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　　0 前言

　　炉卷轧机因具备减缓轧制过程中钢板温降速度、提高温度均匀性的优点, 被广泛用于不锈钢和碳素带钢生产。20 世纪90 年代, 炉卷轧机逐渐应用于碳素中厚板生产[1-3], 与常规中厚板轧机相比, 炉卷轧机在生产宽薄规格钢板方面具有独特优势, 例如在卷轧过程中利用卷曲炉对钢板进行保温, 解决了后期轧制过程中钢板温降过快的问题, 实现了高等级薄宽规格钢板的高效轧制。为了提高炉卷轧机的轧制成材率, 最大限度地发挥炉卷轧机的优势, 坯料设计越长, 卷轧头尾导致的非计划率就越低, 但同时也带来许多问题, 最为突出的是坯料长度过大, 较长的轧制时间使钢板表面氧化严重, 给精除鳞带来很大压力, 除鳞工艺不当还会引起批量性表面质量问题。本文针对炉卷轧机轧制11 mm厚度船板时出现的麻面缺陷, 分析其产生原因和分析结果, 展开改善表面质量的工艺试验, 最终制定合理的轧制工艺。本文由抛丸清理机整理

　　1 麻面特征及成因分析

　　1. 1 麻面特征

　　图1 为炉卷轧机生产船板在抛丸前后的表面形貌。

　　图1 抛丸前后钢板表面形貌

　　图1 ( a) 为热轧态钢板的表面形貌, 由此看出, 钢板表面有红褐色和蓝黑色条带状氧化铁皮相间排列; 图1 ( b) 为抛丸后钢板的表面形貌, 从中看出, 抛丸后钢板表面存在许多浅坑, 经测量深度<150 μm。通过观察, 发现麻面分布状态也为条带状, 并且条带宽度和抛丸前红褐色氧化铁皮宽度相当。

　　1. 2 成因分析

　　1. 2. 1 麻面产生的原因

　　测量结果显示: 钢板表面红褐色氧化铁皮宽度和精除鳞喷嘴间距相当, 由此判断条带状红褐色氧化铁皮应该与精除鳞有关。另外, 从麻面深度判定, 麻面产生的原因应该是二次氧化铁皮在精除鳞过程中未被除净, 并在随后的轧制过程中压入钢板本体。图2 为麻面形成示意图。、

　　图2 麻面产生示意图

　　钢板在精轧过程中, 表面形成一层二次氧化铁皮, 如图2 ( a) 所示。如果精除鳞没有将二次氧化铁皮完全清除干净, 则在钢板表面就会形成厚度不等的残留二次氧化铁皮, 如图2 ( b) 所示。在随后的轧制过程中, 残留的氧化铁皮被压入钢板本体, 并与后期形成的氧化铁皮一起组成最终氧化铁皮, 如图2 ( c) 所示。钢板抛丸过程中厚度不等的氧化铁皮被去除, 氧化铁皮压入形成的麻面暴露于表面, 如图2 ( d) 所示。

　　1. 2. 2 条带状麻面的成因

　　图3 ( a) 为精除鳞喷嘴在钢板表面打击痕示意图。为防止各喷嘴之间的喷射水发生干涉, 通过扭转喷嘴, 使其打击痕的水平倾角为15°。散射高压水受其影响, 钢板表面打击痕上的各点水流密度和压力均存在差异, 水流密度和打击力的排序为B > A > C。已有研究表明, 高压水通过氧化铁皮冷却、破裂、爆破和冲刷等除鳞效应共同作用去除钢板表面的氧化铁皮, 各种除鳞效应均受水流密度和打击力影响。水流喷嘴散射宽度方向上的水流密度和打击力差异导致除鳞效果产生差异, 水流中央 ( B点) 位置水流密度和打击力大, 除鳞效果好, 能够完全去除钢板表面的二次氧化铁皮。水流边部 ( A点和C点) 位置水流密度和打击力相对略小, 除鳞效果差, 不能完全去除钢板表面的二次氧化铁皮。完全除净的钢板表面生成新的黑色氧化铁皮, 而残留二次氧化铁皮在随后轧制道次被压入钢板本体, 同时被压碎, 增大了其与空气的接触面积, 加快氧化速度, Fe O转变为红褐色的Fe2O3, 最终呈现出红褐色的条带状氧化铁皮, 如图3 ( b) 所示。

　　图3 条带状红色氧化铁皮产生过程示意图

　　1. 2. 3 消除条带状麻面的措施

　　导致麻面产生的原因主要有除鳞设备和除鳞工艺2 个方面。除鳞设备发生异常会导致突发性表面质量问题, 除鳞工艺不合适会导致新轧制钢板出现表面质量问题。为获得最佳的表面质量, 需要除鳞设备和除鳞工艺之间互相配合。在除鳞系统压力一定的情况下, 只能通过优化除鳞工艺来改善钢板的表面质量。以上分析显示, 本文论述的条带状麻面问题是由于除鳞喷嘴边部除鳞水压力较低引起。经检查发现, 在钢板生产过程中除鳞系统压力无异常, 但为了优化板型质量, 钢板轧制增加了2 道次。轧制道次增加后, 除鳞工艺仍然执行倒数第2 道次除鳞的工艺, 因此导致倒数第2 道次的除鳞温度降低。有研究结果表明, 在钢板温度过低时, 钢板表面形成的为非气泡状氧化铁皮, 此类型氧化铁皮与本体结合紧密, 不易去除。在一定的温度范围内, 随温度升高, 钢板表面的氧化铁皮从附着性较高的致密氧化铁皮转变为附着力较低的气泡状氧化铁皮, 降低了除鳞难度。实验研究也表明, 在合适的温度范围内, 提高除鳞温度能够明显改善除鳞效果, 如图4 所示。为此, 在除鳞系统压力一定的条件下, 提高除鳞温度可改善除鳞效果。

　　图4 除鳞温度对除鳞效果的影响

　　2 工艺优化试验及结果

　　为提高精除鳞温度, 设计了2 组试验。方案一: 利用减少轧制道次提高除鳞温度, 将原来的13 道次轧制改为11 道次轧制, 倒数第1 道停止除鳞。试验结果如图5 所示。从图5 ( a) 看出红褐色条带宽度明显变窄, 青色氧化铁皮所占面积明显增加。如图5 ( b) 所示, 抛丸后的钢板表面平整光洁, 无麻面。

　　图5 方案一生产的钢板抛丸前后表面形貌

　　方案二: 将除鳞道次向高温阶段推移, 以此提高除鳞温度, 在11 道次轧制的基础上, 采用倒数第2 道次开始停止除鳞。试验结果如图6 所示。从图6 ( a) 看出红褐色条带已经完全消失, 整个钢板表面为分布均匀的青色氧化铁皮。抛丸后的钢板表面平整光洁, 无麻面, 如图6 ( b) 所示。

　　图6 方案二生产的钢板抛丸前后表面形貌

　　3 结论

　　( 1) 中厚板轧制过程中麻面的产生不仅受除鳞水压力影响, 还受轧制和除鳞工艺影响。在除鳞水压力一定的条件下, 通过减少轧制道次和提前终止末道次除鳞的方法提高除鳞温度, 能够有效避免条带状麻面的产生。

　　( 2) 在轧制规程或轧制速度等因素发生变化且导致终轧温度改变的情况下, 为保证成品钢板的表面质量, 应及时跟踪钢板的表面质量, 调整除鳞工艺, 确保钢板表面质量正常。