精軋區(qū)熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷成因與預防

1、2002年6月第19卷第3期軋鋼精軋區(qū)熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷成因與預防夏先平,孫業(yè)中(寶山鋼鐵股份有限公司熱軋部,上海200941)摘要:氧化鐵皮缺陷是影響熱軋帶鋼表面質量的重要因素之一。利用電子探針探測了基體不含Cr的熱軋帶鋼在精軋區(qū)產生的表面氧化鐵皮缺陷處的化學成分,根據(jù)其中Cr含量的變化規(guī)律,。并結合寶鋼2050mm熱軋機組情況,關鍵詞:熱軋帶鋼;氧化鐵皮缺陷;形成原因;預防措施中圖分類號:TG335156文獻標識碼:A文章編號:()-04ofhotrolledstripitspreventionmeasuresXIAXian-ping,SUNYe-zhong(BaoshanIron&

2、SteelCo1,Ltd1,Shanghai200941,China)Abstract:Thescaledefectisanimportantinfluencefactoronsurfacequalityofhotrolledstrip1Thechemicalcompositionofstripwhereproducedscalewasinspectedbyelectronicprobe1TheformationcausesofscalewereanalyzedbasedontheCrdistribution1Atlast,combiningwiththespecificconditionof

3、2050mmhotrollingmillofBaosteel,thepreventionmeasuresforscaledefectwereputforward1Keywords:hotrolledstrip;scaledefect;formationcauses;preventionmeasures1前言越來越多的熱軋產品正逐步代替同規(guī)格的冷軋產品,要求用熱軋產品來制作外觀結構件的也不斷增多,因而用戶對熱軋帶鋼的表面質量要求越來越高,從而使影響帶鋼表面質量的氧化鐵皮缺陷問題愈加突出。在帶鋼熱軋過程中,于精軋區(qū)前產生的氧化鐵皮缺陷與軋線的高壓除鱗水有關;而熱軋帶鋼產品的表面氧化鐵皮缺陷基本上是

4、在精軋區(qū)域產生的,與精軋區(qū)的工藝條件有關。由于寶鋼2050mm熱連軋機組前3架精軋機工作輥均為鎳2熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的形貌在寶鋼2050mm熱連軋機組上,精軋區(qū)熱軋帶鋼產生的氧化鐵皮缺陷,在低倍金相顯微鏡下觀察,其形貌是黑褐色的細小氧化鐵皮散沙狀地分布在缺陷帶鋼表面,比正常熱軋帶鋼表面上的氧化鐵皮粗大得多,酸洗后表面缺陷處留下深淺不一的針孔狀小麻坑。3帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的成分分析研究發(fā)現(xiàn),當精軋機組F2、F3機架工作輥輥面某處存在氧化膜剝落時,所軋制的帶鋼表面相應位置也必定出現(xiàn)氧化鐵皮缺陷,而且工作輥輥面越粗糙、氧化膜破壞和剝落程度越嚴重,熱軋帶鋼表面產生的氧化鐵皮缺陷越嚴重。311精

5、軋工作輥和熱軋帶鋼的化學成分鉻鋼輥,因此試圖通過選用易產生氧化鐵皮缺陷且基體不含Cr的熱軋帶鋼,利用電子探針探測熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷處化學成分中是否含Cr元素,并分析Cr元素含量的變化規(guī)律,從而寶鋼2050mm精軋機組F2和F3機架工作輥為Ni-Cr鋼輥,其化學成分見表1。在該機組生產的熱軋產品中,容易產生氧化找出精軋區(qū)氧化鐵皮缺陷的形成原因,進而制定出相應的防止措施。收稿日期:2001-09-21作者簡介:夏先平(1968-),男(漢族),四川人,工程師,碩士。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. A

6、ll rights reserved. 鐵皮壓入和細孔缺陷的鋼種主要有AR、AP和DT高溫卷等,其化學成分見表2。表1精軋機組F2、F3機架工作輥的化學成分化學元素質量百分數(shù)/%C2179Si0150Mn0196P0101S01017Ni1136Cr18100Mo1120表2AR、AP和DT鋼的化學成分鋼種AR鋼AP鋼DT鋼化學成分/%C0105010650106801105SiMn011501300135015501100120PST1Al010250106001030010600102501060N0100301034010340103001025010200101201015010120

7、1008010065010070010030從表1、表2可以看出:Ni-Cr鋼輥中含有1810%Cr、1136%Ni和112%Mo。而易產生氧CrCr,即可分析熱軋化鐵皮缺陷的AR、AP、DT鋼中都不含有這3種元素。312氧化鐵皮缺陷試樣的選取、中期和,根據(jù)其中是否含。為,對沒有、中期、后期缺陷帶鋼各取樣1塊。313氧化鐵皮缺陷的檢驗結果用電子探針對4塊試樣進行成分分析,見圖1。圖1有氧化鐵皮缺陷的帶鋼缺陷處的成分比較a)初期缺陷帶鋼;b)中期缺陷帶鋼;c)后期缺陷帶鋼;d)無缺陷帶鋼 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing

8、 House. All rights reserved. 由圖1可以看出,即使沒有產生氧化鐵皮缺陷的帶鋼,試樣表面也存在大量的Fe、O元素,但無Cr元素存在;在產生了氧化鐵皮缺陷的試樣中,缺陷處除存在大量Fe、O元素外,還存在Si、Ni等元素及不同含量的Cr元素,并有如下規(guī)律:在氧化鐵皮缺陷產生初期,缺陷處的Cr含量最高,中期次之,后期最低。續(xù)機架中咬入初期,溝兩邊因先變形而破碎的氧化鐵皮部分落入溝中,與溝中生成的三次氧化鐵皮一道,在繼續(xù)變形過程中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷。5氧化鐵皮缺陷的預防措施精軋區(qū)前幾種氧化鐵皮缺陷的產生與高壓水的除鱗效果有關,關鍵是要保證整個軋線的高壓水水壓正常

9、、過濾網無阻塞、除鱗水噴嘴暢通、噴射角度正常F1后高壓除。而精軋區(qū)氧化鐵精軋工作輥輥514氧化鐵皮缺陷的形成原因和過程411氧化鐵皮缺陷的形成原因精軋機工作輥處于高溫環(huán)境,其輥面生成一層致密的、脆但耐磨的氧化膜。完好致密的氧化膜不但可延長工作輥的工作周期和使用壽命,而且對提高熱軋帶鋼表面質量有重要作用。在精軋區(qū)軋制的帶鋼近水和大氣接觸,制,而且對帶鋼表面質量沒有明顯影響。但當軋制計劃的編排、軋制節(jié)奏的控制、功率加速度的使用、軋輥的輥溫、軋輥冷卻水噴嘴狀態(tài)等存在問題時,容易出現(xiàn)輥面氧化膜狀況不良甚至剝落。所以,熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的產生與精軋工作輥輥面氧化膜的狀況密切相關,精軋工作輥輥面氧化

10、膜的粗糙、破壞和剝落是導致熱軋帶鋼表面產生氧化鐵皮缺陷的直接原因。412氧化鐵皮缺陷的形成過程如果輥面氧化膜太薄,雖不易剝落但不耐磨,易引起軋輥輥面粗糙;而如果氧化膜太厚,雖耐磨但脆性大、易剝落。無論是輥面粗糙還是剝落都將導致帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的產生。因此軋鋼時必須嚴格按規(guī)定進行燙輥:計劃換輥后開軋第1第5塊帶鋼時,F1F3工作輥水量開度為100%,保證軋輥的平緩預熱;軋制第6第15塊帶鋼時,F1F3工作輥水量開度為70%80%,適當提高輥溫,加速軋輥氧化膜的形成;軋制第16塊鋼之后,水量恢復到100%,以防止氧化膜進一步加厚而剝落;F4F7機架工作輥水量在整個過程中維持在100%。燙輥期間

11、軋制節(jié)奏要慢,以確保軋輥輥面氧化膜建立良好。512工作輥輥面氧化膜的良好維護精軋區(qū)工作輥的輥面氧化膜周期地承受著巨大的交變應力,達到疲勞極限后,氧化膜中的微裂紋在裂紋源處產生、擴展,長到一定程度時,垂直與平行于輥面的裂紋匯合,在工作輥和熱軋帶鋼之間的強大剪應力作用下,輥面氧化膜剝落,剝落程度初期較嚴重,以后逐漸減輕直至輥面新的氧化膜重新建立。一旦工作輥輥面氧化膜出現(xiàn)剝落,一方面,剝落的輥面氧化膜黏附在熱軋帶鋼表面,在后續(xù)機架中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷;另一方面,工作輥輥面氧化膜剝落后,輥面變得相當粗糙,在帶鋼變形區(qū)內,前后滑的作用使工作輥與熱軋帶鋼相對運動,此時輥面凸出部分對帶鋼表面產

12、生類似犁溝的作用,溝中露出的新鮮表面在水和大氣中氧化而生成三次氧化鐵皮,在后建立了良好的輥面氧化膜后,在軋制過程中還應重點維護。實踐得出,當軋輥溫度控制在某一范圍內時,軋輥輥面氧化膜維護良好,熱軋帶鋼表面不會產生氧化鐵皮缺陷。在生產過程中應適當調整F2、F3機架軋輥冷卻水量,以收到良好的效果。51211軋制計劃的編排軋制計劃編排時,要特別注意帶鋼的厚度、寬度、硬度、終軋溫度、卷取溫度的合理跳躍及編排量(即軋制公里數(shù));同時要關注不同表面等級(即分選度)的熱軋帶鋼在軋制計劃中的位置。對于帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的控制,以硬度組、分選度和終軋溫度的跳躍及其編排量的影響 1994-2009 China

13、Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 最大。在以下幾種情況中:硬度組跳躍過大;在軋制高硬度組帶鋼后軋制表面質量要求高的低硬度組帶鋼;高溫卷在同一軋制計劃中編排過多;表面質量要求高的O5板和熱軋酸洗板排在軋制計劃尾部,等等。只要其中任何一種情況存在,都將引起軋輥輥面氧化膜破壞、剝落而導致帶鋼表面氧化鐵皮缺陷產生。因此,必須嚴格審核軋制計劃,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。51212軋制節(jié)奏的控制和維護。同時應對軋輥冷卻水過濾網進行定期清洗或更換,以確保軋輥冷卻水的正常投入。51216合理的負荷分配負荷的合理分配對減

14、少熱軋帶鋼氧化鐵皮缺陷至關重要。如生產中發(fā)現(xiàn)某機架軋制的帶鋼有氧化鐵皮缺陷產生時,可適當將該機架的負荷分配到其他機架,或將負荷適當調整到粗軋機架,減少板坯進入精軋機前的厚度,以維護負荷分配較大的工作輥輥面氧化膜,生的幾率。5127軋制節(jié)奏的快慢,影響到軋輥輥面所受交變應力周期的長短和軋輥的冷卻效果。在軋制過程中,如果沒有足夠的間隙時間,將加速軋輥輥面氧化膜中微裂紋的產生、擴展和生長,輥面氧化膜剝落。,量,51213、某些易、高溫卷及軋制計,均可使用不同程度的軋制潤滑油來防止氧化鐵皮缺陷的產生。51218精軋前機架空設時的處理,進而影。如果投入的功率加速度越大,軋制速度越快,軋輥承受交變載荷的頻

15、率越大,軋輥輥面氧化膜中存在的顯微疲勞裂紋越易擴展和生長,最終導致輥面氧化膜剝落。如果投入的功率加速度太小,會影響整條軋線的產能。因此應合理使用功率加速度。51214軋輥輥溫的控制當精軋機組的某一前機架不能投入即空設時,對空設機架應適當處理,以側導板和工作輥等不損傷熱軋帶鋼的上下表面為原則,否則極易產生批量的氧化鐵皮缺陷。6結論(1)精軋前機架工作輥輥面氧化膜的剝落和粗糙是導致熱軋帶鋼表面產生氧化鐵皮缺陷的直接原因。(2)剝落的工作輥輥面氧化膜黏附在熱軋帶鋼表面,在后續(xù)機架中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷;氧化膜剝落后變得相當粗糙的工作輥輥面凸出體,對帶鋼表面產生類似犁溝的作用,在后續(xù)機架中

16、,溝兩邊因先變形而破碎的氧化鐵皮部分落入溝中,與溝中新鮮基體表面生成的三次氧化鐵皮一道,在繼續(xù)變形過程中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷。(3)控制熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的關鍵在于軋輥輥面氧化膜的良好建立和維護。生產中可采取以下措施:嚴格按規(guī)定進行燙輥;合理編排軋制計劃;控制軋制節(jié)奏;合理使用功率加速度;控制軋輥輥溫;維護好冷卻水噴嘴;合理分配軋制負荷;使用軋制潤滑油;精軋前機架空設時正確處理,等等。對軋輥溫度的控制實際上是對軋輥冷卻水量的控制,特別是要對F2和F3機架軋輥冷卻水量進行控制。在實際生產過程中,絕大部分氧化鐵皮缺陷的產生均是因F2和F3機架工作輥輥面氧化膜剝落引起的。如果軋輥冷卻水量過小,則輥面氧化膜過厚,脆且易剝落;如果軋輥冷卻水量過大,則輥面氧化膜太薄,軋輥輥