熱軋鋼板表面翹皮缺陷研究

白智博

（唐山中厚板 河北 唐山 063000）

1 引言

熱軋和冷軋鋼板表面出現缺陷都會影響成品的合格率，是目前質量異議重點關注的問題。這類問題在2～3mm規格熱軋鋼板表現明顯，表面翹皮和線性條紋經常出現，對于這兩種缺陷的形成原因沒有統一的說法。為了避免這類缺陷的出現，我們需要對這類現象進行詳細研究，找出問題產生的真正原因。

1.1 典型性翹皮特征

典型性翹皮也就是典型的軋鋼表面翹皮缺陷所具有的形態特征，主要表現為翹皮出現的區域位于材料折疊的部分，缺陷的下方和機體連接在一起，但是逐漸呈現開口形狀，在鋼坯的表面連續存在，出現的區域通常集中在距離角部10～20毫米的位置，從縱向角度看，其規律不甚明顯，在整爐鋼坯中可能會出現大量翹皮缺陷。

1.2 過鋼件磨損導致的翹皮特征

這一類的翹皮表面特征大體上與典型性翹皮特征相同，但也存在其他特征。這類缺陷分的分部有一定的規律性，出現的密集程度較低，不如典型的翹皮出現的密集。根據該缺陷的規律可以發現該缺陷的出現和軋輥存在密切的關系。另外，在出現翹皮的附近鋼坯上存在有鋸齒狀的痕跡。

1.3 異物黏附導致的類翹皮特征

從翹皮的定義而言，該類翹皮與典型翹皮的特征也是基本符合的，并且其分布特征的規律性較典型性翹皮的規律性更為明顯，但其密集程度要較典型性翹皮較低。在外力的影響下容易剝落。這類翹皮出現時鋼坯的表面往往會同時出現較多的凹坑。

2 翹皮缺陷的成因分析

2.1 典型性翹皮形成機理

典型性翹皮出現在軋鋼的過程中是由兩個因素的共同作用導致的，其一是有外來物存在于坯料表面，或坯料表面存在邊緣翹起的情況；其二是外來物在一定軋制力的作用下嵌入鋼坯之中。

為了研究方便，我們選用經孔型軋制初軋機逆軋而成的連鑄坯，其尺寸參數為410mm×315mm，分別向鋼坯的四個方面施壓，最終形成設計的尺寸。這樣的情況下產生翹皮缺陷的可能有兩種。首先，在軋制前缺少除磷措施，在鋼坯的軋制過程中會存在一定數量的二次氧化鐵皮附著在鋼坯上。這樣的氧化物具有很強的黏附性與基體結合緊密，鋼坯經過翻鋼和平扎的時候位于鋼坯中部的氧化鐵皮大部分會被除去，但是有部分會留在鋼坯的角部區域形成翹皮。特別是對于進入成品道次的鋼坯受斷面尺寸偏大的影響，在較大軋輥擠壓力的作用下就容易出現角部氧化鐵皮嵌入基體的情形，最終導致翹皮。其次，通常來說，中間方鋼坯或者成品更容易受到第一天初軋機軋制作用的影響，呈現出較大幅度的變形，當第一道工序完成以后，鋼坯的角部一般會形成尖銳狀，當這樣的鋼坯進入兩架軋機加工時就會因折疊而形成缺陷，最終導致翹皮。同時，受角部凸起或尖銳不均勻的影響，最終導致翹皮呈現出斷連續的狀態。

2.2 過鋼件磨損導致的翹皮形成機理

當初軋機的孔型因為長期的作業造成軋輥磨損程度不斷加深而導致缺陷存在時，被稱之為過鋼件磨損，凹坑、黑疤或鋸齒狀痕跡都是該類缺陷的常見表現形式。其中，孔型的側壁部位是該類缺陷的高度集中區，這主要是由于過高的軋制負荷導致的。在生產中，一旦軋輥出現鋸齒狀缺陷，鋸齒就會像鋒利的刀刃一樣，這些鋸齒高度一般為3～5mm，不規則的存在孔型的內壁，從而引起鋼坯表面的擦劃損傷，呈現出卷曲狀的小翹皮。所以，軋輥的鋸齒狀缺陷極易引發鋼坯在近角區域就會出現規律性分布的小翹皮，更換軋輥后這樣的翹皮便會消失。

2.3 異物黏附導致的類翹皮形成機理

對于典型性翹皮和過鋼件翹皮而言，其缺陷集中體現在鋼坯的表面，主要是因初軋軋制機制導致的。與前兩類翹皮不同的是，異物黏附翹皮缺陷集中于出現在經連軋機軋制后的小方坯中，而這些鋼坯幾乎都是由在線熱火焰清理工藝清理過的。

在生產制造低碳鋼的時候，鋼坯經過初軋機后未進行在線熱火焰清理前表面并沒有黏附物存在。一旦開始進入連軋機的加緊輥開始加工，導致大量黑色鱗狀物質集中出現在鋼坯的角部。所以認為該類缺陷主要是受到熱火焰清理工藝的影響。

在線熱火焰清理工藝的工作原理在于對鋼坯表面的金屬用燒嘴進行熔融，并用高壓氣體將熔融金屬吹散，實現對鋼坯表面一定深度的有效清理。但也因此而產生大量的熔融金屬和熔渣，這個時候鋼坯角部表面具有較大的張力，大部分的雜質會黏附在角部，最終形成類翹皮缺陷。

這樣的缺陷不同于典型性翹皮的形成原理，連軋機沒有進行逆式軋制和翻鋼操作，其缺陷位置主要受到熔渣殘留位置的影響，對于鋼坯表面中間位置而言，也無法有效避免該類缺陷的出現。另外，因該類鋼坯含碳量較低，鋼質較軟，因此在連軋機強度較低的情況下也會將異物壓入到基體之中，但是這樣的異物一般和基體的聯接力較小。

3 減少類翹皮缺陷的改進措施

鋼產品質量直接受到類翹皮缺陷的影響，因此有必要不斷提高工序的精整度，考慮到類翹皮缺陷的出現都是批量性的，會產生較大的改正工作量，對常規生產產生影響。因而對有效防范類翹皮缺陷提出更高的要求。

3.1 優化初軋機軋制規程

（1）采取有效措施對存在于鋼坯不同表面和角部的氧化鐵皮進行有效清除，實現初軋機對鱗狀雜質的有效清除。

（2）鑄坯經1號軋制機軋制，開始2號初軋機作業，這時要嚴格控制初軋機的斷面大小，盡量精確控制斷面。如果斷面尺寸較大，在接下來的流程中鋼坯角部受到擠壓，如果前期存在氧化鐵皮，就極容易導致翹皮缺陷。

3.2 制定完善的軋輥維護措施

（1）提升初軋機軋輥表面的硬度，使得軋輥更具耐磨性。

（2）以2號初軋輥輥徑為標準，施行細化分類管理。

（3）裝配軋輥以及開始生產前，首先應檢查軋輥的表面，對于凸起和鋸齒痕跡超過一定限度的，要及時采取修磨措施。

4 結語

集中研究了熱軋鋼坯翹皮缺陷的類型及其產生原因，可以對現場的生產活動進行指導，幫助他們針對不同的翹皮缺陷采取相應的措施，從而減少或避免翹皮的產生，降低精整環節的工作量，提升產品的綜合質量，降低公司成本。另外，截止目前，學界關于熱軋鋼坯翹皮的研究還比較缺乏，該研究有助于對熱軋鋼坯表面缺陷領域研究內容的進一步豐富，進而更好地指導實踐。