孫彤彤

（寶鋼股份熱軋廠(chǎng)，上海200941）

1 概述

邊部缺陷是熱連軋常見(jiàn)質(zhì)量缺陷之一，對(duì)熱連軋產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響，在以往認(rèn)識(shí)中，邊部缺陷主要由于來(lái)料質(zhì)量不佳，或者產(chǎn)生于精軋區(qū)域，本文以某熱連軋產(chǎn)線(xiàn)為例，從理論分析、發(fā)生規(guī)律分析、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀(guān)察等角度，闡述了粗軋區(qū)域產(chǎn)生這一缺陷的原因和機(jī)理，并提出了解決該問(wèn)題的方法。

2 熱連軋邊部缺陷概述

邊部缺陷是熱連軋常見(jiàn)的缺陷之一，對(duì)熱軋質(zhì)量控制和生產(chǎn)順行有較大影響。熱連軋邊部缺陷大部分是由于來(lái)料邊部有缺陷或者在精軋區(qū)域軋制過(guò)程中帶鋼邊部和工裝設(shè)備有異常接觸造成。作者通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)粗軋區(qū)域某些異常也會(huì)造成邊部缺陷發(fā)生，而這點(diǎn)往往容易被忽視，通過(guò)一段時(shí)間跟蹤，發(fā)現(xiàn)粗軋區(qū)域產(chǎn)生的邊部缺陷在形貌上有一定規(guī)律，如圖1 所示。

圖1 缺陷形貌

從形貌看，缺陷和由于來(lái)料原因造成的“邊部翹皮”缺陷非常類(lèi)似，帶鋼表面有一個(gè)黑色的圓點(diǎn)，在水印后還有一個(gè)逆軋制方向的小尾巴，在缺陷處有金屬堆積的形貌。對(duì)缺陷出進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)主要成分為鐵和氧，沒(méi)有異物和二次氧化成分。

圖2 缺陷成分分析

該類(lèi)邊部缺陷發(fā)生具有一些共同的規(guī)律，如都成“小蝌蚪”狀，黑點(diǎn)中心有擦傷，且下表也有對(duì)稱(chēng)黑印。上表兩側(cè)全長(zhǎng)零星分布，距帶鋼邊部距離較近。某熱連軋廠(chǎng)對(duì)實(shí)物進(jìn)行取樣，酸洗，發(fā)現(xiàn)帶鋼表面有殘留的黑點(diǎn)，說(shuō)明這個(gè)缺陷不能通過(guò)后續(xù)表面處理去除，對(duì)帶鋼表面質(zhì)量有較大影響。

3 缺陷發(fā)生規(guī)律

如前所述，由于該缺陷和來(lái)料原因造成的“邊部翹皮”缺陷形貌上非常類(lèi)似，因此在很多熱連軋工廠(chǎng)中，很容易將兩種缺陷混淆，這對(duì)缺陷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決是非常不利的。如何通過(guò)缺陷發(fā)生規(guī)律快速分析該缺陷產(chǎn)生區(qū)域就顯得異常重要。通過(guò)對(duì)某熱連軋廠(chǎng)粗軋區(qū)域邊部缺陷發(fā)生規(guī)律的長(zhǎng)期跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)該缺陷在發(fā)生時(shí)間、發(fā)生鋼種等方面具有一定規(guī)律，如隨著粗軋工作輥使用時(shí)間增加，該缺陷發(fā)生率顯著增加，甚至?xí)诠ぷ鬏伿褂媚┢诩斜l(fā)。不同鋼種該缺陷發(fā)生率存在差異，分析屈服強(qiáng)度和缺陷發(fā)生率的關(guān)系，如圖3 所示，將屈服強(qiáng)度由低到高分為7 個(gè)層別，分析每個(gè)層別發(fā)生率，發(fā)現(xiàn)屈服強(qiáng)度和缺陷發(fā)生率成正比，同樣條件下屈服強(qiáng)度越高，該缺陷發(fā)生率越高。

圖3 屈服強(qiáng)度和缺陷發(fā)生對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 缺陷產(chǎn)生機(jī)理分析

粗軋是熱連軋廠(chǎng)中重要工序，其主要作用在于將加熱好的板坯軋制到目標(biāo)中間厚度，以便在后續(xù)精軋工序進(jìn)一步軋制成型，粗軋具有軋制溫度高，變形量大等特點(diǎn)。目前熱連軋產(chǎn)線(xiàn)粗軋一般配置兩臺(tái)水平軋機(jī)及立棍軋機(jī)。如前所述，粗軋區(qū)域產(chǎn)生的邊部缺陷一般發(fā)生在粗軋?jiān)诖周埞ぷ鬏伿褂媚┢?，說(shuō)明粗軋軋輥使用存在密切聯(lián)系。粗軋區(qū)域軋制溫度一般要達(dá)到1000℃，且粗軋工作輥需要在線(xiàn)冷卻，工作輥反復(fù)和高溫軋件和冷卻水接觸，帶鋼表現(xiàn)溫度發(fā)生劇烈變化，由于應(yīng)力以及溫度的交互影響，粗軋工作輥的下機(jī)輥面在后期會(huì)有較為嚴(yán)重的龜裂，造成粗軋工作輥的輥面狀態(tài)顯著惡化。特別是當(dāng)局部存在剝落的時(shí)候，這種龜裂會(huì)使得在粗軋軋制后形成小凸塊。同時(shí)，由于現(xiàn)在熱連軋粗軋機(jī)一套軋輥軋制公里數(shù)逐步延長(zhǎng)，工作輥磨損較以往更加嚴(yán)重，受到工作輥磨損和局部龜裂兩個(gè)主要因素影響，粗軋工作輥表面在使用末期往往劣化比較嚴(yán)重，表現(xiàn)在工作輥表面粗糙，且存在明顯小凸塊。這些小凸塊就造成帶鋼在軋制過(guò)程后帶鋼表面也易形成小“坑洞”，如圖4 所示，某熱連軋工廠(chǎng)粗軋工作輥下機(jī)輥面，輥面粗糙，粗在明顯坑洞。

圖4 粗軋工作輥下機(jī)輥面

粗軋軋輥是和帶鋼直接接觸的，其表面質(zhì)量對(duì)帶鋼表面質(zhì)量有很大影響，過(guò)觀(guān)察某熱連軋廠(chǎng)粗軋后帶鋼表面情況，發(fā)現(xiàn)粗軋軋輥上的小突起，經(jīng)過(guò)軋制后在帶鋼表面就會(huì)形成一些鐵皮堆積。

由于板坯的寬厚比較大，立輥側(cè)壓變形屬高件變形，所以變形主要集中于板寬邊部的局部區(qū)域很難深人到軋件中問(wèn)部分。此時(shí)變形區(qū)內(nèi)存在一個(gè)剛性區(qū)，導(dǎo)致邊部延伸大，中間延伸小，甚至無(wú)延伸。從而也造成軋件側(cè)面隆起而形成雙鼓形即端面呈“狗骨”狀。這種“狗骨”形狀會(huì)造成帶鋼在隨后的水平輥軋制時(shí)邊部變形明顯大于中部變形。同時(shí)，由于帶鋼邊部和中部其輻射溫降存在較大差異，如圖5 所示，利用斷面溫度儀測(cè)量某熱連軋廠(chǎng)粗軋出口帶鋼寬度方向溫度，發(fā)現(xiàn)帶鋼的和邊部溫度差異是比較明顯的，邊部溫度明顯較中部低，這也造成邊部金屬的縱向流動(dòng)比中部顯得更加困難。以上兩個(gè)因素造成粗軋表面形成的突起，在后續(xù)精軋軋制過(guò)程中延伸及彌合性不一致，由于帶鋼邊部的壓下量較大，且溫度比較低，這些坑洞在邊部的鐵皮堆積顯著強(qiáng)于中部，造成邊部容易產(chǎn)生缺陷。

綜上所述，該缺陷的產(chǎn)生機(jī)理可以解釋為：由于粗軋軋輥存在較大的熱應(yīng)力和磨損，在工作輥使用末期，工作輥表面往往存在龜裂，由于粗軋工作輥龜裂的作用，板坯在粗軋軋制后形成一個(gè)個(gè)“凸塊”，這種凸塊在隨后軋制過(guò)程中會(huì)形成鐵皮堆積，特別是帶鋼邊部，由于其溫度較低，而且在立輥側(cè)壓后會(huì)產(chǎn)生狗骨，這種邊部堆積會(huì)更加嚴(yán)重，造成氧化鐵皮集中堆積在帶鋼邊部，由于邊部氧化鐵皮厚度明顯較中部多，在后期除磷中無(wú)法完全消除。所以該缺陷產(chǎn)生有三個(gè)主要因素：

（1）粗軋工作輥存在局部龜裂：造成粗軋軋制后形成“凸塊”。

（2）帶鋼邊部溫度低：加劇邊部金屬流動(dòng)不均勻。

（3）帶鋼邊部產(chǎn)生狗骨：水平輥邊部變形大于中部。

圖5 粗軋帶鋼溫度分布

5 缺陷解決思路

如前所述，粗軋?jiān)斐傻倪叢咳毕葜饕蛟谟诖周埞ぷ鬏伇砻尜|(zhì)量劣化及帶鋼邊部壓下量大，解決該問(wèn)題需從優(yōu)化粗軋工作輥表面質(zhì)量及減少帶鋼邊部壓下等方面考慮。

5.1 優(yōu)化粗軋工作輥表面質(zhì)量：工作輥表面質(zhì)量?jī)?yōu)化是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。粗軋工作輥表面質(zhì)量主要受到軋制工作數(shù)、軋件溫度、軋輥冷卻質(zhì)量等影響，可考慮減少工作輥軋制公里數(shù)，及縮短工作輥使用周期。優(yōu)化軋輥冷卻條件，可增加軋輥冷卻水水量，優(yōu)化軋輥切水板結(jié)構(gòu)，使得冷卻更加均勻。

5.2 減少帶鋼邊部壓下：通過(guò)立輥和水平輥壓下負(fù)荷調(diào)整，或者通過(guò)優(yōu)化立輥輥型，減少帶鋼邊部狗骨形狀，減少帶鋼邊部的壓下量。

某鋼廠(chǎng)通過(guò)以上兩項(xiàng)措施實(shí)施，較好的解決了粗軋?jiān)斐傻膸т撨叢咳毕輪?wèn)題，該缺陷發(fā)生率由5.6‰下降至1.2‰。

6 結(jié)論

6.1 粗軋區(qū)域造成的邊部缺陷對(duì)熱連軋而言是一種新的表面質(zhì)量缺陷，其產(chǎn)生機(jī)理顯著不同于以往對(duì)于表面缺陷的認(rèn)識(shí)。

6.2 粗軋?jiān)斐傻倪叢咳毕莓a(chǎn)生主要是因?yàn)樵谥屋伳┢?，由于軋輥龜裂，粗軋軋后?huì)形成小凸塊，造成隨后軋制時(shí)變形不均勻，再加上帶鋼邊部溫度低，帶鋼邊部的金屬流動(dòng)顯著慢于中部，造成金屬在邊部堆積，在后續(xù)除磷中不能完全去除造成。

6.3 縮短粗軋工作輥更換周期，優(yōu)化工作輥冷卻條件，優(yōu)化立輥和水平輥負(fù)荷，減少邊部壓下量可有效改善該缺陷。