热轧带钢的氧化皮缺陷类型与成因分析
朱敏
[摘 要]边部翘皮缺陷是热轧带钢最常见的表面问题，造成形貌发生多样性的变化，生产中控制比较困难。根据宏观形貌的特点对某1580mm热轧带钢生产线所发生的带钢边部翘皮缺陷进行归纳和分类。并且运用扫描电镜对缺陷微观组织进行分析，对形成原因深入探究，根据结论制定合理的控制方法并取得良好的效果。
[关键词]熱轧带钢；边部翘皮；成因调查
中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0039-01
引言
热带轧制过程中，板坯边角部始终处于低温高应力区，并且在立辊平辊交替轧制中不断压下翻平，工况最为恶劣，缺陷发生几率很大。其中带钢边部翘皮缺陷在热轧带钢表面缺陷中较为常见，其发生率高，控制较为困难，容易批量爆发，严重影响热轧带钢表面质量。本文针对某1580mm热轧带钢生产线，对其生产中出现的边部翘皮缺陷进行归类研究，并制定了有效的控制措施。
一、边部翘皮缺陷宏观形貌
翘皮缺陷分为面部翘皮和边部翘皮，大致以距边部30mm为划分界限。面部翘皮是指距带钢边部距离大于30mm的翘皮缺陷，该类缺陷源于铸坯表面夹杂、气泡等缺陷；边部翘皮是指距带钢边部30mm以内的翘皮缺陷，其形成部分源于铸坯本身缺陷，部分源于轧制过程。个别轧制过程中产生的翘皮缺陷距边部距离大于30mm，本文将其归为边部翘皮。根据边部翘皮缺陷表现形貌的不同，将其归为长条片状、断续侧翻状、点状3类。
（1）长条片状翘皮缺陷
该类翘皮缺陷沿带钢长度方向开口，呈长条片状，个体较大，一般长宽分别在100mm、5mm以上，带钢上下表面均存在，无明显钢种特异性，典型形貌见图1。
（2）断续侧翻线状翘皮缺陷
该类翘皮缺陷垂直带钢长度方向开口，呈断续线状，个体较窄，长短不一，一般宽度在5mm以内，长度从几厘米到几十厘米不等。缺陷多存在于带钢上表面尾部300m内，具有温度敏感性，超低碳钢最易出现。
（3）点状边部翘皮缺陷
该类缺陷个体较小，独立存在[1]，一般大小在5mm左右，多在带钢表面呈现“唇状”裂口，严重的沿表面翻开。缺陷多存在于带钢上表面，无明显钢种特异性及温度敏感性。
二、边部翘皮缺陷微观组织及形成原因分析
（1）长条片状缺陷微观组织及成因
缺陷微观组织存在两类：第1类在对缺陷皮下电镜扫面中发现大量连铸保护渣成分，由此判断该类缺陷源于铸坯保护渣成分与基体部分塑性不同，在轧制过程中分层形成翘皮；第2类裂纹附近的组织存在大量的高温氧化质点，由此判断铸坯在加热炉内已经存在裂纹、气泡等缺陷，由于该缺陷的存在导致轧制过程中轧裂分层形成翘皮。由此判定长条片状边部翘皮缺陷的形成源于铸坯本身缺陷，见图2。
（2）断续侧翻线状翘皮缺陷微观组织及成因
基于检测结果可判断此类翘皮缺陷形成于热轧轧制过程。该类翘皮缺陷具有较高温度敏感性，随出钢温度降低而缺陷率增加。为研究其形成机理，对板坯在加热炉出口、粗轧除鳞出口、R1机架出口和R2机架出口表面温度进行测量。结果显示：板坯出炉后温度较高，表面各处最低温度在1000℃以上，但经过粗轧除鳞后温度急剧下降，尤其边角区域最低达780℃左右，在粗轧过程中，板坯边角金属存在温度偏低的现象，已低于金属由奥氏体向铁素体转变的温度，使得金属向铁素体转变，塑性相对较差，且随碳含量降低，相变温度相对升高，边角部位金属越容易低于该相变温度，从而发生奥氏体向铁素体的转变。而在精轧过程中，由于宽厚比较大，边部金属不会向表面发生移动[2]。据此可得结论：此类翘皮缺陷是由于粗轧过程中铸坯边角金属温度低、塑性差而轧裂，在立辊平辊轧制过程中逐步向表面内移动扩展形成。
（3）点状边部翘皮缺陷微观组织及成因
此类缺陷微观组织与断续侧翻线状缺陷一致，均未发现连铸保护渣、高温氧化质点等铸坯自身缺陷，由此可判断其形成于轧制过程。实际生产中，此类缺陷只在E1机架辊面粗糙及R1机架辊面出现氧化膜剥落后局部粗糙时出现。由E1机架辊面粗糙造成的边部翘皮缺陷，位置一般距边部30mm以内，且伴有明显的辊面粘钢，由R1机架辊面氧化膜剥落造成的边部翘皮缺陷，则根据带钢宽度及氧化膜剥落位置的不同而不同，最远可达距板坯边部200mm。
三、边部翘皮缺陷控制方法
针对以上不同形貌边部翘皮缺陷形成机理，制定以下控制方法：（1）严格控制铸坯质量，控制连铸保护渣的卷入，必要时对铸坯表面进行火焰清理，消除铸坯表层缺陷，以控制铸坯缺陷造成的边部翘皮。（2）设计合理的粗轧立辊辊型，钝化粗轧过程中板坯尖角，减小边角部位温降。（3）严格管控粗轧区漏水，特别是轧制过程中能够喷溅至板坯边角的冷却水，以减小中间板坯边角部温降。（4）在保证除鳞效果的前提下，提高粗轧除鳞速度，减小板坯整体温降，进而降低边角金属温降。（5）制定合理的E1机架立辊更换周期，降低由E1机架辊面粗糙造成的边部翘皮缺陷，如果现场出现该类翘皮缺陷，可采用空过E1机架轧制的方式。
四、结论
热轧带钢边部翘皮缺陷分铸坯本身缺陷造成的与轧制过程形成的两种，其宏观形貌存在一定差异，微观组织最主要区别在于是否存在高温氧化质点或连铸保护渣等杂质成分。（1）铸坯本身卷渣、气泡等缺陷导致的边部翘皮缺陷是由于其与基体塑性存在差异，轧制中分层形成的，其一般呈长条片状，不能通过热轧轧制过程消除，需要管控铸坯质量。（2）断续侧翻线状翘皮缺陷具有较高的温度敏感性，超低碳钢最容易出现，生产中需控制板坯边角温降；点状翘皮缺陷直接与E1、R1机架辊面状态相关，生产中需制定合理的E1、R1机架轧辊更换周期，保证工作辊冷却水嘴的通畅，保证辊面质量。
结束语
轧钢边翘皮是常见问题，要采用科学的技术方法抑制此问题的发生，立辊的使用异常引起大批量边部翘皮缺陷，同时也造成了立辊磨损异常，降低立辊使用效率和寿命。通过精细化操作，优化道次侧压量负荷分配，可避免大批量边部翘皮缺陷的发生。
参考文献
[1] 陈韧.刘立文.李梦炜.粗轧板坯侧翻变形的数值模拟[J].中国冶金，2017，（08）：30-31.
[2] 邸洪双.王晓南.宁忠良.热轧板带边部缺陷形成机理及研究现状[J].河南冶金，2016，（05）：126-127.
