帶鋼表面異物壓入缺陷分析與改進

郭 強，李 鋒

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271100）

1 前 言

爐卷軋制與連軋軋制相比，在幾何尺寸、板形、物理性能及表面質量控制方面均存在工藝特性的弊端，隨著AGC、AWC、WRB、CTC及板形自動控制等新軋鋼工藝技術的應用，其幾何尺寸、板形及物理性能均得到有效控制，但帶鋼表面質量控制尚無有效的控制手段。泰鋼不銹鋼軋鋼廠1 800 mm爐卷線2013年升級改造后，帶鋼的寬厚度尺寸、板形及物理性能有較大改善，但表面質量控制存在一些問題，特別是異物壓入缺陷，因生產過程中不易發現，易形成批量質量事故，不但影響經濟效益，而且損害產品質量形象，成為制約品質提升及經濟效益的重要瓶頸。

2 異物壓入缺陷分析

2.1 卷取爐上爐殼爐襯材料影響

原設計卷取爐上爐殼爐頂材料為陶瓷纖維模塊，該材料耐熱溫度為1 150℃，由于不銹鋼軋制中的溫降是普碳鋼2倍，不銹鋼生產時卷取爐溫度按上限1 100～1 150℃控制，以更好地實現保溫補熱，便于軋制。由于該溫度已達到了陶瓷纖維模塊的耐熱溫度，導致纖維模塊出現軟化現象，卷軋時隨卷取爐的振動，軟化后的部分陶瓷纖維脫落，落在卷軋過程中的帶鋼上，經軋制形成陶瓷纖維壓入缺陷。此缺陷大小不一，分布無規律性，色澤發白，從熱軋黑皮卷上比較容易發現，如圖1所示。

2.2 卷取爐卷筒結瘤影響

爐卷軋制帶鋼在卷取爐內產生高溫氧化，而帶鋼頭尾部分別與出入口卷筒表面接觸，導致卷筒表面產生氧化鐵皮粘結，同時卷筒在高溫卷取爐內作業表面產生碳化，二者的影響導致卷筒長時間使用而形成表面結瘤。根據這一現象分析，卷軋速度越慢、爐溫越高、易生成氧化鐵皮的鋼種卷軋量越多，卷筒表面結瘤現象越嚴重。一旦卷筒表面生成結瘤，而帶鋼頭尾部又與卷筒接觸，部分結瘤會粘在帶鋼頭尾部，經軋制形成結瘤壓入缺陷。該缺陷分布在帶鋼頭尾部，隨帶鋼厚度的不同其長度不同，一般距帶鋼頭尾部20 m，如圖2所示。

圖1 纖維模塊壓入缺陷

圖2 卷筒結瘤壓入缺陷

2.3 卷取爐升、降溫工藝影響

原設計卷取爐上下爐殼兩側爐墻均為澆注爐墻，由于卷取爐升降溫曲線設計不合理或執行不嚴格，每次停爐檢修升降溫過程中，爐墻出現裂縫及變形現象，降低了澆筑爐墻的使用壽命。開裂后的爐墻，隨卷軋時卷取爐的晃動，澆注料會從裂縫掉落在帶鋼表面，經軋制形成澆注料壓入缺陷。該缺陷分布無規律性，且由于澆注料與熱軋黑皮卷的顏色相近，不經酸洗很難發現。

2.4 除塵灰影響

爐卷軋制中產生的FeO粉塵，通過軋機上導衛的吸塵口吸入上導衛內部，再通過吸塵管道系統進入煙霧凈化器，凈化后排出廠房外。但實際生產過程中，由于爐卷軋機產生的粉塵多、除塵系統設備故障或吸塵力不夠等原因，粉塵無法完全吸走，殘留在上導衛內形成堆積，受軋機咬鋼及卷軋過程中的振動影響，堆積的粉塵隨振動掉落在帶鋼表面上，經軋制形成粉塵壓入缺陷。該缺陷受軋制振動的影響，頭尾部發生的概率相對偏高，中間部位發生概率相對較低，如圖3所示。

2.5 側導板襯板焊接影響

為了提高補焊后側導板襯板的耐磨性，經與焊條廠家交流，采用了特種耐磨堆焊焊條，該焊條含C、Cr、W、B、Mn等多種合金元素，堆焊層硬度達60～65 HRC，但焊接性能較差，補焊材質為16Mn的襯板，易產生氣孔、夾渣及表面焊渣不易清理等現象。補焊后的襯板上線使用時，殘留的焊渣經受熱變形，部分掉落在帶鋼上，經軋機軋制后形成鐵銷壓入缺陷。該缺陷一般出現在帶鋼邊部200 mm內，如圖4所示。

圖3 灰塵壓入缺陷

圖4 襯板焊渣掉落壓入缺陷

3 改進措施

3.1 爐襯材料革新改造

鑒于卷取爐上爐殼陶瓷纖維模塊出現軟化及脫落現象，通過計算分析卷取爐溫度與陶瓷纖維承受溫度需求關系，決定對現使用的陶瓷纖維進行升級更換，采用新型含鋯陶瓷纖維模塊，此模塊耐熱溫度高達1 300℃，能夠完全滿足卷取爐最高1 150℃的溫度需求；同時，為了更好的有效防止新型纖維模塊的軟化脫落，經與陶瓷纖維模塊制作單位技術交流，在上爐殼安裝好的模塊表面，涂刷一層耐高溫固化劑，將各模塊粘結在一起，使模塊更好的起到保溫隔熱的作用，延長使用周期，從而有效防止纖維模塊的軟化及脫落。

3.2 優化卷軋工藝

針對爐卷軋制所共同面對的卷筒結瘤這項現實問題，主要從3方面進行了工藝改進。1）優化計劃編排。根據月度總生產作業計劃，安排易產生氧化的碳鋼與氧化鐵皮細小的不銹鋼交替軋制，減輕或延長卷筒表面結瘤；2）優化爐卷軋機軋制速度。為縮短帶鋼在卷取爐內停留時間，減少氧化，將各道次軋制速度進行了提高，對爐卷軋機道次間隔時間進行了縮短，終軋溫度要求高的鋼種，投用機架間冷卻水，以保帶鋼物理性能；3）優化卷取爐溫度。為了減少帶鋼在爐內的高溫氧化，對易產生氧化鐵皮的碳鋼爐溫下調50℃；不銹鋼生產在保證軋制順行的前提下，卷取爐爐溫按下限控制。

3.3 優化卷取爐升降溫曲線

通過查閱卷取爐爐墻澆筑料烘烤及常規升降溫工藝技術參數，結合卷取爐溫度及卷筒溫度升降溫工藝要求，繪制了科學合理的卷取爐常規停爐升降溫工藝曲線，見圖5、圖6。設備計劃檢修停爐時，依據卷取爐升降溫為原則，對每項設備檢修計劃進行科學合理的編排，既能實現檢修項目的有效實施，又能保證卷取爐升降溫工藝的執行效果，從而提高澆筑爐墻使用壽命。

圖5 卷取爐升溫曲線

圖6 卷取爐降溫曲線

3.4 導衛灰清理改進

改進前導衛灰清理，需拆開吸塵管用鐵鍬、撬棍等工具人工清理，一是每次清理需拆裝吸塵管，費時費力，影響軋機作業率；二是檢修停機清理，導衛內灰塵堆積過多，增加了灰塵從吸塵口掉落的頻率；三是上導衛內部空間小，工具不易全方位進入，灰塵清理難度較大，不能實現徹底清理。

為了實現導衛內灰塵徹底清理，在導衛上部安裝灰塵水沖裝置，進水口連接軋輥冷卻水集管，需要清理時，打開壓力15 kg的沖洗水閥門，導衛內灰塵會沿吸塵口與沖洗水一同沖入地溝。該措施的實施，上導衛灰塵清理實現了相鄰兩塊鋼軋制間隔時間進行清理，保持了導衛內部的清潔，避免了導衛內灰塵掉落造成的異物壓入缺陷。

3.5 增設吹掃裝置

根據產生異物壓入缺陷的關鍵部位，分析掉落異物形態及重量，計算不同部位所需吹掃力，分別在卷取爐活套、爐卷軋機前后、連軋活套增設了吹掃裝置，分壓縮空氣、蒸汽、水三種吹掃介質選擇，并且均實現了自動控制，做到了吹掃效果、質量需求及節約能源的結合，其中水管道安裝了增壓泵，以提高吹掃效果。

3.6 改進襯板焊接

經分析研究，決定用普通焊條來代替特種耐磨堆焊焊條，規范補焊標準，補焊后用磨光機對焊接部位打磨后再上線使用，對補焊頻次較多或變形的襯板及時報廢處理。

4 結 語

采取一系列優化改進措施后，克服了爐卷軋制工藝存在的弊端，明顯減經了異物壓物缺陷，帶鋼表面異物壓入缺陷率由0.7%降為0.2%以內，大幅度提高了帶鋼表面質量。但爐卷軋制模式與連軋模式比較，受工藝特性的影響，帶鋼頭尾質量控制仍是影響品質提升的主要瓶頸，需要持續進行改進。