熱軋帶鋼表面橫紋缺陷改進(jìn)

管民凱,楊立慶,饒 靜,柳青佳

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠, 河南 安陽(yáng) 455004)

1 熱軋帶鋼表面出現(xiàn)橫紋缺陷

安鋼1780熱連軋機(jī)組是一條常規(guī)熱連軋產(chǎn)線，其主要產(chǎn)品涵蓋普碳鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、汽車板、管線鋼、耐候鋼、冷軋用鋼、橋梁鋼、花紋板等，品種繁多、產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有較高的占有率。

2018年以來(lái)，安鋼1780 mm熱連軋帶鋼表面出現(xiàn)橫紋缺陷，見(jiàn)圖1。這種缺陷通常沿帶鋼表面橫向平行分布，有時(shí)在一側(cè)，有時(shí)在兩側(cè)，無(wú)手感，但是肉眼可見(jiàn)，紋理明顯。該缺陷在普碳鋼Q235B等強(qiáng)度較低的薄規(guī)格帶鋼表面較突出，由于用戶開(kāi)平制作面板，噴漆后橫紋凸顯，影響美觀，因此提出質(zhì)量異議。

2 熱軋帶鋼表面橫紋缺陷原因調(diào)查及分析

帶鋼表面橫紋缺陷由于從表面上看類似于褶皺，因此被認(rèn)為是褶皺。實(shí)際生產(chǎn)中采取降低終冷溫度的方法進(jìn)行防治，但是效果并不理想：一方面，表面橫紋缺陷并沒(méi)有完全消除，而是時(shí)好時(shí)壞，反復(fù)無(wú)常；另一方面，由于終冷溫度的降低，層流出水量增大，冷卻不均導(dǎo)致的帶鋼內(nèi)應(yīng)力增加，隨之帶來(lái)了嚴(yán)重的板形問(wèn)題，在薄規(guī)格帶鋼上尤為明顯，板形質(zhì)量異議明顯增多。

圖1 熱軋帶鋼表面橫紋缺陷

分析帶鋼表面褶皺產(chǎn)生的原因及形態(tài)，褶皺是帶鋼產(chǎn)生屈服滑移后在帶鋼表面出現(xiàn)的橫向紋理。當(dāng)帶鋼局部受到超過(guò)屈服極限的應(yīng)力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)從彈性變形到塑性變形的轉(zhuǎn)變，即帶鋼所承受的應(yīng)力超出了其彈性極限范圍，因此產(chǎn)生屈服，發(fā)生塑性變形，使帶鋼表面產(chǎn)生不均勻和局部流動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)褶皺。褶皺較輕微時(shí)，間距小、數(shù)量多、紋理不連貫，無(wú)規(guī)則分布；褶皺嚴(yán)重時(shí)，間距大，數(shù)量少、紋理連貫，相互平行，規(guī)律性強(qiáng)，分布在整個(gè)帶鋼表面，而且上、下表面紋理對(duì)應(yīng)[1]。

對(duì)比帶鋼表面橫紋缺陷形態(tài)和褶皺形態(tài)，褶皺主要發(fā)生在冷加工過(guò)程中，在熱軋狀態(tài)中較少出現(xiàn)。褶皺嚴(yán)重時(shí)，紋理連貫、相互平行，分布在整個(gè)帶鋼表面，而且上、下表面紋理相對(duì)應(yīng)。針對(duì)帶鋼表面橫紋缺陷進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中帶鋼表面橫紋通常產(chǎn)生在熱軋工序，而且缺陷通常只出現(xiàn)在帶鋼的單面，沿帶鋼橫向分布，有時(shí)在一側(cè)，有時(shí)在兩側(cè)，有時(shí)沿通長(zhǎng)方向，有時(shí)具有一定的周期性，不同鋼卷的橫紋間距疏密不一。形態(tài)上規(guī)律性不強(qiáng)，同時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際來(lái)看，采取降低終冷溫度的方法并沒(méi)有消除該缺陷的產(chǎn)生。查閱文獻(xiàn)表明[2-4]：帶鋼在軋制或平整過(guò)程中軋機(jī)的振動(dòng)，或軋輥磨削過(guò)程中的振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致軋輥表面振痕，從而造成帶鋼表面缺陷。由此推測(cè)：帶鋼表面的橫紋缺陷并非帶鋼屈服產(chǎn)生的褶皺，而有可能是軋輥表面的缺陷，這種缺陷在軋制過(guò)程中被復(fù)制到帶鋼表面，從而造成帶鋼表面缺陷。

根據(jù)以上推測(cè)，對(duì)軋輥表面質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題，由此印證了這一推測(cè)。

(1)新上線軋輥輥面偶有表面橫紋現(xiàn)象。由于軋輥表面光潔度較高，一般情況下不易發(fā)現(xiàn)，只有在特定角度和光線下才能觀察到，見(jiàn)圖2。跟蹤該軋輥上線使用情況，表面檢測(cè)儀在線記錄的圖片顯示，帶鋼表面確實(shí)存在橫紋，其紋理與軋輥輥面的紋理基本一致，見(jiàn)圖3。進(jìn)一步調(diào)查軋輥磨削過(guò)程發(fā)現(xiàn)，這種缺陷是由于砂輪進(jìn)給量過(guò)大、砂輪轉(zhuǎn)速與軋輥轉(zhuǎn)速設(shè)定不匹配等原因產(chǎn)生的。

(2)下線軋輥輥面偶有表面橫紋現(xiàn)象，見(jiàn)圖4。通過(guò)多次跟蹤發(fā)現(xiàn)，這種橫紋在軋制前的軋輥輥面上并未出現(xiàn)，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)：由于F7機(jī)架入口導(dǎo)衛(wèi)框架結(jié)構(gòu)不合適，切水板與軋輥表面貼合過(guò)緊，軋輥啟動(dòng)轉(zhuǎn)車時(shí)與切水板摩擦，導(dǎo)致軋輥產(chǎn)生嚴(yán)重振動(dòng)，造成輥面橫紋。如圖5所示，由于切水板與軋輥表面貼合過(guò)緊，軋輥轉(zhuǎn)車時(shí)與切水板之間巨大的摩擦力導(dǎo)致切水板前端斜面磨損嚴(yán)重。另一方面，由于工作輥冷卻水電磁閥響應(yīng)速度慢，或者電磁閥損壞，無(wú)法開(kāi)啟，導(dǎo)致軋輥轉(zhuǎn)車壓靠時(shí)上、下軋輥間無(wú)冷卻水，軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦力過(guò)大造成輥面磨損。

圖2 新上線軋輥表面橫紋

圖3 表面檢測(cè)儀記錄的帶鋼表面橫紋

圖4 下線軋輥表面橫紋

切水板前端斜面磨損嚴(yán)重(正面)

切水板前端斜面已磨平(側(cè)面)圖5 入口導(dǎo)衛(wèi)框架結(jié)構(gòu)不合適導(dǎo)致切水板磨損

3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施實(shí)施改進(jìn)。

3.1 軋輥磨削產(chǎn)生的輥面橫紋的改進(jìn)

(1)軋輥上磨床之前，應(yīng)認(rèn)真檢查軋輥表面狀況，根據(jù)軋輥的材質(zhì)、使用的不同架次、輥面狀況，合理設(shè)定磨削工藝。磨削時(shí)應(yīng)避免砂輪進(jìn)給量過(guò)大，尤其是粗磨階段，嚴(yán)禁因趕進(jìn)度，采用過(guò)大的砂輪進(jìn)給量，因?yàn)檫^(guò)大的砂輪進(jìn)給量造成的表面橫紋在后續(xù)磨削過(guò)程中很難消除；同時(shí)，磨削時(shí)應(yīng)經(jīng)常觀察軋輥表面情況，根據(jù)軋輥表面情況，合理調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速、軋輥轉(zhuǎn)速，防止砂輪轉(zhuǎn)速與軋輥轉(zhuǎn)速不匹配造成的砂輪打滑現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)軋輥輥面有橫紋時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低砂輪轉(zhuǎn)速、軋輥轉(zhuǎn)速，同時(shí)減少砂輪進(jìn)給量，降低車架速度(砂輪橫移速度)，采取砂輪小進(jìn)給量、慢速橫移、多趟數(shù)的方法進(jìn)行磨削。

(2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)軋輥磨削人員的培訓(xùn)，讓操作工知曉軋輥輥面橫紋產(chǎn)生的原因、對(duì)帶鋼成品表面造成的缺陷及影響等，同時(shí)學(xué)習(xí)軋輥表面橫紋的辨識(shí)方法、軋輥磨削中錯(cuò)誤的做法、合理的磨削參數(shù)設(shè)定方法以避免輥面橫紋等。

(3)在軋輥上線前的表面質(zhì)量檢查中，增加對(duì)表面橫紋缺陷的檢查，杜絕表面有橫紋的軋輥上線使用。

3.2 軋輥轉(zhuǎn)車產(chǎn)生的輥面橫紋的改進(jìn)

(1)利用檢修時(shí)間，全面檢查工作輥冷卻水電磁閥，對(duì)不出水或響應(yīng)速度慢的電磁閥全部予以更換，同時(shí)加強(qiáng)電磁閥的日常檢查與維護(hù)，確保電磁閥工作狀態(tài)良好；當(dāng)轉(zhuǎn)車壓靠時(shí)確有電磁閥不出水或響應(yīng)速度慢時(shí)，及時(shí)手動(dòng)開(kāi)啟工作輥冷卻水，保證上、下軋輥輥面充分潤(rùn)滑，減少軋輥間的摩擦。

(2)改進(jìn)精軋機(jī)切水板框架尺寸，調(diào)整切水板與軋輥表面貼合角度，減少軋輥啟動(dòng)轉(zhuǎn)車時(shí)的軋機(jī)振動(dòng)。改進(jìn)后，切水板與軋輥表面貼合適宜，切水板前端斜面狀態(tài)保持良好。見(jiàn)圖6。

4 效果

改進(jìn)后，帶鋼表面橫紋缺陷消除，從根本上解決了帶鋼表面橫紋缺陷的產(chǎn)生，未再出現(xiàn)帶鋼表面橫紋質(zhì)量異議。同時(shí)也糾正了長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為表面橫紋缺陷產(chǎn)生原因是褶皺的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。由于先前缺陷產(chǎn)生原因的誤判，現(xiàn)場(chǎng)采取降低終冷溫度的方法，對(duì)薄規(guī)格板形影響很大，改進(jìn)后相應(yīng)優(yōu)化了帶鋼終冷溫度，薄規(guī)格帶鋼板形明顯改善，板形質(zhì)量異議大幅降低，效果良好。

切水板前端斜面狀態(tài)良好(正面)

切水板前端斜面狀態(tài)良好(側(cè)面)圖6 改進(jìn)后切水板狀態(tài)良好

5 結(jié)論

(1)帶鋼表面橫紋缺陷并非帶鋼屈服產(chǎn)生的褶皺。

(2)軋輥磨削不良造成的輥面橫紋和軋輥轉(zhuǎn)車時(shí)產(chǎn)生的輥面橫紋是造成帶鋼表面橫紋的主要原因。

(3)合理調(diào)整軋輥轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速、砂輪進(jìn)給量，改善軋輥表面冷卻水狀況，調(diào)整軋輥表面與切水板的接觸狀況等可以有效改善帶鋼表面橫紋。