(shè)備，通過上料小車將鋼板橫向平移到冷床烽火輪上，通過烽火輪的轉(zhuǎn)動及下料小車的平移將鋼板冷卻輸送到橫移設(shè)備前。在此過程中，冷床的上、下料小車與鋼板下表面接觸，同時一起平移，如果平移小車中其中一個不同步或者卡阻晃動，會造成鋼板下表面劃傷。另外烽火輪在鋼板下滾動，出現(xiàn)故障不同步會造成鋼板下表面劃傷。冷床上、下料小車及烽火輪產(chǎn)生的劃傷都是橫向劃傷。

（2）橫移設(shè)備。橫移設(shè)備主要是通過橫移鏈條將鋼板輸送到剪切線，橫移鏈條上有鏈板，鋼板與鏈板接觸，理論上鏈板與鋼板沒有相對運動，若鏈條磨損，鏈板變形，會造成變形鏈板在鋼板下表面劃傷。另外鋼板在鏈條上傳動到邊部擋板位置時，鋼板已靠邊鏈條未及時停下，鏈板會在鋼板下表面造成劃傷。

（3）雙邊剪。雙邊剪對鋼板邊部進行剪切，固定剪與移動剪中間的托輪將鋼板中間托平，鋼板兩邊搭在兩邊的剪刃刀臺上，剪刃刀臺上表面是鋼耐磨板，因上邊剪入口輥道與出口輥道相差6 m，因此鋼板在通過雙邊剪剪切時，邊部很容易在鋼耐磨板上磨損，造成鋼板下表面邊部劃傷。

（4）定尺剪。定尺剪對鋼板進行定尺剪切，在定尺剪入口輥道到定尺剪出口擺動輥道第一根輥子之間的距離為6 m，鋼板剪切后依靠前后的輥子輸送鋼板，中間鋼板下表面會與刀臺鋼耐磨板接觸，鋼耐磨板在鋼板輸送過程中會對下表面造成劃傷。

（5）冷標(biāo)志機。冷標(biāo)志機與熱標(biāo)志機一樣，只有噴印箱導(dǎo)輪與鋼板接觸，導(dǎo)輪是鋼制的，冷標(biāo)志機的噴印箱體較重，鋼板輸送時，導(dǎo)輪很容易對鋼板造成壓痕劃傷。

（6）堆垛機。鋼板在完成標(biāo)識之后，依靠堆垛機將鋼板從輥道上吊至成品庫。堆垛機升降橫梁下裝有若干磁條，磁條通過鏈條與橫梁連接，當(dāng)橫梁下降到鋼板表面吸附鋼板時，下降過程中磁條有一定的晃動，磁條在與鋼板接觸的瞬間，晃動的磁條很容易造成鋼板上表面的劃傷。磁條產(chǎn)生的劃傷有橫向劃傷也有縱向劃傷，一般劃痕較短。

（7）輥道設(shè)備。輥道是輸送鋼板的設(shè)備，若輥子出現(xiàn)卡阻或者輥道護板變形會造成鋼板下表面劃傷。

冷態(tài)劃傷中，冷床設(shè)備、橫移設(shè)備造成的劃傷是橫向劃傷，雙邊剪、定尺剪及輥道等設(shè)備造成的劃傷是縱向劃傷，堆垛機設(shè)備造成的劃傷有橫向劃傷也有縱向劃傷，堆垛機劃傷一般較短。對寬厚板生產(chǎn)線產(chǎn)生劃傷的設(shè)備進行歸納，見表1。2018 年1-12 月鋼板劃傷情況統(tǒng)計見表2

表1 設(shè)備對鋼板表面劃傷型式歸納

表2 2018 年表面劃傷鋼板統(tǒng)計

3 避免鋼板劃傷的對策

分析寬厚板生產(chǎn)線設(shè)備對鋼板表面劃傷壓痕的影響，制定并采取相應(yīng)對策，防止鋼板表面劃傷的出現(xiàn)，尤其是防止批量劃傷鋼板事故的發(fā)生。

3.1 針對熱態(tài)劃傷的對策

（1）軋機工作輥裝配的規(guī)范，在裝配工作輥剝離板時，保證剝離板裝配緊固無松動，檢查剝離板與工作輥表面的間隙，保證間隙5～10 mm，剝離板不要裝配高于輥面，離輥面距離保持40～50 mm。每次換工作輥時，檢查剝離板的狀況是否正常。

（2）軋機機架輥及入出旋轉(zhuǎn)輥道的軸承座做好防水措施，防止軋機水進入軸承影響潤滑造成軸承卡死，另外保證軸承潤滑系統(tǒng)正常。

（3）裝配熱矯直機輥盒支撐時，確保支撐輥所有支撐輥輥面水平，相差≤0.2 mm,支撐輥轉(zhuǎn)動靈活,支撐輥端面與軸承座之間間隙2～3 mm，間隙太大容易掉入氧化渣等異物出現(xiàn)卡阻，間隙太小支撐輥容易與軸承座接觸出現(xiàn)卡阻。另外在裝配時對支撐輥油漆潤滑系統(tǒng)進行試潤滑，確保整個輥盒裝配正常才能上線使用。

（4）熱噴碼機噴號箱導(dǎo)輪的軸承選用高溫軸承，定期檢查導(dǎo)輪是否靈活轉(zhuǎn)動，防止出現(xiàn)卡阻。

（5）為防止鋼板出現(xiàn)批量劃傷，在熱噴碼機后安裝一套鋼板表面檢測裝置（圖2），可在線實時監(jiān)控鋼板表面缺陷。鋼板表面檢測裝置是一種基于機器視覺、采用模塊化設(shè)計的系統(tǒng)。采用CCD 攝像原理，將光源發(fā)出的光照射到生產(chǎn)線上處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的鋼板表面，用CCD 攝像機采集從鋼板表面反射的光，將反射光的強度轉(zhuǎn)化為灰度圖像，從而可以檢測鋼板表面是否存在缺陷。

3.2 針對冷態(tài)劃傷的對策

（1）在冷床上、下料小車車體上包1 mm 厚的銅皮，鋼板只與上、下料小車上的銅皮接觸，即使小車不同步或竄動，銅皮也不會對鋼板下表面造成劃傷。

（2）橫移設(shè)備，逐步更換磨損的橫移鏈條，避免鏈條不同步造成鋼板表面劃傷；另外，在橫移鏈條的出口擋板位置安裝若干檢測光柵，當(dāng)鋼板運行到離擋板300 mm 位置時，光柵檢測到鋼板的邊部，設(shè)計一個合適的鏈條停止運轉(zhuǎn)的延時時間，確保鋼板在未完全靠邊時鏈條停止運轉(zhuǎn)，避免鋼板不動鏈條在鋼板下表面摩擦劃傷。

圖2 軋制線鋼板表面檢測裝置

（3）雙邊剪固定側(cè)與移動側(cè)刀臺耐磨板使用的是65Mn 鋼，雖然耐磨，但鋼與鋼接觸就會產(chǎn)生劃痕，因此需要選擇一種耐磨、耐高溫的材料替代現(xiàn)有的耐磨鋼板。經(jīng)過多次試驗，選用高致密度耐高溫的環(huán)氧聚脂板效果較好，使用后刀臺耐磨板無劃傷鋼板的情況。

（4）定尺剪刀臺耐磨板同樣選擇高致密度耐高溫的環(huán)氧聚脂板替代錳鋼耐磨板。另外由于定尺剪入口輥道與出口輥道相距6 m，中間懸空會加速環(huán)氧聚脂板的磨損，因此在定尺剪入口空擋位置增加2 排橡膠滾輪。

（5）冷標(biāo)志噴印箱體導(dǎo)輪對鋼板的劃痕，由于鋼板到冷標(biāo)志機位置的溫度較低（＜60 ℃），因此可以將導(dǎo)輪材質(zhì)改為高密度尼龍滾輪。

（6）為避免堆跺機磁條對鋼板上表面的滑傷，在每個磁條上包帆布，磁條表面不直接與鋼板接觸，中間帆布不會對鋼板表面造成劃傷。

（7）為監(jiān)控鋼板表面劃傷情況，在標(biāo)志機前輥道下安裝簡易檢測裝置（圖3）。輥道下安裝2 個高清攝像頭對著鋼板下表面照射，另外安裝壓縮空氣管對攝像鏡頭進行吹掃，攝像圖像傳至操作臺電腦上進行監(jiān)控。

圖3 精整線鋼板表面檢測裝置

4 結(jié)語

分析寬厚板生產(chǎn)線上設(shè)備進行情況，找出每臺設(shè)備對鋼板表面可能造成劃傷的原因，結(jié)合劃傷鋼板數(shù)據(jù)統(tǒng)計，制定相應(yīng)的對策。改進方案的實施，使寬厚板生產(chǎn)線上鋼板劃傷情況得到有效控制。