劉華春,李學(xué)云,陳揚(yáng)藝

(中鋁瑞閩股份有限公司,福建 福州 350015)

鋁合金熱連軋生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng),節(jié)奏快,按照1+3鋁熱連軋?jiān)O(shè)計(jì)能力,年產(chǎn)能高達(dá)40萬t,每天產(chǎn)出約1 500 t。在如此高的產(chǎn)量下,提高鋁合金帶材表面質(zhì)量顯得十分重要。

帶材熱軋道次多,生產(chǎn)線長,且多處于高溫狀態(tài),起皮是困擾提升熱軋帶材表面質(zhì)量的頑疾。起皮缺陷不僅影響熱軋帶材的質(zhì)量,而且容易使冷軋帶材產(chǎn)生輥印、色差等其他質(zhì)量問題,形成批量質(zhì)量事故。因此,在熱軋工序務(wù)必嚴(yán)格控制起皮的產(chǎn)生,提高熱軋帶材質(zhì)量,保障熱軋生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

根據(jù)熱軋帶材起皮缺陷分布規(guī)律,探究其產(chǎn)生的原因,進(jìn)而制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 熱軋帶材上表面起皮

熱軋帶材的上表面,對應(yīng)于鑄錠銑面的第一面及立式推進(jìn)式加熱爐(以下簡稱立推爐)的入口下表面,即熱軋帶材的上表面僅與銑面輥道、立推爐入口輥道、熱軋工作輥上輥接觸。若產(chǎn)生上表面起皮,應(yīng)主要從上述三個方面進(jìn)行排查。

1.1 銑面輥道

一般情況下,銑面輥道的輥?zhàn)觾蛇叢枯亸酱?中部輥徑小,僅鑄錠邊部能與輥道接觸,接觸點(diǎn)通常距邊部15 mm～25 mm,整個鑄錠的重量完全由邊部承受,單位壓力大,當(dāng)輥道表面粘鋁嚴(yán)重時,會刮傷鑄錠表面。由于熱軋一般都具有切邊功能,邊部會被切除,正常情況下不會產(chǎn)生異常。但是,當(dāng)鑄錠出現(xiàn)彎曲,或銑面時鑄錠未對中,就會導(dǎo)致單側(cè)碾壓寬度變寬,切邊后無法完全切除,引起起皮。

該類起皮缺陷控制方法主要從輥道清潔性、鑄錠彎曲、鑄錠對中三大方面考慮。如加強(qiáng)銑面輥道衛(wèi)生清潔,確保輥道表面無明顯粘鋁和異物;優(yōu)化鑄錠平直度,確保鑄錠行走在銑面輥道中央;保證銑面設(shè)備對中能力,避免因設(shè)備問題導(dǎo)致鑄錠中心線偏移。

該類問題一般情況下不易產(chǎn)生,但當(dāng)加熱溫度高,爐氣溫度異常、保溫時間長時,容易導(dǎo)致鑄錠邊部過燒起皮(如圖1所示)[1],這對鑄錠的影響是極大的。要求立推爐的溫度偏差控制在±5 ℃以內(nèi),并保證其設(shè)備穩(wěn)定性。

圖1 邊部過燒起皮

1.2 立推爐進(jìn)料側(cè)輥道

立推爐進(jìn)料時,需要靠天車將鑄錠吊起并落在進(jìn)料側(cè)輥道上,通過輸送鏈條將鑄錠運(yùn)往爐子里加熱,由于存在接觸,且鏈條材質(zhì)為鐵,當(dāng)存在不均勻受力時,鑄錠表面會被損傷而導(dǎo)致起皮。避免該類缺陷的根本辦法是將鐵質(zhì)輸送鏈條墊上橡膠板(如圖2所示),避免鏈條損傷鑄錠表面。另外,保證輥道清潔以及避免入口側(cè)各類螺栓等零部件異常凸起。

1.3 熱軋工作輥

熱軋工作輥輥面存在較嚴(yán)重粘鋁時,容易使軋制帶材壓傷,從而產(chǎn)生周期性缺陷。確認(rèn)工作輥粘鋁后,應(yīng)及時拉輥檢查,發(fā)現(xiàn)異物及時清理或換輥處理。

2 熱軋帶材下表面起皮

帶材下表面與設(shè)備接觸的主要位置為立推爐出料側(cè)、軋機(jī)輥道、精軋張力輥、精軋偏導(dǎo)輥、熱軋工作輥,當(dāng)帶材下表面起皮時應(yīng)當(dāng)優(yōu)先對這些區(qū)域進(jìn)行檢查確認(rèn)。熱軋工作輥產(chǎn)生的起皮周期基本等于工作輥周長,易于判斷,不再贅述。

2.1 立推爐出料側(cè)

立推爐出料側(cè)鑄錠下表面接觸出口對中小車和落錠時承接鑄錠的軋機(jī)輥道[2]。

出口對中小車與鑄錠接觸的零件材質(zhì)與設(shè)備其他部位材質(zhì)不同,需要螺栓對其進(jìn)行緊固。但由于該處溫度高,螺栓常常因急冷急熱而松動。松動的螺栓會凸起,凸起的螺栓直接與鑄錠接觸,導(dǎo)致接觸位置產(chǎn)生起皮。表1為對中小車螺栓松動凸起與起皮占比統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

從表1可以看出,3#爐對中小車螺栓凸起比例最大,其起皮占比也最大。

由于對中小車位置是固定的,當(dāng)出現(xiàn)該類起皮時,起皮缺陷對應(yīng)于鑄錠與對中小車接觸位置(如圖3紅圈位置)。

對中小車產(chǎn)生的起皮,其控制措施為定期檢查出口對中小車情況,一般一個月至少檢查一次,出現(xiàn)松動及時緊固處理,并打磨去掉表面粘鋁。

當(dāng)鑄錠行走到位時,對中小車往下行走,使鑄錠落在輥道中央(圖4)。由于出口對中小車前后各兩個,當(dāng)出現(xiàn)行程不一致時,鑄錠停留位置就會產(chǎn)生差異,從而導(dǎo)致鑄錠落歪。由于此時鑄錠溫度高,鑄錠厚度較厚,鑄錠的重量僅由少數(shù)幾根輥道承受,當(dāng)鑄錠落歪時(圖5),單側(cè)受力極大,從而損傷鑄錠,形成起皮。

圖4 正常落錠

圖5 鑄錠落歪

圖6 起皮處Mg含量

圖7 未起皮處Mg含量

鑄錠落歪的位置基本固定,通過鑄錠長度方向上的規(guī)律性進(jìn)行甄別。這類起皮缺陷一般都分布在鑄錠邊部100 mm以內(nèi)。解決此類起皮的方法:對小車同步性進(jìn)行定期檢測及矯正,出現(xiàn)異常時,單獨(dú)調(diào)整小車行程。

2.2 軋機(jī)輥道

由于熱連軋機(jī)生產(chǎn)線較長,軋機(jī)輥道也較長,因此,軋機(jī)輥道產(chǎn)生的起皮相對難以查找具體位置。輥道一般都是錐形輥道,正常情況下是不容易使帶材起皮,只有在輥道某處粘鋁嚴(yán)重時才容易劃傷鑄錠,從而產(chǎn)生起皮。軋機(jī)輥道粘鋁的根本原因?yàn)?輥道異常轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致輥道與鑄錠產(chǎn)生明顯速差,尤其是輥道無法轉(zhuǎn)動的情況。由于輥道與鑄錠接觸位置相對無法固定,因此,這類起皮主要靠排查輥道表面粘鋁或輥道電機(jī)是否正常工作來確定產(chǎn)生位置。

一般輥道在粗軋機(jī)出入口處容易出現(xiàn)粘鋁。這是因?yàn)閯傞_始軋制時,鑄錠厚度大,單根輥道壓力大,同時,每個道次經(jīng)過出入口時,都有一定的沖擊力,出入口的乳液也使該處設(shè)備更易出現(xiàn)故障。這類起皮缺陷的解決方法主要是控制帶材勾翹頭,避免嚴(yán)重磕碰輥道,并定期對輥道、輥道電機(jī)、輥道軸承座等設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng),出現(xiàn)嚴(yán)重粘鋁時,先停機(jī)整改設(shè)備,使設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),并及時清理輥道粘鋁。

2.3 精軋張力輥和偏導(dǎo)輥[3]

精軋張力輥和偏導(dǎo)輥使帶材產(chǎn)生起皮的原因主要是輥表面有粘鋁或其他異物。因張力輥和偏導(dǎo)輥都在精軋段,帶材未經(jīng)過往返軋制,其產(chǎn)生的缺陷具有一定的周期,可通過產(chǎn)生的周期進(jìn)行確認(rèn)。偏導(dǎo)輥產(chǎn)生的起皮不會焊合,可以觀察發(fā)現(xiàn)。解決該類起皮的方法主要是通過軋制間隙沖洗、刷洗輥面。

3 鑄錠夾渣引發(fā)的起皮

前述熱軋帶材起皮主要指的是熱軋機(jī)列產(chǎn)生的起皮,通過對熱軋機(jī)列的維護(hù)、檢查都能加以防范,但鑄錠質(zhì)量缺陷帶來的熱軋起皮(圖8)是防不勝防。這類起皮分布無規(guī)律。起皮可能上表面,也可能為下表面,可能是某個廠家的鑄錠,也可能每個廠家的鑄錠同時出現(xiàn),可能是頭部,也可能是尾部。

圖8 鑄錠夾渣引發(fā)的起皮

圖6、圖7為5005鋁合金起皮處和未起皮處的Mg含量。由圖6可知,起皮處的Mg含量異常升高。在軋制過程中,出現(xiàn)受力不均,引發(fā)裂紋源與軋機(jī)輥道擦傷后拉長,形成起皮。

對可能引起起皮的鑄錠夾渣、偏析缺陷宜在熔鑄工序加以把控[4]。適當(dāng)增加鑄錠銑面量可以消除這類缺陷。熔鑄工序應(yīng)該從熔體均勻性、熔體凈化、流槽衛(wèi)生清潔等方面進(jìn)行控制。熔體均勻性可通過增加攪拌次數(shù)、增加精煉管移動頻次來提升。熔體凈化不僅要提升添加物料的清潔度,還要加強(qiáng)對熔煉爐、保溫爐的熱清爐,并采用在線多層級的過濾方式[5]。

4 結(jié) 論

鋁合金熱軋帶材起皮主要為上表面起皮和下表面起皮。上表面起皮與立推爐入口側(cè)設(shè)備損傷鑄錠有關(guān),下表面起皮主要與立推爐出口側(cè)設(shè)備、軋機(jī)輥道、張力輥、偏導(dǎo)輥粘鋁有關(guān)。做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、檢查可以防止這類起皮產(chǎn)生。不能忽視的是,鑄錠質(zhì)量問題也會帶來起皮,這需要穩(wěn)定鑄錠質(zhì)量或根據(jù)鑄錠質(zhì)量情況調(diào)整銑面量。