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热轧钢坯表面类翘皮缺陷成因研究

2014-7-8 8:07:15

马杰 ,陈林
   (宝钢股份  条钢产品经营部)
 
摘要:根据初轧钢坯表面的类翘皮缺陷的不同特征进行了分类研究,通过生产实践发现:这些缺陷的形成原因主要和轧制时的氧化铁皮压入、轧辊的表面质量以及钢坯表面清理状态等因素有关,本文为热轧钢坯表面翘皮缺陷的研究提供了经验积累并根据翘皮的不同成因指导现场改善翘皮缺陷。
关键词:钢坯  翘皮 初轧轧制  轧辊
 
1.前言
      宝钢股份公司初轧厂利用模铸钢锭和连铸坯生产的各种规格方坯属于热轧产品,这一类钢坯常作为中间坯,供给下游工序进行再轧制,其中215方、160方用来生产棒材,142方钢坯用来生产线材。因此,作为轧制供坯的重要环节,初轧坯的表面质量直接决定了最终产品的质量。
连铸坯轧制后的钢坯表面质量要高于钢锭,然而,还是会出现诸如翘皮等一些表面缺陷。热轧钢坯翘皮是一种常见的表面缺陷,同时在生产中也出现了一些形貌近似于翘皮的一类表面缺陷,我们把这一类缺陷称之为“类翘皮”缺陷。由于他们的特征与成因具有一定的相似性,所以,针对这一类缺陷进行系统的研究。目前已有的关于翘皮缺陷的研究都以热轧钢板和钢管较多,而针对热轧钢坯的翘皮研究几乎没有,因此,本文结合生产实践,对热轧钢坯表面的缺陷成因进行分析,并提出相应的改善措施,具有较高的创新性和实用性。
 
2.类翘皮”缺陷特征及分类
2.1 典型性翘皮

      这一类翘皮符合典型的轧钢表面翘皮缺陷的形貌特征[1],即:翘皮是钢坯表面出现的材料折叠区域,主要表现为缺陷根部与基体相连,但呈现开口状,在钢坯表面分布呈现连续性,并且一般都出现在距离角部10~20mm的区域,如图1,但纵向分布没有显著的规律,翘皮缺陷会在整炉钢坯中批量出现。
2.2过钢件磨损导致的翘皮
      这一类翘皮外貌特征也符合典型性翘皮的定义,但两者相比,此类翘皮缺陷的分布呈现明显的规律性,在钢坯表面的密集程度低于前一类翘皮,如图2,根据其规律性特征可以判断出,缺陷成因与过钢件(轧辊)有密切关联;同时,在翘皮的附近钢坯上还出现了锯齿状的压痕,如图3。
 
2.3异物粘附导致的类翘皮
    这一类缺陷的分布与典型性翘皮相似,没有明显的规律,但是,缺陷主要出现在钢坯正角部。从外观上很容易被认为是典型性翘皮翘皮,但是,这一类缺陷的根部与基体结合力往往较小,在外力作用下,容易使其剥落,如图5。因此,这种类翘皮缺陷往往是和较多的凹坑一起出现在钢坯表面。
 
3.  各种类翘皮形成机理
3.1典型性翘皮
    轧钢过程出现的这一类翘皮缺陷,必须具备两个因素,一个是坯料表面必须存在外来物或者边缘凸起,另一个是必须有一定的轧制力,将外来物压入钢坯中。
    本研究中的热轧钢坯都是由425mm*320mm的连铸坯经过初轧机可逆轧制而成;初轧机采用的是孔型轧制,通过对钢坯四个面的不同压下,达到规定的尺寸。
    这一类翘皮缺陷主要发生在两种情况:其一,由于轧制前没有除鳞设备,因此在轧制过程中必然会有较多的二次氧化铁皮粘附在钢坯表面,这一类氧化物与基体的粘附程度很高;尽管在翻钢和平轧(使用无孔轧制的道次)过程中,钢坯中间部位的大部分氧化铁皮得以脱落,但还是有一部分会残留在钢坯角部附近,尤其是当钢坯在进入成品道次前断面尺寸过大,进入孔型时,角部受到轧辊较大的挤压力,所附着的氧化铁皮就更容易被压入基体,形成翘皮。
     其二,相比于第二台初轧机,成品或者中间方钢坯在经过第一台初轧机轧制时的变形量一般较大,当由一架轧机抛出后,钢坯的角部容易出现尖锐角部的情况,再进入两架轧机轧制时,角部的凸起会在孔型的挤压过程中形成折叠状的缺陷—翘皮缺陷由此产生,由于角部的尖锐或者凸起是不均匀的,所以最终会产生断续状的翘皮。
3.2过钢件磨损性引发的翘皮
     这里所讲的过钢件主要指初轧机轧辊的孔型,随着轧钢量的不断累积,轧辊的磨损程度也随之严重,常见的磨损状态有锯齿状、黒疤及凹坑,并且这些异常都发生在孔型的侧壁部位,因为这一区域在轧制过程中承担的负荷最高。
在生产中,当轧辊出现较严重的锯齿状时,高度约为3~5mm,并且连续分布在侧壁,磨损形成的锯齿如同锋利的刃口,如图6,很容易在钢坯表面形成擦划,形成卷曲状的小翘皮;因此,所对应轧制的钢坯中,卷曲状的小翘皮缺陷规律性的分布在近角部位置,而更换其他轧辊后,缺陷没有出现。
3.3异物粘附导致的类翘皮
     前两类翘皮缺陷都常常发生在连铸坯轧制的钢坯表面,而且通过分析得知,缺陷的形成与初轧轧制相关;但这一类缺陷主要发生在模铸钢锭经过连轧机后的小方坯上,根据分析发现,这些钢坯大都采用过在线热火焰清理工艺。
    在轧制某一超低碳钢**2004时,钢坯在初轧机轧制结束后、还没有进入在线热火焰清理的时候,钢坯表面没有明显的粘附物,而进入连轧机的夹紧辊装置并且在轧制过程中,钢坯角部显现出较多的黑色鱼鳞状物质,因此,推测这类缺陷是在热火焰清理机环节中出现的。
      在线热火焰清理设备主要是利用烧嘴熔融钢坯表面一定深度的金属后,再通过高压气体吹散熔融金属,达到清楚钢坯一定深度表面材料的目的。在清理过程中,形成较多的熔渣和分散的熔融金属等异物,由于钢坯角部的表面张力较大,除了少量的异物会残留在钢坯表面中间位置,更多的主要粘附在角部。
    而这一类缺陷有别于典型性翘皮的氧化铁皮压入机理的是,连轧机不是可逆式轧制,也没有翻钢,因此,最终类翘皮出现的位置取决于清理后,熔渣等残留的位置,所以这一类缺陷也会出现在钢坯表面中间位置。而且,这种低碳钢钢质较软,即使连轧机的轧制力相比初轧机更小,也比较容易形成异物压入基体的情况,但是这种异物(熔渣等)与基体结合力较弱。
 
4. 控制和改善类翘皮缺陷的应对措施
      上述类翘皮缺陷直接影响产品质量,必须通过精整工序进行修磨;同时,鉴于类翘皮缺陷的呈现出批量性发生的特点,会给精整工作带来较高的负荷,严重影响生产的正常进行。因此,严格防范类翘皮缺陷的发生意义重大。
4.1优化初轧机轧制规程
(1)利用初期压下量和翻钢动作,尽可能的清除钢坯四个表面以及角部的氧化铁皮,赋予初轧机一定的除鳞效果。
(2)铸坯在1#初轧机轧制结束后,进入2#初轧机继续轧制,对2#初轧机的断面尺寸要控制在合理的的范围,如果尺寸偏大,在继续轧制过程中角部受到的挤压力过大,一旦前期氧化铁皮没有清除干净,也会诱发翘皮的产生。
4.2制定完善的轧辊维护措施
(1)对初轧机轧辊的部分表面进行硬化处理,提高轧辊材质的耐磨性;
(2)按照2#初轧辊辊径的大小,施行分类管理;
(3)轧辊装配和生产操作前,要对轧辊的表面进行检查,出现锯齿状痕迹或者其他凸起超出0.5mm深度时,要进行相应的修磨处理。
 
5. 本研究的意义
通过对热轧钢坯类翘皮缺陷的研究,可以指导生产现场根据不同的形成机理,有针对性的应对各种表面缺陷并采取相应措施加以避免,直接降低了精整环节的工作负荷,提高了产品的外观和整体质量。
同时,由于热轧钢坯的翘皮研究少有报道,作为一项基础性研究,本文为热轧钢坯的表面缺陷研究提供了经验积累,丰富了这一领域的研究内容。
 
 
参考文献
[1] 贾静. 钢锭(坯)在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径[ J] . 甘肃冶金, 2001 ( 3) : 9 - 13.




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