安钢冷硬卷产品质量分析及控制措施

王晶 刘允阳 王伟 戚新军

(安阳钢铁集团有限责任公司)

0 前言

安钢冷轧1550 mm 酸轧机组2014年3月调试出第一卷冷硬产品，目前可生产的产品规格为厚度0．25 mm ～2．0 mm、宽度1000 mm ～1430 mm，最高冲压等级EDDQ，最高强度级别590 MPa。在生产调试过程中，产品质量有所波动，其中，表面缺陷和板形缺陷引起的产品质量波动较为严重。

1 质量问题

1．1 表面缺陷

表面缺陷的类型主要包括夹杂、孔洞、热划伤等，如图1 所示。表面缺陷对后序加工的不良影响主要有以下几种:1)影响最终产品的美观性。用冷轧带钢加工的一些产品，例如汽车外板、家电面板等非常注重外表的美观，如果表面缺陷在后续加工无法掩盖，则直接影响了最终产品的美观，使用户难以接受。2)影响再加工的涂镀性。为了增强带钢的耐腐蚀性和美观性，冷轧带钢表面常常被涂镀各种金属或有机材料，例如镀锌、彩涂、覆膜等。表面缺陷直接影响涂镀性和加工后产品的质量，造成无法加工或产品降级。3)影响再加工的深冲性。表面缺陷在进行深冲、涨缩等后续加工中容易造成开裂、穿孔等，直接造成报废。

图1 产品表面缺陷

1．2 板形缺陷

板形缺陷主要表现为边浪，特别是调试初期出现的整卷通长的碎边浪(如图2 所示)。这个缺陷主要影响下道工序的拉矫和充套。边部延伸大于中间不容易改善拉矫性能，而不均匀的边浪会造成两侧张力差偏大，下道工序充套时带钢容易跑偏。

图2 碎边浪

2 原因分析

2．1 热轧来料有缺陷

夹杂和孔洞等缺陷是热轧原料带来的，在冷轧过程中逐步暴露出来的缺陷。夹杂是带钢表面局部区域存在点状、块状、条状或柳叶状杂质。它是炼钢浇铸时耐火材料或连铸保护渣等进入钢水中，在随后的轧制过程中逐步暴露于带钢表面的缺陷。孔洞主要是由于浇铸过程中铸坯内存在的夹杂、气泡、缩孔等在后续的轧制过程中随着厚度的减薄使带钢局部破裂，或者基体内部的非金属夹杂物由于延伸性较差，在轧制过程中发生开裂，最终在带钢上形成孔洞。

2．2 工艺段参数不合理

工艺段包括拉矫和盐酸酸洗等工序。酸洗缺陷主要表现为欠酸洗和过酸洗。欠酸洗是带钢在经过酸洗后表面仍然存留氧化铁皮，通过白色手套擦拭带钢表面明显可见黑色。过酸洗是带钢表面在酸的过度作用下变成粗糙面的现象。酸洗缺陷主要是由于酸洗时间、酸液的浓度和温度不合理造成的。酸洗时间短、酸液浓度低和温度低会造成欠酸洗，反之则会造成过酸洗。另外，拉矫破鳞的效果差、热轧卷的氧化铁皮过厚也会造成欠酸洗。

2．3 乳化液冷却和润滑效果不良

热划伤表现为带钢表面沿轧制方向无规律出现的局部条状划痕，一般成簇出现，划伤的深度浅，没有明显的手感，宽度一般和发丝相近，它是乳化液冷却和润滑效果不良产生的。换辊后，轧制的前几卷带钢很少出现热划伤，随着轧辊轧制里程的增加热划伤越来越多且越来越严重，特别是压下率较大和轧制速度较快时，热划伤现象更为严重。因为随着压下率和轧制速度增加，普通的油膜分子无法承受高温高压的轧制条件，油膜会迅速变薄或破裂，乳化液的润滑效果变差，轧辊与带钢间的摩擦力增大，产生大量的变形热，轧辊温度上升，又加速了油膜变薄或破裂。如此恶性循环，最终导致轧辊与带钢直接接触，产生热划伤。

2．4 轧机工艺参数不合理

在生产薄规格产品时，压下率分配和机架间张力设定不合理，造成通卷的碎边浪。优化前，5#机架(以下简称S5)的压下率过小，仅为10%左右，4#与5#机架间(以下简称S4 －5)张力为115 MPa，S5 的轧制力反馈值比设定值高25%左右，造成带钢双侧碎边浪产生，增大弯辊力也不能有效改善。

3 控制措施

3．1 严格控制进厂原料质量

夹杂和孔洞等缺陷在前道工序已经产生，这些缺陷具有遗传性，在冷轧过程中无法消除，并且会进一步的暴露，情况严重时会造成断带。因此，必须从源头上控制原料质量。验收原料卷时，在上到步进梁之前对原料缺陷进行判定，热轧带钢表面不应有严重的对带钢表面质量有害的缺陷。若发现不合格的热轧卷，禁止进入生产线。同时，将这些缺陷反馈给上道工序，沟通协调，采取措施，减少热轧卷的相关缺陷。

3．2 优化工艺段参数

若发现欠酸洗缺陷，要适当降低酸洗速度、提高酸液温度和浓度，增大拉矫机的延伸率。对高温卷取的热轧原料，由于氧化铁皮较厚，在酸洗前要提高拉矫机的延伸率和压下量，加强破鳞效果，对酸液温度和酸洗速度也要做适当调整。需要提高轧制速度之前，首先确认酸洗槽内自由酸值情况，必要时将酸液温度适当提高后再进行高速生产，并随时关注带钢表面质量情况。若发现过酸洗缺陷，要适当提高酸洗速度、降低酸液温度和浓度。

3．3 提高并稳定乳化液浓度

生产中若发现带钢有热划伤，首先要把轧机出口速度降至800 m/min 以下，减小热划伤的程度。若热划伤依然存在且有加重的趋势，可采取缩短换辊周期的方法。但是降速和缩短换辊周期会极大地影响轧机的产量，要想从根本上解决问题还需要从乳化液入手。

首先，提高乳化液的浓度。将乳化液的浓度由1．5%提高至2．0%，使进入辊缝的有效油量增加，润滑效果增加，减少油膜破裂，始终保持轧辊和带钢之间有足够的油膜，防止轧辊和带钢直接接触。另外，采取措施稳定乳化液的浓度。加油时一次性不得超过0．2 m3，加水时一次性不得超过5 m3，加油加水要少量多次，确保1#和2#乳化液箱的液位要在(30 ±5)m3，3#箱的液位在(15 ±3)m3，使乳化液浓度稳定，减少乳化液浓度波动造成的热划伤。

3．4 优化轧机工艺参数

针对碎边浪问题，采取了两个步骤进行参数优化:1)增大机架间张力，使S5 轧制力的反馈值接近设定值。由于张力可以显著地减小单位压力，特别是后张力较前张力对减小单位压力的效果更为明显。因此，尝试通过提高S4 －5 张力来减小S5 的轧制力。2)增大S5 压下率，降低带钢进入S5 前的加工硬化程度。

优化方案如下:将S5 的压下率由10%调整为30%，S4 －5 张力由115 MPa 提高至160 MPa。优化后，S5 的轧制力反馈值与设定值基本吻合，碎边浪消失，板形良好。优化前后的工艺参数见表1。

4 实施效果

通过采取上述改进措施，碎边浪现象彻底消失，表面缺陷大幅下降，大大减少了降级品的产生，为安钢冷硬产品投入市场，创造良好的经济效益和市场效益奠定了坚实的基础。

表1 碎边浪优化前后的工艺参数

5 结语

1)夹杂和孔洞等缺陷是原料问题，需要同上道工序做好沟通，减少此类缺陷。

2)要根据原料和生产情况对工艺段参数进行优化调整，这是解决酸洗缺陷的关键。

3)提高并稳定乳化液浓度是解决热划伤的办法。

4)增大S5 压下率和机架间张力可消除碎边浪。

［1］于顺兵，刘澄．冷轧薄带钢缺陷识别与分析手册［M］．北京:化学工业出版社，2012:7 －37．