熱軋帶鋼表面橫紋缺陷改進

管民凱,楊立慶,饒 靜,柳青佳

(安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠, 河南 安陽 455004)

1 熱軋帶鋼表面出現橫紋缺陷

安鋼1780熱連軋機組是一條常規熱連軋產線，其主要產品涵蓋普碳鋼、低合金高強度結構鋼、汽車板、管線鋼、耐候鋼、冷軋用鋼、橋梁鋼、花紋板等，品種繁多、產品質量較穩定，在國內市場有較高的占有率。

2018年以來，安鋼1780 mm熱連軋帶鋼表面出現橫紋缺陷，見圖1。這種缺陷通常沿帶鋼表面橫向平行分布，有時在一側，有時在兩側，無手感，但是肉眼可見，紋理明顯。該缺陷在普碳鋼Q235B等強度較低的薄規格帶鋼表面較突出，由于用戶開平制作面板，噴漆后橫紋凸顯，影響美觀，因此提出質量異議。

2 熱軋帶鋼表面橫紋缺陷原因調查及分析

帶鋼表面橫紋缺陷由于從表面上看類似于褶皺，因此被認為是褶皺。實際生產中采取降低終冷溫度的方法進行防治，但是效果并不理想：一方面，表面橫紋缺陷并沒有完全消除，而是時好時壞，反復無常；另一方面，由于終冷溫度的降低，層流出水量增大，冷卻不均導致的帶鋼內應力增加，隨之帶來了嚴重的板形問題，在薄規格帶鋼上尤為明顯，板形質量異議明顯增多。

圖1 熱軋帶鋼表面橫紋缺陷

分析帶鋼表面褶皺產生的原因及形態，褶皺是帶鋼產生屈服滑移后在帶鋼表面出現的橫向紋理。當帶鋼局部受到超過屈服極限的應力時，就會出現從彈性變形到塑性變形的轉變，即帶鋼所承受的應力超出了其彈性極限范圍，因此產生屈服，發生塑性變形，使帶鋼表面產生不均勻和局部流動，就會出現褶皺。褶皺較輕微時，間距小、數量多、紋理不連貫，無規則分布；褶皺嚴重時，間距大，數量少、紋理連貫，相互平行，規律性強，分布在整個帶鋼表面，而且上、下表面紋理對應[1]。

對比帶鋼表面橫紋缺陷形態和褶皺形態，褶皺主要發生在冷加工過程中，在熱軋狀態中較少出現。褶皺嚴重時，紋理連貫、相互平行，分布在整個帶鋼表面，而且上、下表面紋理相對應。針對帶鋼表面橫紋缺陷進行跟蹤調查，發現實際生產中帶鋼表面橫紋通常產生在熱軋工序，而且缺陷通常只出現在帶鋼的單面，沿帶鋼橫向分布，有時在一側，有時在兩側，有時沿通長方向，有時具有一定的周期性，不同鋼卷的橫紋間距疏密不一。形態上規律性不強，同時從現場生產實際來看，采取降低終冷溫度的方法并沒有消除該缺陷的產生。查閱文獻表明[2-4]：帶鋼在軋制或平整過程中軋機的振動，或軋輥磨削過程中的振動可能會導致軋輥表面振痕，從而造成帶鋼表面缺陷。由此推測：帶鋼表面的橫紋缺陷并非帶鋼屈服產生的褶皺，而有可能是軋輥表面的缺陷，這種缺陷在軋制過程中被復制到帶鋼表面，從而造成帶鋼表面缺陷。

根據以上推測，對軋輥表面質量進行進一步跟蹤調查，發現以下兩個問題，由此印證了這一推測。

(1)新上線軋輥輥面偶有表面橫紋現象。由于軋輥表面光潔度較高，一般情況下不易發現，只有在特定角度和光線下才能觀察到，見圖2。跟蹤該軋輥上線使用情況，表面檢測儀在線記錄的圖片顯示，帶鋼表面確實存在橫紋，其紋理與軋輥輥面的紋理基本一致，見圖3。進一步調查軋輥磨削過程發現，這種缺陷是由于砂輪進給量過大、砂輪轉速與軋輥轉速設定不匹配等原因產生的。

(2)下線軋輥輥面偶有表面橫紋現象，見圖4。通過多次跟蹤發現，這種橫紋在軋制前的軋輥輥面上并未出現，進一步調查發現：由于F7機架入口導衛框架結構不合適，切水板與軋輥表面貼合過緊，軋輥啟動轉車時與切水板摩擦，導致軋輥產生嚴重振動，造成輥面橫紋。如圖5所示，由于切水板與軋輥表面貼合過緊，軋輥轉車時與切水板之間巨大的摩擦力導致切水板前端斜面磨損嚴重。另一方面，由于工作輥冷卻水電磁閥響應速度慢，或者電磁閥損壞，無法開啟，導致軋輥轉車壓靠時上、下軋輥間無冷卻水，軋輥轉動時摩擦力過大造成輥面磨損。

圖2 新上線軋輥表面橫紋

圖3 表面檢測儀記錄的帶鋼表面橫紋

圖4 下線軋輥表面橫紋

切水板前端斜面磨損嚴重(正面)

切水板前端斜面已磨平(側面)圖5 入口導衛框架結構不合適導致切水板磨損

3 改進措施

針對以上發現的問題，采取相應的措施實施改進。

3.1 軋輥磨削產生的輥面橫紋的改進

(1)軋輥上磨床之前，應認真檢查軋輥表面狀況，根據軋輥的材質、使用的不同架次、輥面狀況，合理設定磨削工藝。磨削時應避免砂輪進給量過大，尤其是粗磨階段，嚴禁因趕進度，采用過大的砂輪進給量，因為過大的砂輪進給量造成的表面橫紋在后續磨削過程中很難消除；同時，磨削時應經常觀察軋輥表面情況，根據軋輥表面情況，合理調整砂輪轉速、軋輥轉速，防止砂輪轉速與軋輥轉速不匹配造成的砂輪打滑現象。發現軋輥輥面有橫紋時，應適當降低砂輪轉速、軋輥轉速，同時減少砂輪進給量，降低車架速度(砂輪橫移速度)，采取砂輪小進給量、慢速橫移、多趟數的方法進行磨削。

(2)加強現場軋輥磨削人員的培訓，讓操作工知曉軋輥輥面橫紋產生的原因、對帶鋼成品表面造成的缺陷及影響等，同時學習軋輥表面橫紋的辨識方法、軋輥磨削中錯誤的做法、合理的磨削參數設定方法以避免輥面橫紋等。

(3)在軋輥上線前的表面質量檢查中，增加對表面橫紋缺陷的檢查，杜絕表面有橫紋的軋輥上線使用。

3.2 軋輥轉車產生的輥面橫紋的改進

(1)利用檢修時間，全面檢查工作輥冷卻水電磁閥，對不出水或響應速度慢的電磁閥全部予以更換，同時加強電磁閥的日常檢查與維護，確保電磁閥工作狀態良好；當轉車壓靠時確有電磁閥不出水或響應速度慢時，及時手動開啟工作輥冷卻水，保證上、下軋輥輥面充分潤滑，減少軋輥間的摩擦。

(2)改進精軋機切水板框架尺寸，調整切水板與軋輥表面貼合角度，減少軋輥啟動轉車時的軋機振動。改進后，切水板與軋輥表面貼合適宜，切水板前端斜面狀態保持良好。見圖6。

4 效果

改進后，帶鋼表面橫紋缺陷消除，從根本上解決了帶鋼表面橫紋缺陷的產生，未再出現帶鋼表面橫紋質量異議。同時也糾正了長期以來認為表面橫紋缺陷產生原因是褶皺的錯誤認識。由于先前缺陷產生原因的誤判，現場采取降低終冷溫度的方法，對薄規格板形影響很大，改進后相應優化了帶鋼終冷溫度，薄規格帶鋼板形明顯改善，板形質量異議大幅降低，效果良好。

切水板前端斜面狀態良好(正面)

切水板前端斜面狀態良好(側面)圖6 改進后切水板狀態良好

5 結論

(1)帶鋼表面橫紋缺陷并非帶鋼屈服產生的褶皺。

(2)軋輥磨削不良造成的輥面橫紋和軋輥轉車時產生的輥面橫紋是造成帶鋼表面橫紋的主要原因。

(3)合理調整軋輥轉速、砂輪轉速、砂輪進給量，改善軋輥表面冷卻水狀況，調整軋輥表面與切水板的接觸狀況等可以有效改善帶鋼表面橫紋。