热带表面缺陷与轧辊表面状态的关系.doc

热带表面缺陷与轧辊表面状态的关系苏清旭（宝山钢铁（集团）公司热轧部，上海 201900）摘要：工作辊表面氧化膜状态与带钢表面氧化铁皮细孔及小白条压入缺陷的产生有密切关系。分析了氧化膜的形成过程、动态变化及脱落原因，并提出了控制方法及措施。关键词：工作辊；氧化膜；热轧带钢；表面缺陷1 前言 目前，汽车板、车轮钢及气瓶钢等高附加值产品已在宝钢批量生产。为满足这些产品的特殊要求，宝钢热轧厂对精轧机组产生的氧化铁皮细孔和氧化铁皮小白条压入原因和消除办法进行了实验研究，并取得了一定成效。氧化铁皮细孔，即带钢表面细点状铁皮压入，酸洗后成针孔状；氧化铁皮小白条形态为结疤状，酸洗后呈小白条。这两各缺陷的产生与精轧F1F3机架的工作辊表面状态有密切关系。2 精轧工作辊氧化膜在轧制过程中的形态变化2.1 精轧工作辊现状精轧F1F3为高铬辊，尺寸850mmx2050mm；F4F7为无限冷硬铸铁辊，尺寸为7600mmx2050mm。生产中轧辊事故主要为F6、F7带钢甩尾造成。另外，因精轧机组急停引起辊轧辊表面烧伤也有发生。磨辊车间将按事故辊跟踪报告及复查检测结果给以重点修磨。目前，问题突出的是，由于高附加值产品数量较增多，精轧F2F3机架工作辊临时换辊次数不断增多，经磨辊车间备辊正常动作带来一定困难。2.2 轧辊氧化膜的形成及变化(1)轧制过程中精轧工作辊氧化膜的形成热轧带钢表面氧化铁皮细孔及小白条压入主要与精轧前几架有关,即主要是F1F3工作辊辊面对带钢表面的影响。精轧终轧温度一般在850880，个别品种可达900以上。带钢最快速度可达25m/s。在这种高温、高速、大压下以及水汽等因素的影响下，精轧F1F3工作辊辊面逐渐形成一层氧化膜，这种高铬氧化膜的形成，不仅提高轧辊的使用寿命，而且是决定带钢表面质量的重要原因之一。（2）轧制过程中氧化膜的动态变化工作辊氧化膜的形成有一个过程，形成后的氧化膜也在不断变化。一个编制较好的轧制计划经过一段时间烫辊，约轧制10km左右，整个辊面形成一层较薄的氧化膜。如果在轧制过程中工作条件无突发性变化，那么轧制到60km左右是轧辊状态闻佳时期，所以在生产中高表面要求的品种基本安排在这一段轧制。随着轧制公里数的增加，轧辊表面形成一层金黑色的氧化膜，在变形区中由于高温、高速、大压下和冲击负荷等因素的影响，光滑的氧化膜不断被磨损，逐渐形成V型波纹，接着出现慧星条纹，轧辊表面状态不断恶化，个别轧辊辊面氧化膜脱落。氧化膜脱落后，仍可以形成新的氧化膜，但轧辊磨损量大，必须重新修磨。3 轧辊氧化膜脱水落分析3.1 轧辊冷却能力不足进入F1机架的带皮温度在950以上，工作辊一直处于高温状态下工作，不仅降低了高铬辊的耐磨性，同时形成过厚的氧化膜。通常，氧化膜达0.2mm时将处于不稳定状态，容易脱落，因此必须具有充足的冷却能力，以使轧辊保持冷却状态。轧辊冷却系统中，由于水质不良水嘴堵塞，造成轧辊辊面冷却不均的现象也常发生。局部辊面较长的时间未得到充分冷却，表面很难形成致密的氧化膜，即使形成氧化膜也会很快恶化。同样切水板漏水，更能造成较大面积的氧化膜脱落。3.2 轧制节奏不稳定轧制节奏的稳定有益于氧化膜的生成和保养。由于设备故障和计算机过程控制信息跟踪出错等原因，生产线必须暂停生产，精轧工作辊辊温迅速下降；面恢复生产后工作辊温迅速上升，这种激冷激热现象会使辊面产生热应力，导致出现微小裂纹，使工作辊辊面氧化的粘附力下降，很容易粘附在带钢表面。3.3 轧制计划不合理合理的轧制计划对氧化膜的生成和变化也有预控作用。开轧规格由窄到宽，不仅对板形控制有利，同时形成良好的轧辊整体氧化膜，轧辊辊形的变化支持了氧化膜的形成。同时高硬度组织的品种不应放大计划前面轧制，否则氧化膜在生成过程中迅速被破坏。轧制计划的公里数也不宜太长，一般在120km。因为随着轧制公里数的增加，轧辊热应力的影响效应不断增加，微小裂纹不断扩散。当然，轧制润滑工艺的开拓明显增加了轧制公里数。3.4 带钢头部对工作辊辊面的损伤带钢头部未切头、头部轧破或温度低的黑头都会给工作辊氧化膜造成致命的伤害，连续几架轧机在同一位置上氧化膜被刮起掉。这种情况常意外被发现，应考虑更换某一架工作辊。3.5 工作辊修磨量的控制更换下来的工作辊修磨，对发生过烧伤、卡钢、甩尾及网裂的轧辊要增加修磨量，直到全部磨清为止，否则将是氧化膜的隐患。轧辊由于修磨量不足所带来的质量封锁常会形成批量性，应引起注意。为此，应在生产线上设置轧辊跟踪卡，详细记录使用情况，供磨辊车间参考。4 氧化膜状态对带钢表面质量的影响4.1 正常氧化膜是质量保证的关键生产中带钢表面出出氧化铁皮细孔时发现F1F3轧机工作辊面很粗糙，局部地方形成V型点区。一个轧制单元完成后，如果带钢表面质量均合乎要求，那么工作辊辊面定有一层发亮发滑的氧化膜。在变形区中，由于氧化膜较光滑，变形过程对带钢表面质量有利；在精轧过程中，受到破坏的氧化膜会形成无数的微观突点，此时，带钢在精轧阶段表面形成的硬、脆第3次氧化铁皮Fe2O3被微观突点破坏，压入带钢表面。4.2 氧化铁皮细孔的形成带钢经过2#除磷箱后，表面粗大的氧化铁皮被清除，但新的氧化作用同时发生，进精轧F1的温度越高，形成的铁皮越厚，更容易被压入。初始氧化膜变坏，其表面状态犹如沙滩状，进而形成V形点区，这些微观突起象钉板一样刺破带钢表面，带钢表面形成细小的黑点，经酸洗，带钢表面留下一片散沙状针孔。严重的铁皮细孔，对于高表面要求的电镀产品已不适宜。另外，F1后的再次除磷对邓防止氧化铁皮细孔的发生很有效。这一措施不仅消除薄层氧化铁皮，同时对迅速生成的Fe2O3轧机有一定的消弱作用，可有效缓解带钢进F2、F3轧机进行大压下产生的细孔。生产高表面要求的钢卷，此项功能必须投入。4.3 氧化铁皮小白条的形成随着轧制公里数的增加，轧辊氧化膜的状态逐渐变差，在变形区中氧化膜受较大剪切力作用，光滑的表面逐渐由点状损伤变成V形、米粒状及慧星状条纹，个别辊面的高铬氧化膜大片脱落。与此同时，带钢表面质量也由细小点状压入，逐渐扩大，由于后几架的延伸作用，最后成为细小的条状。产生严重的小白条时，压入的铁皮不能被酸洗掉，小白条颜色变深，这样的带钢不能进处下一工序。因此在大生产中必须按规定抽检带钢表面，发现问题要追加开卷检查，同时要随时跟踪带钢的温度、水系统情况，以及在步进梁旁观察带钢表面质量变化，发现问题，应分析轧辊辊面此时的状态，必要时果断换辊