王 闖，任 超，閆夢(mèng)江

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

1 問(wèn)題的提出

隨著熱軋產(chǎn)品“以熱代冷”制作外觀結(jié)構(gòu)件的廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)熱軋產(chǎn)品表面質(zhì)量提出更高的要求。國(guó)內(nèi)熱軋生產(chǎn)廠為提高產(chǎn)品質(zhì)量，在減少熱軋帶鋼表面缺陷以及預(yù)防缺陷的產(chǎn)生方面進(jìn)行了積極探索。熱軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中精軋區(qū)域所產(chǎn)生的帶鋼絲狀異物壓入缺陷，對(duì)下游工序產(chǎn)生一定影響，特別是用做冷軋向的原料在生產(chǎn)時(shí)可能發(fā)生斷帶事故，在冷軋涂鍍時(shí)會(huì)因異物無(wú)法在酸軋工序消除而產(chǎn)生色差或者凸斑等。據(jù)統(tǒng)計(jì)自2012年以來(lái)八鋼1750熱軋機(jī)組質(zhì)量指標(biāo)中因表面類的缺陷造成產(chǎn)品質(zhì)量封鎖率和廢次降指標(biāo)一直居高不下，其中絲狀異物壓入缺陷占表面類的質(zhì)量缺陷比重高達(dá)50%以上。文章主要介紹了八鋼熱軋廠針對(duì)帶鋼絲狀異物缺陷的分析及解決措施。

2 絲狀異物壓入的形貌及原因分析

為查找出帶鋼絲狀異物缺陷產(chǎn)生的原因，工藝技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工藝通道和軋制工藝進(jìn)行分析，重點(diǎn)跟蹤檢查熱卷箱側(cè)導(dǎo)板、熱卷箱開卷刀、保溫側(cè)導(dǎo)板、飛剪前導(dǎo)輪及精軋區(qū)域側(cè)導(dǎo)板等關(guān)鍵設(shè)備。觀察發(fā)現(xiàn)絲狀異物壓入一般發(fā)生在更換完工作輥后的軋制計(jì)劃前段材質(zhì)較軟的鋼種(例如Q215A、Q235B等)，由燙輥材過(guò)渡到主體材后容易發(fā)生此類缺陷。并且此類缺陷隨機(jī)分布在帶鋼的工作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)，距離帶鋼邊部距離約20～50mm，帶鋼通體都有并且隨機(jī)出現(xiàn)，絲狀物沿帶鋼邊部分布無(wú)規(guī)律，長(zhǎng)度不一。圖1為絲狀異物壓入的表面檢測(cè)儀圖譜。

對(duì)絲狀異物壓入的取樣分析，在缺陷處的截面位置做成金相試樣，分別在拋光態(tài)和經(jīng)硝酸酒精侵蝕后的浸蝕態(tài)進(jìn)行檢測(cè)分析，如圖2所示。缺陷處未見(jiàn)明顯的脫碳現(xiàn)象，裂紋周圍未見(jiàn)二次氧化現(xiàn)象，同時(shí)缺口位置在帶鋼的傳動(dòng)側(cè)和操作測(cè)均有發(fā)生。分析認(rèn)為缺口的產(chǎn)生應(yīng)該是由軋鋼通道上的導(dǎo)板磨損超標(biāo)引起，重點(diǎn)檢查熱卷箱卷形不良開卷跑偏刮擦、精軋機(jī)前的導(dǎo)板、導(dǎo)輪、精軋區(qū)域?qū)О宓?，初步確定絲狀異物壓入是由于軋制缺陷產(chǎn)生。

(a) (b)圖1 絲狀異物壓入的表面檢測(cè)儀圖譜

(a) (b)圖2 缺陷位置浸蝕態(tài)金相組織

通過(guò)表面檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)帶鋼絲狀異物壓入缺陷，因此斷定缺陷發(fā)生區(qū)域在卷曲機(jī)前部，主要集中在精軋區(qū)域。對(duì)熱卷箱、除鱗箱、精軋機(jī)入口和出口刮水板、精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板、所有輥系以及和帶鋼有直接接觸的板道進(jìn)行檢查，最終發(fā)現(xiàn)精軋機(jī)F3、F4入口側(cè)導(dǎo)板襯板磨損嚴(yán)重，襯板底部已經(jīng)出現(xiàn)了結(jié)瘤，在F3精軋機(jī)的側(cè)導(dǎo)板入口處發(fā)現(xiàn)側(cè)導(dǎo)板出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)瘤現(xiàn)象，并在側(cè)導(dǎo)板的底部發(fā)現(xiàn)了遺留的“絲狀物”。初步判斷造成該缺陷的原因?yàn)樵谲堉七^(guò)程中由于帶鋼跑偏，帶鋼邊部與已結(jié)瘤的襯板進(jìn)行刮擦，造成帶鋼邊部的損失被帶入軋機(jī)壓入所致[1]；另一部分帶鋼絲狀物由于重力作用掉落在側(cè)導(dǎo)板底板上，這一判斷在精軋入口處得到了驗(yàn)證。

3 改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)缺陷的原因分析，工藝技術(shù)人員對(duì)設(shè)備清潔、設(shè)備改造、設(shè)備點(diǎn)檢制度進(jìn)行了優(yōu)化并進(jìn)一步完善相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施。

3.1 側(cè)導(dǎo)板襯板材質(zhì)及結(jié)構(gòu)改進(jìn)

查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及和其他熱軋廠進(jìn)行探討交流，國(guó)內(nèi)一些熱軋廠的側(cè)導(dǎo)板襯板采用導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)，而八鋼采用的是直線段和喇叭段的平面襯板結(jié)構(gòu)，換下的襯板會(huì)整體報(bào)廢，而磨損面只占很少一部分，利用率不高。導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于帶鋼和導(dǎo)輪為點(diǎn)接觸的滾動(dòng)摩擦，大大降低了襯板的磨損以及帶鋼邊部的“掉肉”現(xiàn)象。相比之下八鋼目前的襯板結(jié)構(gòu)劣勢(shì)明顯。因此工藝技術(shù)人員從八鋼的實(shí)際情況出發(fā)，決定從結(jié)構(gòu)方面對(duì)襯板進(jìn)行改造，將原來(lái)的襯板改為兩個(gè)小塊襯板，靠近入口一側(cè)的小襯板由于在帶鋼運(yùn)行過(guò)程中與帶鋼不接觸，因此基本不用更換，見(jiàn)圖3，靠近出口一側(cè)的小襯板將正反兩面分別倒角，螺栓孔改造成對(duì)稱沉孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，這樣每塊襯板就可以使用8次。

圖3 精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板原襯板改造方案

同時(shí)從八鋼熱軋廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，重點(diǎn)解決襯板的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)。分析認(rèn)為側(cè)導(dǎo)板結(jié)瘤的原因之一為襯板材質(zhì)不良(材質(zhì)為16Mn)。生產(chǎn)實(shí)踐表明該材質(zhì)側(cè)導(dǎo)板不適用于高溫(≥900℃)、沖擊較大的精軋區(qū)域，為適應(yīng)工況條件應(yīng)采用一種高耐磨、耐沖擊、高強(qiáng)度的復(fù)合材質(zhì)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)跟蹤生產(chǎn)試驗(yàn)，最終確定了一種適合于精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板襯板的一種高耐磨材質(zhì)，由16Mn改為含一定成分Cr合金的耐磨材質(zhì)，要求正反兩面都必須有合金層，合金層深度不小于10mm，改造后的襯板實(shí)物見(jiàn)圖4。

圖4 改造后的精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板襯板

改造后的小襯板可以正、反、上、下顛倒使用，同時(shí)襯板可在操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)同時(shí)使用，使用次數(shù)最多可達(dá)8次。改進(jìn)后襯板相比原來(lái)的更耐磨、壽命更長(zhǎng)、利用率更高。同時(shí)大大改善了側(cè)導(dǎo)板結(jié)瘤情況，降低了帶鋼邊部絲狀異物壓入缺陷，其經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性大大提高。由于襯板結(jié)構(gòu)較以前大大減輕，人工更換更加方便，備件費(fèi)用節(jié)省的同時(shí)也節(jié)省了人力，每月節(jié)省備件費(fèi)用約5萬(wàn)元。

3.2 軋機(jī)間增加逆噴水吹掃裝置

對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，在精軋機(jī)F3-F4、F4-F5、F5-F6之間增設(shè)逆噴水吹掃裝置，在生產(chǎn)過(guò)程中能有效吹掃帶鋼邊部產(chǎn)生的絲狀物，減少異物壓入發(fā)生的概率，如圖5所示。

圖5 精軋機(jī)組逆噴水吹掃裝置

3.3 優(yōu)化精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板開口度

側(cè)導(dǎo)板的作用是將軋件對(duì)中后正確地送入軋機(jī)。側(cè)導(dǎo)板襯板磨損嚴(yán)重的一個(gè)很重要的原因是由于板型不良帶鋼在軋機(jī)內(nèi)的跑偏，由于帶鋼的“蛇游”作用[2]，在高速軋制過(guò)程中帶鋼與襯板發(fā)生摩擦與撕裂，帶鋼損失后造成絲狀物的產(chǎn)生，因此通過(guò)優(yōu)化精軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板開口度并定期對(duì)側(cè)導(dǎo)板進(jìn)行標(biāo)定可減少帶鋼的“蛇游”，并預(yù)防跑偏。表1為優(yōu)化后的側(cè)導(dǎo)板余量以及短行程數(shù)值。

表1 精軋側(cè)導(dǎo)板余量、短行程數(shù)值 mm

考慮到側(cè)導(dǎo)板收緊后帶鋼頭部穿帶時(shí)，易在下游機(jī)架發(fā)生堆鋼事故，因此對(duì)后機(jī)架側(cè)導(dǎo)板的余量適當(dāng)放大。優(yōu)化后的側(cè)導(dǎo)板方案能夠有效利用側(cè)導(dǎo)板的防跑偏功能，不僅能糾偏軋件的跑偏，同時(shí)也能對(duì)帶鋼的頭部側(cè)彎起到一定的改善作用。

3.4 完善板道點(diǎn)檢制度

熱軋帶鋼的表面質(zhì)量與清潔的生產(chǎn)環(huán)境相關(guān)，為保證與帶鋼接觸區(qū)域通道及設(shè)備的清潔，熱軋廠制定了相關(guān)的板道點(diǎn)檢制度，分區(qū)域劃分責(zé)任人，落實(shí)相關(guān)責(zé)任，如表2所示。

表2 精軋區(qū)板道點(diǎn)檢制度

清潔生產(chǎn)具體要求：利用換輥或者檢修停機(jī)時(shí)間對(duì)軋機(jī)進(jìn)行板道點(diǎn)檢并對(duì)側(cè)導(dǎo)板的開口度進(jìn)行測(cè)量，記錄參數(shù)并簽字確認(rèn)；同時(shí)對(duì)軋機(jī)進(jìn)行清灰工作減少設(shè)備上的灰塵，開車裝輥前用軋輥冷卻水對(duì)清理過(guò)的軋機(jī)設(shè)備進(jìn)行不少于3次的沖洗；日常生產(chǎn)過(guò)程中，利用精軋機(jī)換輥時(shí)間打開軋輥冷卻水、帶鋼冷卻水、逆噴水等進(jìn)行沖洗； 同時(shí)在機(jī)架入口處增加吹掃水裝置，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)⒌袈湓趲т撋系漠愇锖丸F皮灰及時(shí)吹掃掉，可大大減少異物壓入帶鋼表面。

4 結(jié)語(yǔ)

八鋼熱軋廠針對(duì)絲狀的異物壓入缺陷，通過(guò)改進(jìn)側(cè)導(dǎo)板襯板材質(zhì)及結(jié)構(gòu)、增加機(jī)架間吹掃水、制定板道點(diǎn)檢制度以及保證清潔生產(chǎn)等措施，帶鋼表面質(zhì)量得到改善。熱軋產(chǎn)品表面質(zhì)量封鎖率由1.1%降低至0.2%，熱軋產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，堅(jiān)持做好軋輥、水、設(shè)備功能精度等相應(yīng)的基礎(chǔ)管理工作至關(guān)重要；要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)以及生產(chǎn)工藝過(guò)程管控；通過(guò)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化來(lái)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)和外部環(huán)境帶來(lái)的改變。

熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因復(fù)雜多變，保證產(chǎn)品質(zhì)量需要全過(guò)程跟蹤管控，并落實(shí)到每一道工序中，做到一貫制質(zhì)量管理，提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也得到客戶的認(rèn)可。