山鋼日照公司的酸軋產(chǎn)線采用SMS公司的酸洗軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組，設(shè)計(jì)年處理能力為215.4萬t。酸洗工藝采用淺槽紊流鹽酸酸洗，酸洗入口設(shè)置米巴赫全自動(dòng)激光焊機(jī)和拉伸破鱗機(jī)，酸洗出口采用自動(dòng)調(diào)寬高精度轉(zhuǎn)臺(tái)式切邊剪。軋機(jī)是酸軋產(chǎn)線的核心設(shè)備，其主要功能是壓薄鋼板并保證其板形，軋機(jī)是五機(jī)架6輥連續(xù)可變凸度（Continuously variable crown, CVC）軋機(jī)，具有自動(dòng)厚度控制（AGC）和自動(dòng)寬度控制（AWC）功能，尺寸精度和板形質(zhì)量控制效果好。出口采用回旋式雙卷筒型式（即卡羅塞爾卷取機(jī)），緊湊高效，后方設(shè)置有離線檢查臺(tái)，可以對(duì)帶鋼端部進(jìn)行取樣檢查其表面質(zhì)量。對(duì)于連續(xù)軋制，最重要的是把軋制程序和伴隨著它的各機(jī)架速度、輥縫、機(jī)架間的張力對(duì)應(yīng)依次通過的材料，分別進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，使其穩(wěn)定運(yùn)行。

冷軋深沖鋼在酸軋生產(chǎn)過程中的某段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)斷帶事故，給冷軋生產(chǎn)的順行造成很大影響，不僅嚴(yán)重影響了作業(yè)率，同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響下一道工序的正常供料生產(chǎn)，訂單的交付也難以按期完成。針對(duì)酸軋斷帶產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)改進(jìn)措施，以達(dá)到對(duì)酸軋斷帶的有效控制。

1. 酸軋斷帶的原因分析

1.1 酸軋生產(chǎn)工藝流程

所研究的酸軋生產(chǎn)線工藝流程見圖1.

1.2 焊縫處的斷帶分析

在酸洗入口設(shè)置米巴赫全自動(dòng)激光焊機(jī)，激光焊機(jī)為此部分最為主要的設(shè)備，是保證酸軋產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。正常的生產(chǎn)流程是全自動(dòng)焊接之后，根據(jù)具體的生產(chǎn)情況進(jìn)行杯凸試驗(yàn)，并且制定相應(yīng)的酸軋焊機(jī)焊縫杯凸試驗(yàn)頻次工藝制度等。在嚴(yán)格執(zhí)行以上工藝制度并且確保原材料質(zhì)量正常情況下，不會(huì)出現(xiàn)斷帶事故。一般情況下，導(dǎo)致酸軋焊縫斷帶的原因很多，大多數(shù)為焊接效果不好，影響焊接效果的主要因素包括雙切剪等機(jī)電設(shè)備對(duì)焊縫質(zhì)量的影響、焊接參數(shù)設(shè)定不合理對(duì)焊縫質(zhì)量的影響、輸出鏡及外光路對(duì)焊縫質(zhì)量的影響、保護(hù)氣體對(duì)焊縫質(zhì)量的影響以及原料質(zhì)量對(duì)焊縫質(zhì)量的影響等[1]。

某次超低碳深沖鋼生產(chǎn)過程中，焊縫前1 m在F2、F3之間斷帶，對(duì)斷口（圖2）取樣并進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

逐項(xiàng)調(diào)查焊縫的相關(guān)工藝和設(shè)備，并對(duì)焊縫位置進(jìn)行掃描電鏡分析。經(jīng)過鎢燈絲掃描電鏡（SEM）檢測結(jié)果及分析，斷帶位置有大量的Al元素存在，詳情見圖3。

判斷斷帶原因?yàn)榇颂嶢l2O3富集造成硬度局部偏高。根據(jù)生產(chǎn)工藝Al主要來自于酸軋?jiān)嫌眠B鑄坯在頭部位置進(jìn)行噴號(hào)所用的Al絲。噴號(hào)位置為鑄坯的頭部（圖4），熱軋卷位置對(duì)應(yīng)頭部（熱軋卷卷芯位置），酸軋后位置對(duì)應(yīng)尾部（酸軋鋼卷不平整），斷裂位置處于帶尾焊縫前1 m左右（對(duì)應(yīng)鑄坯噴號(hào)位置），因此判斷Al線噴號(hào)在加熱爐中高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)形成Al2O3，Al2O3夾雜物無延展性，帶鋼撕裂造成斷帶。

1.3 軋制力的影響

在酸軋作業(yè)中，為了優(yōu)質(zhì)、高效、低成本地軋制鋼板，必須建立最佳作業(yè)方法。一般來說酸軋的全壓下率在50%~93%，全壓下率的分配，影響著電機(jī)功率、形狀、作業(yè)性能、效率。張力對(duì)軋制具有極大的影響，在軋制過程中施加張力，使鋼材的塑性變形在前、后張力的作用下進(jìn)行。張力的存在可以防止帶鋼在軋制過程中跑偏，保證正確對(duì)中軋制；還可以調(diào)整板形，使所軋帶鋼保持平直；軋制中的前、后張力可降低金屬的變形抗力，有利于帶鋼變形，便于軋制更薄的產(chǎn)品，還能降低能耗[2]。機(jī)架間的張力過高，則會(huì)增加鋼板斷裂風(fēng)險(xiǎn)；過低，則增加鋼板扭曲的風(fēng)險(xiǎn)，所以必須控制張力值適當(dāng)。

圖5為深沖鋼冷軋卷在速度1050 m/min左右酸軋生產(chǎn)過程中，帶鋼突然在F4、F5之間斷帶的形態(tài)圖，該事故導(dǎo)致F4機(jī)架內(nèi)堆鋼、防纏導(dǎo)板變形、工作輥和中間輥受損。

觀察帶鋼邊部發(fā)現(xiàn)切邊良好，邊部無邊裂、毛刺、鋸齒邊等，排除邊部缺陷導(dǎo)致帶鋼撕裂斷帶的可能。

如圖6所示，斷帶前的張力數(shù)據(jù)正常且保持穩(wěn)定，但在隨后小于0.06 s的時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)4出口傳動(dòng)側(cè)（DS）張力先出現(xiàn)降低，之后F4出口操作側(cè)（OS）張力開始降低，直至到0，即帶鋼從傳動(dòng)側(cè)開始撕裂，然后斷帶。如圖7所示，F(xiàn)4輥縫傾斜保持0.04 mm不變，F(xiàn)4出口張力差穩(wěn)定為7 kN，屬于較小張力差，經(jīng)驗(yàn)值張力差在20 kN以內(nèi)屬于正常值。

穩(wěn)定軋制過程中，軋機(jī)入口原料偏離0.2 mm，無跑偏鐮刀彎情況。軋制出現(xiàn)異常后，F(xiàn)4出口傳動(dòng)側(cè)張力先開始下降，操作側(cè)張力隨之下降，然后降為零，總用時(shí)0.4 s，傳動(dòng)側(cè)開始撕裂導(dǎo)致斷帶。軋制過程中機(jī)架兩側(cè)的軋制力差、張力差數(shù)值較大時(shí)造成斷帶[3]。

1.4 孔洞的影響

酸軋過程中部分缺陷是由原料造成的，但是往往難以在上一道工序發(fā)現(xiàn)，而是在冷軋生產(chǎn)中暴露出來。原料缺陷通常有氣泡、孔洞、夾雜、鐵皮壓入、原料劃傷和輥印等，針對(duì)上述熱軋?jiān)先毕?，通常采取的控制措施是加?qiáng)對(duì)原料的檢查控制：加強(qiáng)封閉區(qū)管理，嚴(yán)禁不符合生產(chǎn)條件的原料上線生產(chǎn)，熱軋廠改進(jìn)生產(chǎn)工藝減少缺陷產(chǎn)生[4]。在實(shí)際的酸軋過程中，酸軋入口上卷時(shí)的檢查和剪切難以把所有缺陷完全切除干凈，從而在酸軋過程中出現(xiàn)問題。圖8為孔洞造成的斷帶形貌。

由圖9可以看出，斷帶發(fā)生在12：03左右，此前軋機(jī)一直正常軋制，輥縫傾斜、軋制力和張力等均無異常，12：03：04時(shí)F4出口張力突然清零（此時(shí)已發(fā)生斷帶），隨后速度驟降至0，輥縫傾斜、軋制力等參數(shù)失去控制。查看斷帶現(xiàn)場，斷帶時(shí)速度較高（1020 m/min左右），帶鋼堆積，斷口有明顯孔洞缺陷，且斷面圓滑，排除軋裂導(dǎo)致斷帶，判斷為原料孔洞導(dǎo)致應(yīng)力集中，最終撕裂帶鋼。

1.5 原料夾雜的影響

統(tǒng)計(jì)若干次夾雜類型的斷帶情況，通過鎢燈絲掃描電鏡（SEM）分析，幾個(gè)典型的電鏡掃描情況如圖10和11所示。

斷帶位置含有Ca系夾雜（圖10（a））、氧化鋁系（圖10（b）），判斷斷帶應(yīng)與此處Al2O3或Ca系類夾雜富集造成硬度局部偏高有關(guān)，Al的來源為鋼水中的Al2O3聚集，Al2O3夾雜物無延展性、Ca系類夾雜偏硬，帶鋼撕裂造成斷帶。

斷帶位置含有Na、K、Mg、Si等典型保護(hù)渣系夾雜（圖11）情況[5]，判斷斷帶應(yīng)與原料鑄坯生產(chǎn)時(shí)在結(jié)晶器中卷渣造成鋼帶內(nèi)含有夾雜物有關(guān)。

1.6 工藝參數(shù)設(shè)定的影響

酸軋過程中，彎輥力和CVC軸向位置可用來克服和消除板形缺陷。彎輥力是第一調(diào)節(jié)手段，但長時(shí)間處于高彎輥力的狀態(tài)下，必須調(diào)節(jié)CVC位置，讓工作輥獲得新的合適的軋輥凸度，才能達(dá)到控制板形的目的，CVC位置值的合理設(shè)定不但能配合彎輥力有效的改善板形，同時(shí)還可大幅度降低彎輥力，增加彎輥力的可調(diào)范圍[6]，確保酸軋軋制過程的順利。

圖12為酸軋產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)格為0.79 mm×1848 mm的超低碳深沖鋼卷時(shí)帶鋼發(fā)生斷帶的照片。肉眼觀察斷口位置未發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)。對(duì)斷帶部位進(jìn)行取樣，掃描電鏡形貌及面掃描圖譜如圖13所示。

通過掃描分析結(jié)果，只觀察到斷口處的成分為Fe，沒有觀察到其他雜質(zhì)，排除夾雜等原因造成的斷帶。

深入調(diào)查工藝數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，操作人員在軋制過程中調(diào)整軋制力使厚度達(dá)到目標(biāo)要求過大導(dǎo)致軋斷，調(diào)整彎輥力值不適合導(dǎo)致軋漏斷帶。主操作工在軋制力生效時(shí)，設(shè)定軋制力過高，在軋機(jī)啟動(dòng)一瞬間壓斷帶鋼發(fā)生斷帶。

2. 預(yù)防酸軋斷帶產(chǎn)生的措施及效果

（1）對(duì)連鑄坯噴號(hào)的Al線進(jìn)行優(yōu)化，在保證鑄坯噴號(hào)清晰的情況下，可以考慮Al線稍細(xì)一些，確保鑄坯上噴號(hào)位置的Al在軋制前去除干凈。

（2）煉鋼工序展開超低碳鋼的夾雜物攻關(guān)，減少酸軋?jiān)翔T坯中Al、Ca以及保護(hù)渣等夾雜含量。

（3）通過下道工序（鍍鋅和平整機(jī)組）的質(zhì)量信息反饋，對(duì)相同規(guī)格軋制規(guī)范，軋制力計(jì)算、分配以及張力計(jì)算、分配數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，以此優(yōu)化軋制規(guī)范、壓下規(guī)程，穩(wěn)定板型，防止斷帶。

（4）操作工操作時(shí)應(yīng)確認(rèn)到位，了解本崗位操作按鈕、設(shè)備的性能和調(diào)整范圍，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，針對(duì)不同的問題制定出不同的解決方法，對(duì)軋制規(guī)格的每一次軋制力設(shè)定做到心中有數(shù)，設(shè)置軋制力時(shí)不能過大。

（5）酸軋前檢查原料卷，嚴(yán)禁出現(xiàn)孔洞的卷進(jìn)入酸軋生產(chǎn)。

深沖鋼酸軋生產(chǎn)采取以上措施之后，斷帶改善效果非常顯著。

參考文獻(xiàn)

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文章來源——金屬世界