熱軋平整線層間挫傷產生原因及控制措施

鄒秋蘭，金 鵬

（新鋼公司卷板廠，江西 新余 338001）

現代科學技術對熱軋鋼帶的薄規格工件需求量比較大，這種工件被廣泛地應用在汽車、建筑、壓縮機等行業，在這些領域內，用戶對熱軋鋼帶板的板形進行研究，發現板形質量的要求正在逐漸提升。在實際生產中，為了能夠讓熱軋鋼帶板的板形質量更好，更加穩定，需要在熱軋平整工序等環節內對板形質量加以改善。為了擴大板形應用的實際程度，需要在熱軋平整過程中，為現代板形整合提供更多的沖擊方式，生產車間發現，現代熱軋平整技術可能給鋼板表面帶來大量的表面質量缺陷，很多表面缺陷的種類都集中在挫傷缺陷。這樣的挫傷對板面質量的影響很大，甚至會在薄規格的板帶上出現平整工序的一般性挫傷。為了能夠分析鋼板的挫傷缺陷，分析其挫傷的原因和在下一步改善中使用的措施，需要能夠對現代挫傷缺陷實現更多的思考，并且收集信息，實現現代挫傷問題的改善，并為各個行業的應用提供可行性[1]。

1 平整線工藝流程

圖1 熱軋平整線工藝流程

2 層間挫傷缺陷的形貌及分布規律

在應用實踐中，會有帶鋼表面出現銀白色的刮痕，這種挫傷缺陷的形態常常呈現出簇狀、片狀等密集分布樣式，使用者為了能夠搜集針對挫傷缺陷的改進素材，需要觀察和分析挫傷的頭部部分一般是比較尖銳的，如圖2所示，這種尖銳的缺陷一般是由于帶卷內部的滑動動作所造成的，在帶鋼上下表面可能會出現各類鋼結構的缺陷，在挫傷缺陷中有很多不同的缺陷規格，有的是薄規格，有的是厚規格。生產和修復過程中的數據統計顯示，大部分的挫傷缺陷都是厚度≤3mm的薄規格，厚規格帶鋼的出現比率較小。這種挫傷缺陷的分布是很有規律的，一般出現于距帶鋼頭、尾100m范圍內，如圖3所示，一般性挫傷缺陷的出現位置一般在帶鋼頭部的位置，或者帶鋼尾部的位置等，這兩處位置的帶鋼挫傷會比較嚴重，如果帶鋼頭部是開卷芯部，那么其被挫傷的情況就會更嚴重，可見，挫傷缺陷的涵蓋范圍一般是不均勻的。帶鋼兩側的邊部較近區域反而不會有太多挫傷缺陷，當然，也有一些情況是會在帶鋼的上下表面出現嚴重的挫傷缺陷，如圖4所示。

圖2 頭部挫傷示意圖

圖3 尾部挫傷示意圖

圖4 中部挫傷示意圖

3 挫傷缺陷的原因分析

3.1 挫傷缺陷

挫傷缺陷的作用形態有點類似磨削，在磨削作用機制下，缺陷的擠壓嚙合狀態使得兩層帶鋼出現相互擠壓的具體場景，并出現了擠壓之后的剪切滑移現象。在滑移中的金屬屑現象常常會因為不斷刮削和積累越來越多，如果沒有及時清理和處置，就會使得挫傷缺陷迅速形成，而且還會因為挫傷缺陷的問題逐漸惡化，使得工件出現了很大的挫傷缺陷[2,3]。

3.2 熱軋帶鋼頭、尾部分板形較差

熱軋帶鋼頭、尾部分板形會因為滑動有一定的差異，這種層間滑動的現象可能會導致很多鋼板和帶鋼出現滑動不順暢的問題，滑動的偏移現象導致了局部接觸壓力的增大，并且給生產和使用帶來了問題，壓力增大，可能會出現接觸壓力影響的生產和使用問題，導致部分使用障礙，具體如圖5所示。

圖5 頭尾松卷示意圖

3.3 帶卷頭、尾部分和芯軸扇形塊邊緣

當帶卷各圈的軸圈曲率半徑發生突變，可能是由于帶卷頭和帶卷尾部分出現和芯軸扇形塊的形態發生了變化。這樣的曲率變化存在著層間滑動等問題，如果局部壓力過大，挫傷缺陷就會產生，嚴重的時候還會讓帶鋼頭部和尾部出現非常嚴重的挫傷曲線，導致工件本身受損。

4 預防挫傷

頭部挫傷是平整生產線中較為常見的一種表面質量缺陷，它不僅對用戶的使用有很大的影響，而且成材率大大降低。應采取以下預防措施，避免平整工序產生缺陷。

4.1 原料方面

當熱軋帶鋼頭的位置和尾部位置涉及到平衡力的轉換問題，可能會因為工作輥彎輥力本身和平衡力的轉換關系，導致不同的板形出現問題。當板形的變形距離過大，出現了板形的嚴重形變，就會因為這種嚴重變形導致層間間隙過大，浪形波峰和波谷的位置會比較薄，所以更容易出現挫傷，挫傷缺陷的問題常常會影響帶鋼板形的進一步優化，當持續優化受到影響，板形的控制和變化功能就會受阻。生產修復者為了能夠讓板形控制的效果更好，能夠在使用平衡力和彎輥力轉化的時候，盡量促使各領域接近，并且實現薄規格熱軋帶鋼得以修復，可能使用優化技術，針對薄規格熱軋帶鋼的散卷、扁卷等問題，進行適當的板形控制和卷取張力控制，實現卷取溫度等的降低和使用，為了能夠抑制卷取溫度，實現挫傷的改善。

4.2 平整開卷操作

除板形、卷曲問題可緩解外，其它造成板面不光滑的因素也沒有有效的辦法加以避免；因此，只能從避免卷曲產生層間滑動方面著手。

4.2.1 上卷操作

鋼卷如果出現了松卷等問題，就需要將鋼卷放置在開卷機的芯軸位置實現擴張，當操作人員使用手動方式進行開卷機的正轉換，就能夠當卷軸的芯軸位置出現外圈轉動的時候，實行更好的控制方式。為了能夠控制卷芯的安全使用，當正轉位置到達鋼卷外圈的時候應該停止操作，并且自動收取操作芯軸，實現縮回初始位置的操作，利用重復的操作和不停轉動，最終用可以實現帶鋼的層層收緊效果，根據生產和修復經驗，芯軸轉動的重復一般以3-5次為宜[4]。

4.2.2 張力控制

從一般原則上講，為了能夠使得開卷機的張力和與之匹配的熱軋卷取機相互配合，需要能夠根據薄規格的松卷過程，實現實際開卷張力的控制。需要控制開卷張力，使其比卷取張力小一些，才能夠控制張力的劇烈變化，使其張力的變化趨勢被約束。當開卷建張的時候，張力變化更加平緩，促使使用者在一定的張力范圍內實現合理張力控制。經過大量的生產實踐可以發現，一般的控制時間僅需要2-3秒鐘，就可以使得張力從0快速提升到基本設定值。

4.2.3 速度控制

扁平、薄帶在開卷速度過快時，會引起開卷張力的劇烈波動，造成卷片出現層間滑移。所以，適當降低平速。

5 應用效果

經過采取相關措施后，薄規格帶鋼（≤3mm）平整后層間挫傷缺陷明顯減少，2020年挫傷缺陷率控制在1%以內，相比2019年挫傷缺陷率降低了6%，有了很大的改進，產品板形取得了很大的提升，如表1。

表1 2019與2020年挫傷率對比表

6 結論

通過控制帶鋼原料的板形狀態以及優化平整操作，抑制開卷時帶卷的層間滑動以及平整過程中張力的控制，可以達到消除挫傷缺陷，取得良好的板形效果。