热轧带钢表面横纹缺陷改进

管民凯,杨立庆,饶 静,柳青佳

(安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂, 河南 安阳 455004)

1 热轧带钢表面出现横纹缺陷

安钢1780热连轧机组是一条常规热连轧产线，其主要产品涵盖普碳钢、低合金高强度结构钢、汽车板、管线钢、耐候钢、冷轧用钢、桥梁钢、花纹板等，品种繁多、产品质量较稳定，在国内市场有较高的占有率。

2018年以来，安钢1780 mm热连轧带钢表面出现横纹缺陷，见图1。这种缺陷通常沿带钢表面横向平行分布，有时在一侧，有时在两侧，无手感，但是肉眼可见，纹理明显。该缺陷在普碳钢Q235B等强度较低的薄规格带钢表面较突出，由于用户开平制作面板，喷漆后横纹凸显，影响美观，因此提出质量异议。

2 热轧带钢表面横纹缺陷原因调查及分析

带钢表面横纹缺陷由于从表面上看类似于褶皱，因此被认为是褶皱。实际生产中采取降低终冷温度的方法进行防治，但是效果并不理想：一方面，表面横纹缺陷并没有完全消除，而是时好时坏，反复无常；另一方面，由于终冷温度的降低，层流出水量增大，冷却不均导致的带钢内应力增加，随之带来了严重的板形问题，在薄规格带钢上尤为明显，板形质量异议明显增多。

图1 热轧带钢表面横纹缺陷

分析带钢表面褶皱产生的原因及形态，褶皱是带钢产生屈服滑移后在带钢表面出现的横向纹理。当带钢局部受到超过屈服极限的应力时，就会出现从弹性变形到塑性变形的转变，即带钢所承受的应力超出了其弹性极限范围，因此产生屈服，发生塑性变形，使带钢表面产生不均匀和局部流动，就会出现褶皱。褶皱较轻微时，间距小、数量多、纹理不连贯，无规则分布；褶皱严重时，间距大，数量少、纹理连贯，相互平行，规律性强，分布在整个带钢表面，而且上、下表面纹理对应[1]。

对比带钢表面横纹缺陷形态和褶皱形态，褶皱主要发生在冷加工过程中，在热轧状态中较少出现。褶皱严重时，纹理连贯、相互平行，分布在整个带钢表面，而且上、下表面纹理相对应。针对带钢表面横纹缺陷进行跟踪调查，发现实际生产中带钢表面横纹通常产生在热轧工序，而且缺陷通常只出现在带钢的单面，沿带钢横向分布，有时在一侧，有时在两侧，有时沿通长方向，有时具有一定的周期性，不同钢卷的横纹间距疏密不一。形态上规律性不强，同时从现场生产实际来看，采取降低终冷温度的方法并没有消除该缺陷的产生。查阅文献表明[2-4]：带钢在轧制或平整过程中轧机的振动，或轧辊磨削过程中的振动可能会导致轧辊表面振痕，从而造成带钢表面缺陷。由此推测：带钢表面的横纹缺陷并非带钢屈服产生的褶皱，而有可能是轧辊表面的缺陷，这种缺陷在轧制过程中被复制到带钢表面，从而造成带钢表面缺陷。

根据以上推测，对轧辊表面质量进行进一步跟踪调查，发现以下两个问题，由此印证了这一推测。

(1)新上线轧辊辊面偶有表面横纹现象。由于轧辊表面光洁度较高，一般情况下不易发现，只有在特定角度和光线下才能观察到，见图2。跟踪该轧辊上线使用情况，表面检测仪在线记录的图片显示，带钢表面确实存在横纹，其纹理与轧辊辊面的纹理基本一致，见图3。进一步调查轧辊磨削过程发现，这种缺陷是由于砂轮进给量过大、砂轮转速与轧辊转速设定不匹配等原因产生的。

(2)下线轧辊辊面偶有表面横纹现象，见图4。通过多次跟踪发现，这种横纹在轧制前的轧辊辊面上并未出现，进一步调查发现：由于F7机架入口导卫框架结构不合适，切水板与轧辊表面贴合过紧，轧辊启动转车时与切水板摩擦，导致轧辊产生严重振动，造成辊面横纹。如图5所示，由于切水板与轧辊表面贴合过紧，轧辊转车时与切水板之间巨大的摩擦力导致切水板前端斜面磨损严重。另一方面，由于工作辊冷却水电磁阀响应速度慢，或者电磁阀损坏，无法开启，导致轧辊转车压靠时上、下轧辊间无冷却水，轧辊转动时摩擦力过大造成辊面磨损。

图2 新上线轧辊表面横纹

图3 表面检测仪记录的带钢表面横纹

图4 下线轧辊表面横纹

切水板前端斜面磨损严重(正面)

切水板前端斜面已磨平(侧面)图5 入口导卫框架结构不合适导致切水板磨损

3 改进措施

针对以上发现的问题，采取相应的措施实施改进。

3.1 轧辊磨削产生的辊面横纹的改进

(1)轧辊上磨床之前，应认真检查轧辊表面状况，根据轧辊的材质、使用的不同架次、辊面状况，合理设定磨削工艺。磨削时应避免砂轮进给量过大，尤其是粗磨阶段，严禁因赶进度，采用过大的砂轮进给量，因为过大的砂轮进给量造成的表面横纹在后续磨削过程中很难消除；同时，磨削时应经常观察轧辊表面情况，根据轧辊表面情况，合理调整砂轮转速、轧辊转速，防止砂轮转速与轧辊转速不匹配造成的砂轮打滑现象。发现轧辊辊面有横纹时，应适当降低砂轮转速、轧辊转速，同时减少砂轮进给量，降低车架速度(砂轮横移速度)，采取砂轮小进给量、慢速横移、多趟数的方法进行磨削。

(2)加强现场轧辊磨削人员的培训，让操作工知晓轧辊辊面横纹产生的原因、对带钢成品表面造成的缺陷及影响等，同时学习轧辊表面横纹的辨识方法、轧辊磨削中错误的做法、合理的磨削参数设定方法以避免辊面横纹等。

(3)在轧辊上线前的表面质量检查中，增加对表面横纹缺陷的检查，杜绝表面有横纹的轧辊上线使用。

3.2 轧辊转车产生的辊面横纹的改进

(1)利用检修时间，全面检查工作辊冷却水电磁阀，对不出水或响应速度慢的电磁阀全部予以更换，同时加强电磁阀的日常检查与维护，确保电磁阀工作状态良好；当转车压靠时确有电磁阀不出水或响应速度慢时，及时手动开启工作辊冷却水，保证上、下轧辊辊面充分润滑，减少轧辊间的摩擦。

(2)改进精轧机切水板框架尺寸，调整切水板与轧辊表面贴合角度，减少轧辊启动转车时的轧机振动。改进后，切水板与轧辊表面贴合适宜，切水板前端斜面状态保持良好。见图6。

4 效果

改进后，带钢表面横纹缺陷消除，从根本上解决了带钢表面横纹缺陷的产生，未再出现带钢表面横纹质量异议。同时也纠正了长期以来认为表面横纹缺陷产生原因是褶皱的错误认识。由于先前缺陷产生原因的误判，现场采取降低终冷温度的方法，对薄规格板形影响很大，改进后相应优化了带钢终冷温度，薄规格带钢板形明显改善，板形质量异议大幅降低，效果良好。

切水板前端斜面状态良好(正面)

切水板前端斜面状态良好(侧面)图6 改进后切水板状态良好

5 结论

(1)带钢表面横纹缺陷并非带钢屈服产生的褶皱。

(2)轧辊磨削不良造成的辊面横纹和轧辊转车时产生的辊面横纹是造成带钢表面横纹的主要原因。

(3)合理调整轧辊转速、砂轮转速、砂轮进给量，改善轧辊表面冷却水状况，调整轧辊表面与切水板的接触状况等可以有效改善带钢表面横纹。