热轧带钢质量缺陷及技术提升

葛亚东

摘 要：近些年，随着我国轧钢技术及工艺的不断自主研发及应用，国内热轧生产工艺已取得突破性发展，热轧带钢质量缺陷的原因分析更加精确，相关措施也越来越完善。然而在实际生产过程中，成品质量还是不能完全达到理想标准。这就要求我们对常见的热轧带钢质量缺陷采取有效的控制措施，采用分类分析的方法，制定出系统的控制方案。对缺陷的分类差别，可实现缺陷的快速分析，及时更好地控制带钢质量。

关键词：热轧带钢；质量；提升；镰刀弯缺陷

中图分类号：TM275 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0078-02

随着我国轧钢技术的不断自主研发及应用，国内热轧生产工艺取得明显进展，热轧带钢质量缺陷的相关措施越来越完善。热轧带钢质量要求主要有：一版指标包括平直度、成品规格、尺寸、凸度等所允许的偏差，卷形缺陷包括镰刀弯、塔型、楔型、局部高点等偏差值，带钢内部和表面缺陷要求包括擦划伤、折叠、气泡、夹杂、表面洁净度、铁皮压入、带钢边缘折边破损以及带钢表面辊印压痕等，还有带头带尾精度指标及几何尺寸要求。

1 几种常见影响热轧窄带钢表面质量的缺陷及控制方法

首先，麻面。产生的原因：（1）氧化铁皮压入。由于在轧制过程中，轧件表面的氧化铁皮去除不干净，在后面的轧制过程中，造成氧化铁皮压入；（2）轧辊的轧制量过多，特别是成品架轧辊轧钢量过多，表面磨损严重；（3）轧辊冷却水管理不善或者冷却方法不当，造成轧辊表面粗糙；（4）轧辊材质软，组织不均匀。

控制方法如下：（1）控制钢中的含硅量和增加除磷设备，多点除磷，将轧件表面的氧化铁皮去除干净；（2）根据轧辊表面磨损情况，掌握其使用规律，制定出合适的每台机组轧辊的单次上机轧制产量；（3）改善轧辊冷却水的水量、水压和冷却方法，使轧辊得到比较好的冷却效果，从而使轧辊表面磨损及轧辊辊身热气膨胀均匀；（4）选择合适材质的轧辊，特别是要求轧辊表面组织均匀，尽可能地避免使用靠增加碳化物的含量来增加轧辊辊身硬度的轧辊。

其次，表面裂纹。产生的原因：（1）来自连铸坯表面缺陷的遗传。钢在浇注时速度太快，浇注温度太高，或冷却速度不当，使钢在凝固和冷却过程中产生热应力和组织应力而在连铸坯的角部、侧面产生裂纹。这种裂纹，如果深度不大，在轧制时随着轧件的延伸会逐渐变细而消失，但如果太深，则经轧制过难以消除，就必须在钢坯入炉加热前进行清理。此外，如果钢坯存在表面夹杂、气孔、接痕等缺陷，也会使钢坯经轧制后在钢带表面产生裂纹。（2）轧制时诸如划伤、划痕、鳞层（铁皮压入）以及冷却不当造成的应力集中引起的。（3）此外，钢中游离氮的存在，会促进裂纹的扩展，以致断裂。

控制方法：（1）恰当控制钢的浇注速度、温度和冷却速度等条件，避免钢坯产生表面裂纹、夹杂、气孔、接痕等缺陷，对已产生较深表面裂纹、气孔和夹杂的钢坯，必须进行表面修磨；有接痕的钢坯加热时，接痕处很容易氧化，轧制时易从接痕处断裂，并容易造成设备事故，所以接痕现象严重的钢坯，最好不要入炉加热轧制。（2）由调整加热炉气氛、降低加热温度和缩短加热时间，以及改进粗轧机组的孔型来解决。应力集中多数是由于精轧机组轧辊冷却水不当引起的，軋后的控冷过激是一重要因素，经验表明，规定一个终止冷却的温度是很好的办法，以消除钢中的热应力和相变应力。（3）在冶炼过程中，恰当控制钢中的氮含量。

第三，压痕。产生原因：（1）由于成品机架轧辊或夹送辊冷却不当，造成其表面结瘤，从而造成产品表面上呈现周期性压痕。（2）成品机架的轧辊有表面裂纹或掉块也会造成产品表面上呈现周期性压痕。

第四，控制方法：（1）调整好轧辊或夹送辊的冷却水，使其与轧件的整个接触面冷却均匀，避免轧辊或夹送辊产生表面裂纹或结瘤。（2）轧辊或夹送辊表面材质一定要均匀，并严格控制各类夹杂物。有此类缺陷的轧辊或夹送辊尽可能地不要上轧线投入生产。

2 镰刀弯缺陷的原因分析及控制措施

2.1 镰刀弯的产生原因

首先，镰刀弯的产生原因。镰刀弯是热轧带钢最为常见的质量缺陷之一，常会造成下游用户的生产跑偏、刮钢、焊接困难等生产缺陷。热轧卷的生产过程中，现场的各种因素均有可能对带钢轧制的工艺参数产生影响：环境因素如带钢的冷却不均可使板坯两侧在冷却后产生温度差；原料因素如原料的坯厚在横向上存在差异；常见的设备原因如驱动侧与操作侧的机架刚度差异较大，造成板坯进入轧辊后向一侧跑偏，偏离中心线；自动化控制因素如给定参数或控制系统的不当，使得板坯轧制成型后带钢横截面出现楔形缺陷。上述这些因素均会使板坯在轧制时辊系及两侧的受力存在差异和不对称，造成轧辊倾斜，板形尺寸精度发生变化，从而带钢出现镰刀弯。产生镰刀弯常见的因素如下：

（1）温度因素：板坯在加热炉加热时，板坯横向受热差异，即驱动侧和操作侧存在温差；轧制过程中轧辊冷却水的两侧分布差异，使轧辊本体驱动侧和操作侧温差相对较大；工作辊刮水板存在漏水情况，使设备和板坯两侧出现温差情况。

（2）楔形量的影响：因来料厚度不均匀或操作侧及传动侧的轧机模数不同，轧制过程中控制系统的不同步，轧机调平的影响等，造成操作侧及传动侧厚度的不同，进而出现楔形。

（3）偏移轧制中心线的影响：板坯轧制时，因为各种因素造成板坯偏离中心线，使两侧的轧制力不均匀，造成带钢出口的厚度出现波动，最终形成镰刀弯。

2.2 解决方法

（1）加热工艺方面：应严格按照加热工艺和保温制度执行并确保所有轧件的出炉温度均匀，横向及纵向温差需控制在±20℃的范围之内。尤其值得注意的是，加热炉出钢位的板坯，因为其一侧靠近炉门，所以极易在该侧形成温降。之后轧制过程中会因两侧温差大而形成镰刀弯缺陷，严重时甚至会直接导致堆钢事故。依据此种情况，生产过程中，可将板坯在炉门前停留的时间，严格控制在5分钟之内。如果遇停轧时间较长或者冷坯加热等情况，则需要在此处留出空位，以防止此类现象的发生。除此之外，维护好炉门密封、精确控制炉压等，都能有效地缓解板坯温度不均匀的现象。

（2）轧机设备方面：第一点对于牌坊衬板、轧辊轴承座衬板、平衡块基面等容易产生磨损的部件，应进行精密点检并及时建档跟踪，如若发现问题要及时进行修磨或者更换。依次减小设备的精度误差，避免出现轧辊的异常交叉情况，造成带钢轧制过程中镰刀弯状况的发生。第二点严格执行定期更换工作辊的制度，严紧超负荷或者超期限使用工作辊。对于磨辊的精度和磨损情况要定期进行认真检查，按修磨技术的标准定期进行维修。第三点确保冷却水管和喷嘴无缺少、堵塞、散射、斜射，且水量充足均匀，防止轧辊非对称热凸度产生。第四点是要及时处理刮水板漏水问题。特别是在精轧部分，随着轧件厚度越来越薄，刮水板漏水造成的轧件横向温差会更明显，也更容易形成镰刀弯。而且此时轧件已经属于轧制后期，一旦镰刀弯出现，调整纠正的空间已相当有限，往往会影响最终成品质量。

3 氧化铁皮压入的原因分析及解决方法

3.1 氧化铁皮压入产生的原因

一次氧化铁皮压入产生的原因：一次氧化铁皮是加热炉内形成的，轧制后的热轧板上主要显现为大块斑痕和带状条纹形式或者锯齿状水滴不规则地分布在带钢上。因为一次氧化铁皮主要成分是Fe3O4，所以一次氧化铁皮压入一般呈现为暗红色，一次氧化铁皮在轧件进入粗轧机前若不能够彻底清除，冷却后的硬度将大于热坯硬度，轧制时将被压入板坯表面并形成质量缺陷。二次氧化铁皮压入产生的原因；二次氧化铁皮在板坯第一次除鳞后，高温轧件和空气、水发生接触再次形成的氧化铁皮。其厚度和板坯的化学成分、氧化时间、温度有关。二次氧化铁皮所引起的表面缺陷在终轧后钢板上一般会呈现为波纹图案、光滑的水滴、轻度锯齿狀形的水滴、流线型微粒或者平滑的污斑区域。

3.2 解决方法

避免一次氧化铁皮的压入，（1）首先要在炉内加热期间，控制在炉时长和加热温度，防止出现过烧、过热等缺陷，降低炉内氧化气氛，确保为微氧化环境；实现加热炉的分段加热，缩短板坯均热段的停留时间，使炉生一次氧化铁皮更易在除鳞机处清除完全。（2）控制好炉后除鳞机处板坯的运行速度，以确保足够的除鳞时间。（3）严控出钢的节奏，杜绝两点除鳞。控制二次氧化铁皮压入最有效的方法就是缩短精轧轧制时间，即减少高温轧件和空气的接触，进而控制二次氧化铁皮厚度和铁皮生成量。

4 带钢厚度超标原因及解决方法

带钢厚度不均，分横向厚度不均及纵向厚度不均，实际生产的过程中，因操作不当等各种原因，两种情况都会发生。轧辊磨损严重，轧辊的工作表面因受到较高的温度或较大的轧制压力，极易磨损，造成辊缝的变化，进而影响带钢的厚度。当轧辊的磨损出现非对称、不均匀等情况时，往往会产生板厚不均的现象。所以要及时掌握轧辊的磨损情况，以避免带钢厚度不均。轧辊的车削精度差，轧辊加工质量差时，易产生锥度及椭圆度不合，造成轧辊的实际辊缝发生周期性的变化，进而使带钢的厚度呈周期性变化，最终引起厚度超标。所以必须对轧辊的加工精度严格控制。压下量过大，机架压下量过大，尤其是成品机架压下量过大时，带钢厚度会因钢温变化而急剧波动，难以控制。通过对带钢生产过程中引起同条宽度差超标、带钢宽度尺寸波动、轧件翘头、镰刀弯和带钢浪形、厚度尺寸波动的原因分析，提出了解决措施，对指导生产有一定的实际意义。生产实践表明，这些理论及方法在降低生产成本，提高产品质量等方面，取得了较为明显的经济效益。

5 结语

随着钢铁行业竞争的加剧，如何节约成本，减少原料引起的生产质量问题，提高生产效率，成为一个重要深题。通过对热轧板带轧机轧钢过程中出现的一系列常见的质量问题进行分析，发现原因，提出解决问题的有效措施和办法，对提高热轧带钢产品质量，提高生产效率，降低成本有重要的意义。

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