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304不銹鋼邊部壓銹缺陷解決措施與工藝優(yōu)化研究
摘 要 300系不銹鋼304鋼種在北海誠德金屬壓延有限公司熱軋分廠(以下簡稱北海誠德)1700mm熱軋生產(chǎn)線軋制過程中，經(jīng)常發(fā)生帶鋼邊部與軋輥輥面粘結(jié)現(xiàn)象，帶鋼邊部0～40mm形成粗糙帶，給后續(xù)固溶酸洗工序造成帶鋼邊部氧化皮酸洗不干凈，比較難洗情況，最終形成邊部壓銹缺陷。通過現(xiàn)場對304不銹鋼邊部壓銹缺陷形成原因的分析及跟蹤，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高加熱溫度、精軋入口溫度時，邊部壓銹缺陷有明顯改善。
關(guān)鍵詞 不銹鋼 粗糙 邊部壓銹 加熱溫度 精軋入口溫度
1 前言
北海誠德1700熱軋線設(shè)備主要由：2座步進(jìn)梁式加熱爐+爐后除鱗+1機(jī)架R1粗軋機(jī)+熱卷箱+8機(jī)架F1～F8精軋機(jī)+2臺卷取機(jī)組成，自2012年11月11日北海誠德1700熱軋線全面建成投產(chǎn)以來，304不銹鋼占不銹鋼總產(chǎn)量的比例逐年增加，304比例從2013年的13.60%到2016年的55.38%，增幅達(dá)41.78%。然而在304不銹鋼比例迅速增加的同時，邊部壓銹缺陷比例也逐漸在增加，嚴(yán)重影響了后道工序的加工成本和工序產(chǎn)品質(zhì)量。為此從2014年上半年開始，就304的邊部壓銹問題現(xiàn)場做了大量的試驗和測試，發(fā)現(xiàn)軋輥輥面質(zhì)量、加熱爐溫度、帶鋼溫度、軋輥溫度、工作輥冷卻水水壓對邊部壓銹缺陷形成影響比較大。
2、304邊部壓銹形成機(jī)理分析
2.1 材料化學(xué)成分
北海誠德304奧氏體不銹鋼化學(xué)成分，從化學(xué)成分范圍看，企標(biāo)成分完全在國標(biāo)和美標(biāo)范圍，即生產(chǎn)的304鋼種是合格的。
2.2 邊部壓銹缺陷照片、形貌、特征及主要形成機(jī)理
在固溶退火酸洗后如下圖1白皮狀態(tài)帶鋼邊部40mm內(nèi)缺陷位置明顯粗糙，不銹鋼基體內(nèi)被嵌入氧化皮，與旁邊正常表面形成明顯差別。在跟蹤發(fā)現(xiàn)熱軋精軋F(tuán)1-F4前段工作輥輥面帶鋼邊部接觸位置處發(fā)現(xiàn)有類似的粗糙帶如圖2、圖3所示，輥面缺陷圖完全與帶鋼邊部缺陷圖一致，同時用手觸摸手感明顯，部分粗糙處還帶毛刺。故邊部壓銹在很多其它不銹鋼廠也叫邊部軋輥痕跡或氧化皮缺陷，該缺陷特征為：距離帶鋼兩側(cè)邊部40mm以內(nèi)，全長連續(xù)發(fā)生，且存在明顯手感，粗糙帶呈線狀分布，與軋制方向成5～10°夾角。
精軋F(tuán)1-F4工作輥輥面氧化膜周期的承受著巨大的交變應(yīng)力，達(dá)到疲勞極限后，氧化膜中的微裂紋在工作輥和帶鋼之間的強(qiáng)大應(yīng)力作用下，輥面氧化膜剝落，一方面，剝落的輥面氧化膜黏附在帶鋼表面，在后續(xù)機(jī)架中被碾入帶鋼表面形成邊部壓銹缺陷;另一方面，工作輥輥面氧化膜剝落后，輥面變得相對粗糙，在帶鋼變形區(qū)，前后滑的作用使工作輥與帶鋼相對運動，此時輥面粗糙帶有毛刺部分對帶鋼產(chǎn)生類似梨溝的作用，在帶鋼上形成溝槽，使帶鋼基體暴露在高溫水汽中氧化而生成三次氧化皮，形成的三次氧化皮在后機(jī)架繼續(xù)變形過程中被碾入帶鋼形成邊部壓銹缺陷。
3、產(chǎn)生邊部壓銹的工藝影響因素
3.1 軋輥表面氧化膜形成好壞影響
前面邊部壓銹缺陷形成機(jī)理提到在精軋工作輥F1-F4軋輥邊部位置找到與邊部壓銹類似的缺陷，即帶鋼上的邊部壓銹缺陷主要還是軋輥邊部缺陷嵌入帶鋼造成帶鋼邊部粗糙，在固溶酸洗過程中帶鋼邊部粗糙處洗滌不干凈，存在氧化皮缺陷占主導(dǎo)因素，而且工作輥輥面越粗糙、氧化膜破壞和剝落程度越嚴(yán)重，其帶鋼表面產(chǎn)生的邊部壓銹缺陷越嚴(yán)重。故想解決邊部壓銹缺陷必須先解決精軋F(tuán)1-F4軋輥邊部粗糙問題才是關(guān)鍵。
在304軋制過程中，帶鋼溫度降比較大，特別是帶鋼邊部溫度降更明顯，如圖4所示，帶鋼邊部溫度與中心溫度差80～120℃;同時304材質(zhì)成分與F1-F4前段高鎳鉻和高鉻鐵軋輥表面成分都含Ni和Cr，容易造成帶鋼與輥面粘接原因之一。
大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析中看出，加熱溫度、精軋入口溫度對邊部壓銹影響也比較大，即提高加熱溫度，保證精軋入口溫度，是行之有效的方法之一。
(1)在2017年2月份 1961卷304不銹鋼鋼卷中產(chǎn)生的30卷邊部壓銹數(shù)據(jù)分析，1961卷的精軋入口平均溫度為1031.7℃;無邊部壓銹的1931卷精軋入口平均溫度為1031.9℃;存在邊部壓銹的30卷入口平均溫度為1014℃，明顯低于整體平均和無邊部壓銹的平均溫度。
(2)為2015年8月5日至8月31日統(tǒng)計的邊部壓銹數(shù)據(jù)， 8月22日邊部壓銹卷比例較高與8月24日無邊部壓銹比較，精軋入口溫度高的邊部壓銹缺陷改善明顯。
過大的單位軋制力將使精軋軋輥輥面處于惡劣的工作環(huán)境，會使軋輥邊部形成與軋制方向成5～10°的明顯毛刺帶，同時將壓入帶鋼表面，造成不可消除的邊部粗糙痕跡。為2015年8月份分析統(tǒng)計情況，有邊部壓銹缺陷的軋制排程明顯比無邊部壓銹缺陷的軋制排程的F1-F4軋制力要大。在軋制跟蹤過程中，適當(dāng)減小F2，F(xiàn)3機(jī)架負(fù)荷，邊部壓銹有改善;在F1-F4整體軋制力都比較大時，邊部壓銹缺陷明顯上升。
在生產(chǎn)實際中，現(xiàn)場工作輥冷卻水水溫波動范圍比較大，從29℃到42℃都有，同時不同水溫下機(jī)后F1-F4輥面氧化膜狀態(tài)也有不同
4、控制方法和工藝改進(jìn)措施
(a)改善軋輥表面氧化膜
要想確保氧化膜不剝落，關(guān)鍵在于建立輥面氧化膜和保護(hù)好輥面氧化膜。工作輥上機(jī)后必須按工藝規(guī)定進(jìn)行燙輥：計劃換輥后開軋前5塊鋼時，軋制節(jié)奏按4.4～5.0min/塊，保持穩(wěn)定的節(jié)奏;軋制完前5塊后，可按3～4.2min/塊軋制節(jié)奏軋制。
定周期檢查機(jī)架、水切板漏水情況;檢查機(jī)架冷卻水水嘴堵塞情況等。
適當(dāng)?shù)奶岣?04鋼種的加熱溫度，保證精軋入口溫度，減小精軋軋制力。在軋制304鋼種時，加熱燒鋼盡量按照工藝溫度上限控制，出鋼溫度較低時，要適當(dāng)保溫或降低軋制節(jié)奏，以保證精軋入口溫度。
(c)減小精軋F(tuán)1-F4軋制力，合理分配機(jī)架負(fù)荷
減小F1-F4整體軋制力，合理分配F1-F8軋制力。如果發(fā)現(xiàn)下機(jī)后F1-F4某個機(jī)架輥面邊部氧化膜剝落毛刺嚴(yán)重時，可適當(dāng)減小該機(jī)架軋制力;如發(fā)現(xiàn)下機(jī)后F1-F4輥面都比較差情況，需查詢是否是帶鋼溫度偏低造成F1-F4整體軋制力大情況。
(d)制定不同的工作輥冷卻水工藝制度
在實際生產(chǎn)中根據(jù)不同的精軋工作輥冷卻水水溫調(diào)整精軋工作輥冷卻水水壓和流量對邊部壓銹缺陷也有一定改善。為此，還特別設(shè)計了單爐生產(chǎn)和雙爐生產(chǎn)不同的精軋工作輥冷卻水工藝制度：單爐生產(chǎn)時精軋工作輥冷卻水水壓控制在3.0～4.2Bar，雙爐生產(chǎn)時水壓控制在5.6～6.6Bar。
(e)改善軋輥材質(zhì)，推廣高速鋼軋輥的使用
在F1-F4軋輥使用過程中盡量不使用高鎳鉻軋輥，可使用高鉻鐵軋輥，最好是在軋制304鋼種時F2-F4軋輥全部使用高速鋼軋輥。
(f)增加精軋軋制潤滑油系統(tǒng)
因北海誠德1700熱軋沒有軋制潤滑油系統(tǒng)，下機(jī)后的軋輥輥面質(zhì)量都不是很理想，如果能增加精軋潤滑系統(tǒng)，軋輥表面質(zhì)量應(yīng)該會有較大改善。
5 結(jié)論
(1)提高加熱爐溫度、保證精軋入口溫度，可有效降低304不銹鋼邊部壓銹缺陷比例。
(2)減小精軋F(tuán)1-F4整體軋制力、合理的負(fù)荷分配可緩解邊部壓銹情況。
(3)采取有效措施改善精軋F(tuán)1-F4軋輥表面氧化膜，減少氧化膜剝落現(xiàn)象，基本上能控制住邊部壓銹缺陷。
(4)制定合理的304不銹鋼工藝制度，現(xiàn)場生產(chǎn)過程嚴(yán)格按工藝制度執(zhí)行。
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