热轧平整线层间挫伤产生原因及控制措施

邹秋兰，金 鹏

（新钢公司卷板厂，江西 新余 338001）

现代科学技术对热轧钢带的薄规格工件需求量比较大，这种工件被广泛地应用在汽车、建筑、压缩机等行业，在这些领域内，用户对热轧钢带板的板形进行研究，发现板形质量的要求正在逐渐提升。在实际生产中，为了能够让热轧钢带板的板形质量更好，更加稳定，需要在热轧平整工序等环节内对板形质量加以改善。为了扩大板形应用的实际程度，需要在热轧平整过程中，为现代板形整合提供更多的冲击方式，生产车间发现，现代热轧平整技术可能给钢板表面带来大量的表面质量缺陷，很多表面缺陷的种类都集中在挫伤缺陷。这样的挫伤对板面质量的影响很大，甚至会在薄规格的板带上出现平整工序的一般性挫伤。为了能够分析钢板的挫伤缺陷，分析其挫伤的原因和在下一步改善中使用的措施，需要能够对现代挫伤缺陷实现更多的思考，并且收集信息，实现现代挫伤问题的改善，并为各个行业的应用提供可行性[1]。

1 平整线工艺流程

图1 热轧平整线工艺流程

2 层间挫伤缺陷的形貌及分布规律

在应用实践中，会有带钢表面出现银白色的刮痕，这种挫伤缺陷的形态常常呈现出簇状、片状等密集分布样式，使用者为了能够搜集针对挫伤缺陷的改进素材，需要观察和分析挫伤的头部部分一般是比较尖锐的，如图2所示，这种尖锐的缺陷一般是由于带卷内部的滑动动作所造成的，在带钢上下表面可能会出现各类钢结构的缺陷，在挫伤缺陷中有很多不同的缺陷规格，有的是薄规格，有的是厚规格。生产和修复过程中的数据统计显示，大部分的挫伤缺陷都是厚度≤3mm的薄规格，厚规格带钢的出现比率较小。这种挫伤缺陷的分布是很有规律的，一般出现于距带钢头、尾100m范围内，如图3所示，一般性挫伤缺陷的出现位置一般在带钢头部的位置，或者带钢尾部的位置等，这两处位置的带钢挫伤会比较严重，如果带钢头部是开卷芯部，那么其被挫伤的情况就会更严重，可见，挫伤缺陷的涵盖范围一般是不均匀的。带钢两侧的边部较近区域反而不会有太多挫伤缺陷，当然，也有一些情况是会在带钢的上下表面出现严重的挫伤缺陷，如图4所示。

图2 头部挫伤示意图

图3 尾部挫伤示意图

图4 中部挫伤示意图

3 挫伤缺陷的原因分析

3.1 挫伤缺陷

挫伤缺陷的作用形态有点类似磨削，在磨削作用机制下，缺陷的挤压啮合状态使得两层带钢出现相互挤压的具体场景，并出现了挤压之后的剪切滑移现象。在滑移中的金属屑现象常常会因为不断刮削和积累越来越多，如果没有及时清理和处置，就会使得挫伤缺陷迅速形成，而且还会因为挫伤缺陷的问题逐渐恶化，使得工件出现了很大的挫伤缺陷[2,3]。

3.2 热轧带钢头、尾部分板形较差

热轧带钢头、尾部分板形会因为滑动有一定的差异，这种层间滑动的现象可能会导致很多钢板和带钢出现滑动不顺畅的问题，滑动的偏移现象导致了局部接触压力的增大，并且给生产和使用带来了问题，压力增大，可能会出现接触压力影响的生产和使用问题，导致部分使用障碍，具体如图5所示。

图5 头尾松卷示意图

3.3 带卷头、尾部分和芯轴扇形块边缘

当带卷各圈的轴圈曲率半径发生突变，可能是由于带卷头和带卷尾部分出现和芯轴扇形块的形态发生了变化。这样的曲率变化存在着层间滑动等问题，如果局部压力过大，挫伤缺陷就会产生，严重的时候还会让带钢头部和尾部出现非常严重的挫伤曲线，导致工件本身受损。

4 预防挫伤

头部挫伤是平整生产线中较为常见的一种表面质量缺陷，它不仅对用户的使用有很大的影响，而且成材率大大降低。应采取以下预防措施，避免平整工序产生缺陷。

4.1 原料方面

当热轧带钢头的位置和尾部位置涉及到平衡力的转换问题，可能会因为工作辊弯辊力本身和平衡力的转换关系，导致不同的板形出现问题。当板形的变形距离过大，出现了板形的严重形变，就会因为这种严重变形导致层间间隙过大，浪形波峰和波谷的位置会比较薄，所以更容易出现挫伤，挫伤缺陷的问题常常会影响带钢板形的进一步优化，当持续优化受到影响，板形的控制和变化功能就会受阻。生产修复者为了能够让板形控制的效果更好，能够在使用平衡力和弯辊力转化的时候，尽量促使各领域接近，并且实现薄规格热轧带钢得以修复，可能使用优化技术，针对薄规格热轧带钢的散卷、扁卷等问题，进行适当的板形控制和卷取张力控制，实现卷取温度等的降低和使用，为了能够抑制卷取温度，实现挫伤的改善。

4.2 平整开卷操作

除板形、卷曲问题可缓解外，其它造成板面不光滑的因素也没有有效的办法加以避免；因此，只能从避免卷曲产生层间滑动方面着手。

4.2.1 上卷操作

钢卷如果出现了松卷等问题，就需要将钢卷放置在开卷机的芯轴位置实现扩张，当操作人员使用手动方式进行开卷机的正转换，就能够当卷轴的芯轴位置出现外圈转动的时候，实行更好的控制方式。为了能够控制卷芯的安全使用，当正转位置到达钢卷外圈的时候应该停止操作，并且自动收取操作芯轴，实现缩回初始位置的操作，利用重复的操作和不停转动，最终用可以实现带钢的层层收紧效果，根据生产和修复经验，芯轴转动的重复一般以3-5次为宜[4]。

4.2.2 张力控制

从一般原则上讲，为了能够使得开卷机的张力和与之匹配的热轧卷取机相互配合，需要能够根据薄规格的松卷过程，实现实际开卷张力的控制。需要控制开卷张力，使其比卷取张力小一些，才能够控制张力的剧烈变化，使其张力的变化趋势被约束。当开卷建张的时候，张力变化更加平缓，促使使用者在一定的张力范围内实现合理张力控制。经过大量的生产实践可以发现，一般的控制时间仅需要2-3秒钟，就可以使得张力从0快速提升到基本设定值。

4.2.3 速度控制

扁平、薄带在开卷速度过快时，会引起开卷张力的剧烈波动，造成卷片出现层间滑移。所以，适当降低平速。

5 应用效果

经过采取相关措施后，薄规格带钢（≤3mm）平整后层间挫伤缺陷明显减少，2020年挫伤缺陷率控制在1%以内，相比2019年挫伤缺陷率降低了6%，有了很大的改进，产品板形取得了很大的提升，如表1。

表1 2019与2020年挫伤率对比表

6 结论

通过控制带钢原料的板形状态以及优化平整操作，抑制开卷时带卷的层间滑动以及平整过程中张力的控制，可以达到消除挫伤缺陷，取得良好的板形效果。