热轧带钢表面质量控制措施研究

2019-01-03李堃

中国金属通报 2019年2期

李堃

（唐钢卷板事业部营销服务中心，河北唐山 063000）

热轧带钢是一种半成品，主要用于冷轧、焊管和冷弯型钢等的深加工。不同的深加工工艺对带钢实物质量的要求也不同。如冷弯工艺对带钢的表面划伤和裂纹特别敏感，特别是耐候钢对钢带表面的划伤和裂纹缺陷要求严格；而光亮带对麻面缺陷要求严格。但目前受生产工艺技术、设备装备水平等的限制，钢带表面质量的控制仍是当前带钢行业的面临的一个主要质量难题。随着我国轧钢技术的不断自主研发及应用，国内热轧生产工艺取得明显进展，热轧带钢质量缺陷的相关措施越来越完善。热轧带钢质量要求主要有：一版指标包括平直度、成品规格、尺寸、凸度等所允许的偏差，卷形缺陷包括镰刀弯、塔型、楔型、局部高点等偏差值，带钢内部和表面缺陷要求包括擦划伤、折叠、气泡、夹杂、表面洁净度、铁皮压入、带钢边缘折边破损以及带钢表面辊印压痕等，还有带头带尾精度指标及几何尺寸要求。现结合西生产实际，对几种常见影响热轧带钢表面质量的缺陷（产生的原因进行了分析，并提出了相应的控制方法。

1 几种常见影响热轧带钢表面质量的缺陷及控制方法

（1）麻面

产生的原因：①氧化铁皮压入。由于在轧制过程中，轧件表面的氧化铁皮去除不干净，在后面的轧制过程中，造成氧化铁皮压入；②轧辊的轧制量过多，特别是成品架轧辊轧钢量过多，表面磨损严重；③轧辊冷却水管理不善或者冷却方法不当，造成轧辊表面粗糙；④轧辊材质软，组织不均匀。

控制方法如下：①控制钢中的含硅量和增加除磷设备，多点除磷，将轧件表面的氧化铁皮去除干净。如果钢坯中硅含量较高，在热轧带钢中容易产生难以去除的氧化铁皮。因为在钢坯的加热过程中，Si和Fe容易在氧化铁皮与钢基间生成层状的Fe2SiO4（硅酸亚铁），而Fe2SiO4的凝固温度为1170摄氏度，在热轧除鳞时界面温度使Fe2SiO4由液相还原成固相，形成熔融状态后便会以楔形侵入氧化铁皮与钢基中，导致氧化铁皮的剥离性不好，要除掉这种氧化铁皮，需要30～40MPa的压力，而目前的除磷设备，工作压力大多只有20MPa左右，不能达到此要求。因此氧化铁皮容易残留下来，致使除鳞不彻底。为此，控制钢中硅的化学成分，尽可能采用低Si钢（≤0.05%）生产光亮带，这样在钢坯加热过程中形成的氧化铁皮就相对易去除。②根据轧辊表面磨损情况，掌握其使用规律，制定出合适的每台机组轧辊的单次上机轧制产量。③改善轧辊冷却水的水量、水压和冷却方法，使轧辊得到比较好的冷却效果，从而使轧辊表面磨损及轧辊辊身热气膨胀均匀。④选择合适材质的轧辊，特别是要求轧辊表面组织均匀，尽可能地避免使用靠增加碳化物的含量来增加轧辊辊身硬度的轧辊。

（2）表面裂纹

产生的原因：①来自连铸坯表面缺陷的遗传。钢在浇注时速度太快，浇注温度太高，或冷却速度不当，使钢在凝固和冷却过程中产生热应力和组织应力而在连铸坯的角部、侧面产生裂纹。这种裂纹，如果深度不大，在轧制时随着轧件的延伸会逐渐变细而消失，但如果太深，则经轧制过难以消除，就必须在钢坯入炉加热前进行清理。此外，如果钢坯存在表面夹杂、气孔、接痕等缺陷，也会使钢坯经轧制后在钢带表面产生裂纹。②轧制时诸如划伤、划痕、鳞层（铁皮压入）以及冷却不当造成的应力集中引起的。③此外，钢中游离氮的存在，会促进裂纹的扩展，以致断裂。

控制方法：①恰当控制钢的浇注速度、温度和冷却速度等条件，避免钢坯产生表面裂纹、夹杂、气孔、接痕等缺陷，对已产生较深表面裂纹、气孔和夹杂的钢坯，必须进行表面修磨；有接痕的钢坯加热时，接痕处很容易氧化，轧制时易从接痕处断裂，并容易造成设备事故，所以接痕现象严重的钢坯，最好不要入炉加热轧制。②由调整加热炉气氛、降低加热温度和缩短加热时间，以及改进粗轧机组的孔型来解决。应力集中多数是由于精轧机组轧辊冷却水不当引起的，轧后的控冷过激是一重要因素，经验表明，规定一个终止冷却的温度是很好的办法，以消除钢中的热应力和相变应力。③在冶炼过程中，恰当控制钢中的氮含量。

（3）压痕

产生原因：①由于成品机架轧辊或夹送辊冷却不当，造成其表面结瘤，从而造成产品表面上呈现周期性压痕。②成品机架的轧辊有表面裂纹或掉块也会造成产品表面上呈现周期性压痕。

控制方法：①调整好轧辊或夹送辊的冷却水，使其与轧件的整个接触面冷却均匀，避免轧辊或夹送辊产生表面裂纹或结瘤。②轧辊或夹送辊表面材质一定要均匀，并严格控制各类夹杂物。有此类缺陷的轧辊或夹送辊尽可能地不要上轧线投入生产。

（4）划伤

产生原因：①成品机架出口压板与轧件接触处有尖锐棱角。②立式卷取系统中，导槽、平板运输链或助卷辊与轧件接触处有尖锐棱角。③卧式卷取系统中，不转的输送辊道也会造成轧件表面划伤。

控制方法：①消除各类与轧件接触处的尖锐棱角。②在各类易产生划伤的导槽进出口处安装自由导辊，避免轧件与导槽进出口的尖锐棱角处接触。③及时更换不转的输送辊道和助卷辊。

（5）氧化铁皮压入的原因分析及解决方法

产生的原因：一次氧化铁皮压入产生的原因：一次氧化铁皮是加热炉内形成的，轧制后的热轧板上主要显现为大块斑痕和带状条纹形式或者锯齿状水滴不规则地分布在带钢上。因为一次氧化铁皮主要成分是Fe3O4，所以一次氧化铁皮压入一般呈现为暗红色，一次氧化铁皮在轧件进入粗轧机前若不能够彻底清除，冷却后的硬度将大于热坯硬度，轧制时将被压入板坯表面并形成质量缺陷。二次氧化铁皮压入产生的原因;二次氧化铁皮在板坯第一次除鳞后，高温轧件和空气、水发生接触再次形成的氧化铁皮。其厚度和板坯的化学成分、氧化时间、温度有关。二次氧化铁皮所引起的表面缺陷在终轧后钢板上一般会呈现为波纹图案、光滑的水滴、轻度锯齿状形的水滴、流线型微粒或者平滑的污斑区域。

解决方法：避免一次氧化铁皮的压入，①首先要在炉内加热期间，控制在炉时长和加热温度，防止出现过烧、过热等缺陷，降低炉内氧化气氛，确保为微氧化环境;实现加热炉的分段加热，缩短板坯均热段的停留时间，使炉生一次氧化铁皮更易在除鳞机处清除完全。②控制好炉后除鳞机处板坯的运行速度，以确保足够的除鳞时间。③严控出钢的节奏，杜绝两点除鳞。控制二次氧化铁皮压入最有效的方法就是缩短精轧轧制时间，即减少高温轧件和空气的接触，进而控制二次氧化铁皮厚度和铁皮生成量。

（6）带钢厚度超标原因及解决方法

带钢厚度不均，分横向厚度不均及纵向厚度不均，实际生产的过程中，因操作不当等各种原因，两种情况都会发生。轧辊磨损严重，轧辊的工作表面因受到较高的温度或较大的轧制压力，极易磨损，造成辊缝的变化，进而影响带钢的厚度。当轧辊的磨损出现非对称、不均匀等情况时，往往会产生板厚不均的现象。所以要及时掌握轧辊的磨损情况，以避免带钢厚度不均。轧辊的车削精度差，轧辊加工质量差时，易产生锥度及椭圆度不合，造成轧辊的实际辊缝发生周期性的变化，进而使带钢的厚度呈周期性变化，最终引起厚度超标。所以必须对轧辊的加工精度严格控制。压下量过大，机架压下量过大，尤其是成品机架压下量过大时，带钢厚度会因钢温变化而急剧波动，难以控制。通过对带钢生产过程中引起同条宽度差超标、带钢宽度尺寸波动、轧件翘头、镰刀弯和带钢浪形、厚度尺寸波动的原因分析，提出了解决措施，对指导生产有一定的实际意义。生产实践表明，这些理论及方法在降低生产成本，提高产品质量等方面，取得了较为明显的经济效益。