張彥鵬，閆 萍，吳玉霄

（1.河鋼唐鋼不銹鋼有限公司，河北063000；2.河鋼樂(lè)亭鋼鐵有限公司，河北063000）

0 引言

熱軋帶鋼的生產(chǎn)過(guò)程中，翹皮類缺陷是造成產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的主要缺陷之一。翹皮類缺陷形成的原因多種多樣，發(fā)生率較高，且不易控制，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的表面質(zhì)量。通過(guò)對(duì)1 580 mm熱軋生產(chǎn)線發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)翹皮類缺陷總占比17.3%，其中IF鋼產(chǎn)生翹皮類缺陷的比例占總比例的44.7%，情況比較嚴(yán)重。為了降低翹皮缺陷的產(chǎn)生比例，我們結(jié)合1 580 mm熱軋生產(chǎn)線的生產(chǎn)條件和缺陷的特征對(duì)翹皮類缺陷的成因進(jìn)行探究分析，討論可能產(chǎn)生缺陷的幾種因素，為后續(xù)的生產(chǎn)和質(zhì)量分析提供參考。1 580 mm熱軋生產(chǎn)線缺陷占比見(jiàn)圖1，不同鋼種的翹皮缺陷比例見(jiàn)圖2。

1 翹皮缺陷的形貌特征分析

翹皮產(chǎn)生的缺陷大多數(shù)都分布在帶鋼兩側(cè)距離邊部5～40mm處，還有一種是分布在非邊部位置，分布在邊部位置的缺陷形態(tài)也有不同。圖3為幾種典型翹皮缺陷照片。

從圖 2（c）和（d）的翹皮形貌上看到，兩種翹皮均呈長(zhǎng)條狀或者線狀，而且同一卷鋼距邊部的位置相對(duì)固定，翹皮又長(zhǎng)由直，帶鋼熱軋過(guò)程中邊部約束非常明顯，這可能與帶鋼熱軋過(guò)程中邊部立輥側(cè)壓或者設(shè)備剮蹭有一定聯(lián)系，但剮蹭是畢竟是偶發(fā)現(xiàn)象，因此翹皮形貌與熱軋立輥側(cè)壓有很大關(guān)系。兩個(gè)系列鋼種翹皮有普遍性也有特殊性，Ⅰ類邊部缺陷呈現(xiàn)“淺”、“連續(xù)”特點(diǎn)；而Ⅱ類邊部缺陷較深，在翹皮處可以明顯看到有析出相存在；兩類翹皮呈現(xiàn)的形貌不同，從側(cè)面說(shuō)明了邊部翹皮的形成原因也有所區(qū)別。

通過(guò)對(duì)不同位置和形貌的缺陷做能譜分析對(duì)比，大致可以得到兩種不同的結(jié)果，如圖3（a）和（b）是兩種典型的能譜圖，從（a）圖可以看出，缺陷處的成分為O和Fe，證明為鐵的氧化物；（b）圖上顯示的成分除了O和Fe外還有Mg、Ca、Na等，這些成分和連鑄結(jié)晶器的保護(hù)渣的成分相近，由此可以推斷

圖2 某1580熱軋生產(chǎn)線缺陷占比

圖2 不同鋼種的翹皮缺陷比例

圖4 （a）帶鋼邊部缺陷；（b）非邊部缺陷；（c）Ⅰ類邊部缺陷；（d）Ⅱ類邊部缺陷

這類翹皮的產(chǎn)生是由于鑄坯表層在連鑄工序發(fā)生卷渣，在隨后的熱軋工序中受到碾壓形成的。

圖5翹皮缺陷的能譜成分分析結(jié)果

2 缺陷的影響因素及預(yù)防措施

產(chǎn)生翹皮缺陷的原因有很多，有可能是上游煉鋼和連珠工序造成的夾渣、皮下氣泡、坯子角裂等，也有可能是軋制過(guò)程中由于立輥表面粘鋼、側(cè)導(dǎo)板磨損出深溝或者卷箱穩(wěn)定器和層冷輥道粘鋼等因素對(duì)帶鋼造成了剮蹭而導(dǎo)致的。但不同原因造成的翹皮缺陷可以通過(guò)位置、形貌進(jìn)行大致的判斷。

2.1 連鑄工序的影響

（1）通過(guò)圖3（b）可以看出，缺陷處的能譜成分主要是 Ca、Mg、Na、Fe的氧化物，這種缺陷主要產(chǎn)生于連鑄生產(chǎn)工序的夾渣，無(wú)法通過(guò)后續(xù)軋制工藝消除此類翹皮缺陷的產(chǎn)生。因此此類缺陷要從連鑄工序進(jìn)行控制，需要經(jīng)常檢查結(jié)晶器水口情況和連鑄保護(hù)渣的情況，防止因水口的損壞或保護(hù)渣質(zhì)量問(wèn)題造成的卷渣。

（2）因連鑄工藝控制不當(dāng)造成的鑄坯角裂也會(huì)導(dǎo)致板帶鋼翹皮缺陷的產(chǎn)生，這種邊角部裂紋在加熱爐內(nèi)加熱和保溫時(shí)，縫隙中殘留的空氣會(huì)與鋼坯中的Si、Mn、Al等易氧化元素發(fā)生氧化反應(yīng)，因而在氧化鐵皮周圍出現(xiàn)二次氧化現(xiàn)象[1]，產(chǎn)生氧化圓點(diǎn)，若溫度和保溫時(shí)間足夠長(zhǎng)的話，在裂紋附近還會(huì)出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。對(duì)于鑄坯的邊部裂紋可以通過(guò)局部修磨和切除來(lái)避免對(duì)表面質(zhì)量的影響。

值得注意的是，氧化圓點(diǎn)的產(chǎn)生雖然需要較高的溫度，但并不只在煉鋼流程產(chǎn)生，可以通過(guò)氧化圓點(diǎn)的尺寸來(lái)判斷其產(chǎn)生的工序，鑄坯自帶的裂紋在加熱爐內(nèi)長(zhǎng)期加熱保溫產(chǎn)生的氧化圓點(diǎn)尺寸較大，最大可達(dá)10 μm；熱軋工序產(chǎn)生的氧化圓點(diǎn)，由于氧化溫度低、時(shí)間短等因素的影響，最大尺寸僅3～5 μm[2]。

2.2 加熱爐工序的影響

有些鋼種在軋制時(shí)要求開(kāi)軋溫度高、而且要均勻，這就需要提高加加熱爐的燒鋼溫度和延長(zhǎng)加熱時(shí)間，如果操作不當(dāng)，容易造成板坯在高溫區(qū)出現(xiàn)兩端彎曲，嚴(yán)重時(shí)可剮掉固定梁上面的滑塊，脫落滑塊的固定梁會(huì)劃傷后續(xù)板坯表面，造成成品翹皮缺陷。這種翹皮缺陷一般只發(fā)生在帶鋼表面，而且位置偏一側(cè)，可以和爐內(nèi)滑塊掉落位置對(duì)應(yīng)。

如何避免這種翹皮缺陷的發(fā)生，這就需要操作人員根據(jù)加熱爐內(nèi)的步進(jìn)梁的位置，合理確定板坯長(zhǎng)度和布料位置，通過(guò)加強(qiáng)觀察及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)處理問(wèn)題，減少此類皮料剮蹭造成的缺陷。

2.3 軋線設(shè)備的影響

（1）通過(guò)圖3（a）可以看出，缺陷處的能譜成分主要是O、Fe，主要是Fe的氧化產(chǎn)物，這種情況，缺陷主要是在熱軋的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的，多發(fā)生在帶鋼的邊部。常見(jiàn)的對(duì)帶鋼邊部造成影響的設(shè)備主要有飛剪前側(cè)導(dǎo)板、卷箱前側(cè)導(dǎo)板、卷箱穩(wěn)定器、精軋入口側(cè)導(dǎo)板及立輥等。上述設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，若未及時(shí)打磨或更換可能會(huì)造成粘鋼、掛絲，導(dǎo)致帶鋼邊部產(chǎn)生翹皮缺陷。因此要經(jīng)常對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)打磨或更換。

（2）熱軋過(guò)程中，立輥側(cè)壓量同樣對(duì)帶鋼邊部翹皮有嚴(yán)重影響。使用立輥進(jìn)行調(diào)寬時(shí)，由于寬度調(diào)節(jié)量遠(yuǎn)小于板坯寬度，因此變形不可能全部傳遞到板坯的中間位置，就會(huì)形成邊部偏厚的“狗骨頭”形狀，粗軋中間坯邊部產(chǎn)生凸起，凸起部位在冷卻水的沖擊下溫度降低，進(jìn)入低塑性區(qū)，在隨后的軋制時(shí)發(fā)生局部撕裂，表現(xiàn)為線性翹皮。調(diào)寬量較小或較大時(shí)缺陷發(fā)生率都比較低，主要原因是：調(diào)寬量較小時(shí)可以減少邊部凸起量；調(diào)寬量較大時(shí)，變形可進(jìn)一步的傳遞到板坯的中間位置，也可以降低邊部凸起量；而調(diào)寬量在中間某一值時(shí)，缺陷發(fā)生率比較高。調(diào)寬量與翹皮缺陷之間整體趨勢(shì)呈正態(tài)分布[3]。

因此，優(yōu)化立輥側(cè)壓量是解決翹皮問(wèn)題的一個(gè)手段，應(yīng)針對(duì)不同鋼種制作立輥道次壓下量與邊部缺陷等級(jí)曲線，優(yōu)化道次側(cè)壓量負(fù)荷分配，避開(kāi)缺陷多發(fā)區(qū)。

（3）立輥兩側(cè)的對(duì)中度不一致也會(huì)因中心線偏差導(dǎo)致邊部翹皮質(zhì)量缺陷。傳統(tǒng)的立輥標(biāo)定方法是通過(guò)立輥夾持標(biāo)準(zhǔn)寬度板坯來(lái)進(jìn)行標(biāo)定，但無(wú)法確定立輥兩側(cè)的對(duì)中度。為確定立輥的對(duì)中度，可以先使用機(jī)前側(cè)導(dǎo)板夾持糾正板坯歪斜后，將立輥打到一定開(kāi)口度，分別測(cè)量?jī)蓚?cè)立輥輥面距離板坯邊部的最小距離，兩側(cè)測(cè)量值加上標(biāo)準(zhǔn)坯一半寬度作為標(biāo)定值，可提高立輥對(duì)中精度。

2.4 溫度制度的影響

對(duì)出現(xiàn)邊部翹皮的IF鋼的溫度控制進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，當(dāng)粗軋道次的平均溫度控制在1 082℃以上的時(shí)候，可以極大的降低翹皮缺陷的比例。熱軋生產(chǎn)過(guò)程中，邊部散熱快、溫降大，中間坯中心部位的溫度一般要比邊部高100℃左右，高的軋制溫度的主要目的是提高帶鋼邊部溫度。Ti-IF鋼的Ar3點(diǎn)一般為900℃左右[2]，若軋制過(guò)程中邊部溫度低于此溫度，就會(huì)導(dǎo)致邊部提前發(fā)生相變，進(jìn)而導(dǎo)致邊部塑性降低，一旦變形量超出其塑性極限，就會(huì)形成邊部裂紋，這種裂紋會(huì)在隨后的軋制變形過(guò)程中形成翹皮。

提高軋制溫度雖然可以提高板坯塑性，降低軋制力，減少邊部翹皮的產(chǎn)生，但是過(guò)高的溫度會(huì)增加加熱爐的負(fù)擔(dān)，浪費(fèi)燃料、增加燒損，還會(huì)影響帶鋼的機(jī)械性能；若加熱溫度過(guò)高或者保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還有可能會(huì)造成過(guò)熱、過(guò)燒等加熱缺陷，極大的影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此制定合適的溫度制定是提高產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要方法。

（1）板坯的加熱溫度要控制在一定的范圍內(nèi)，在保證邊部溫度的前提下不易過(guò)高，板坯的加熱時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)使奧氏體晶粒粗大，導(dǎo)致帶鋼性能降低；

（2）選擇合理的軋制工藝來(lái)減少邊部的溫降。可以通過(guò)減少粗軋冷卻水的道次、使用熱卷箱、增加保溫罩或者邊部加熱器等設(shè)備來(lái)進(jìn)行控制。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)熱軋板翹皮缺陷的形貌、能譜成分和熱軋線實(shí)際生產(chǎn)狀況的分析，得出以下結(jié)論：

（1）連鑄坯本身的質(zhì)量缺陷，例如夾渣、角裂等，會(huì)導(dǎo)致翹皮的產(chǎn)生，從抽查的連鑄坯形貌上來(lái)看，有些鑄坯確實(shí)存在一些角部裂紋，質(zhì)量的遺傳效應(yīng)不可忽視。

（2）板坯軋制溫度的控制和寬度壓下量對(duì)帶鋼的邊部翹皮缺陷有著重大影響，合理制定相關(guān)的工藝參數(shù)是解決翹皮問(wèn)題的重要手段。

（3）軋區(qū)設(shè)備的狀態(tài)也是翹皮是否產(chǎn)生的關(guān)鍵，加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)與檢查應(yīng)作為減少翹皮缺陷的手段之一。