1580线热轧酸洗板质量控制实践

范细忠，杨旭，郭宝安，张吉富，何士国

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口 115007）

酸洗板是以优质热轧薄板为原料，经酸洗机组去除氧化层，切边、精整后，表面质量和使用要求介于热轧板和冷轧板之间，相比于冷轧板成本低、性价比高，是部分冷轧板理想的替代产品。酸洗板应用领域广泛，可以应用在汽车、压缩机、机械制造、零配件加工等行业。鞍钢鲅鱼圈钢铁分公司1580产线供热轧酸洗板用钢主要以低碳钢为主，钢种涉及 SP221、SPHC、SPHD、SPHE、A420L、SAPH370 等，规格为（1.6 mm～5.0 mm）×（880 mm～1 285 mm）。

为了提高热轧酸洗板质量，国内外钢铁企业纷纷改进关键过程生产工艺及技术装备，通过应用快速AGC控制技术、工艺润滑技术等，使热轧酸洗板质量有了明显改善，但还是会出现热轧麻点、铁皮、横折印等缺陷，尤其是在生产薄规格产品的时候，严重影响了酸洗板质量的提高及应用。鞍钢从2011年开始内供热轧酸洗板原料，也出现了上述缺陷，特别是在生产薄规格产品时，因此如何彻底解决热轧酸洗板常见质量问题成为亟待研究的课题。

1 热轧酸洗板的质量要求

鞍钢鲅鱼圈1580热轧生产线酸洗板生产流程如下：

铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸→加热→轧制→层流冷却→卷取→喷印标记→入库。

根据用途不同，对热轧酸洗板表面质量的要求也不相同。热轧酸洗板产品等级要求分为高级别要求、中级别要求和一般级别要求。

高级别要求：热轧酸洗板表面不允许有缺陷存在，尤其是麻点、挂腊、铁皮、划伤、横折印缺陷；中级别要求：热轧酸洗板表面不得有轻微程度以上的麻点、细孔，不得有明显手感的压痕、划伤、横折等，对夹杂物也有严格的要求，便于焊接及加工；一般级别要求：对热轧酸洗板产品的性能和厚度精度控制要求稍高，要求较小的性能波动及厚度波动。对表面质量要求相对差些，带钢两面中较差的那面不允许有明显的氧化铁皮压入缺陷，对麻点深度要求不超过厚度公差的一半，缺陷部分不允许超过6%，另一面缺陷的程度控制在轻微以下，缺陷深度一般不超过50 μm，同时产品表面不允许有老化纹缺陷、横折印缺陷［1］。

2 热轧酸洗板常见缺陷分析及控制方法

2.1 麻点缺陷

2.1.1 麻点缺陷产生原因

麻点缺陷属于氧化铁皮缺陷的一种，在带钢表面呈针状、密集分布，严重时呈片块状或连续条状，酸洗后在板面可以看到明显的密集小坑，缺陷严重时不能彻底酸洗干净，酸洗后板面可见局部点状黑色物质，见图1。

大量的统计分析结果表明，麻点缺陷是因表面氧化铁皮破碎后，压入带钢表面造成，其轻重与带钢表层的氧化铁皮型式和工作辊辊面粗糙度有关。铝镇静钢表层氧化铁皮与钢基体结合不如硅镇静钢紧密，更容易产生麻点缺陷。带钢轧制温度越高，表层氧化铁皮越厚且疏松，产生的麻点缺陷越严重。同时，工作辊辊面粗糙度越严重，麻点缺陷也会随之加重。

热轧酸洗板尤其是家电用酸洗板一般均为铝镇静钢，在热轧过程中带钢表层较易形成氧化铁皮，并且氧化铁皮与基体的结合力不强，当生产过程中轧辊辊面状态不良时，氧化铁皮容易破碎并压入带钢表面，产生麻点缺陷。

2.1.2 麻点缺陷的控制

热轧生产过程中采取以下措施可有效控制并消除麻点缺陷：

（1）酸洗板合同集中批量生产，避免因钢种生产工艺存在差异对辊面产生影响，条件允许时尽量采取小周期生产方式。

（2）优化热轧酸洗板的工艺温度。与普通低碳钢相比，酸洗板加热温度、粗轧和精轧温度可根据生产情况降低约15～30℃，调整后对性能情况作相应评价。

（3）实行精轧进钢温度上限管理。通过严格控制酸洗板的进钢温度，可大大降低麻点缺陷的发生率。以1580生产线为例，其生产的2.0 mm厚度酸洗板低碳铝钢入口温度与麻点发生率相关图见图2。

（4）合理配置及使用辊缝冷却水。机架间冷却水对带钢表面冷却后，由于冷却点距离辊缝有一段距离，带钢冷却点在进入辊缝前有一个返温过程，降低了冷却效果。而辊缝冷却水为轧机有载辊缝最有效的冷却点，能有效降低带钢表层温度，有利于保护工作辊辊面。另外，由于带钢在各架的轧制温度不同，辊缝冷却水的水量也应随之调整，以发挥最佳冷却效果。

（5）充分利用工作辊辊面状态较好的周期。在单位周期内，工作辊表面因交变的温度周期性变化，轧辊表面会产生裂纹及疲劳，随着轧制周期的增加，辊面状况逐步恶化。因此生产酸洗板时，应尽量利用单位周期的前期、中期生产，现场生产条件允许时精轧前机架最好采用新高速钢轧辊。

2.2 氧化铁皮缺陷

在酸洗板产品中，氧化铁皮压入缺陷是对产品影响较大的一类缺陷，因氧化压入铁皮在酸洗时一般不能完全酸洗干净，在产品表面上可见明显的黑色物质，严重影响产品的外观和使用。氧化铁皮压入缺陷一般呈黑色或浅红色、长条柳叶状、宽长比一般在1∶5以上。

根据氧化铁皮压入产生原因不同，可以将氧化铁皮缺陷大致分成三类。第一类是除鳞不净铁皮，主要因除鳞喷嘴堵塞、除鳞喷嘴偏磨、除鳞时序不对等原因造成；第二类是刮擦式铁皮，主要是因板通道存在局部高点，带钢与这些过渡板高点刮碰所造成，这类缺陷一般发生在产品下表面；第三类是氧化膜脱落式铁皮，主要是轧辊氧化膜形成不好，在生产过程中带钢表层氧化铁皮破碎、轧辊氧化膜剥落，导致铁皮压入带钢表面形成,见图3。对除鳞不净导致的铁皮压入缺陷，在生产线上可以判断，并通过更换喷嘴、调整角度、优化时序等措施加以解决。对第二类刮擦式铁皮缺陷，可以通过氧化铁皮的形貌、大小、分布找准产生缺陷的区域，再有针对性地采取相应措施予以解决。第三类氧化铁皮压入缺陷因影响因素相对较多，缺陷形貌复杂，大小不一，判断较为困难。由于其主要因轧辊辊面状态不好造成，所以表现出来的缺陷一般为带钢上表面有零星或间断连续铁皮缺陷，并且轧头部缺陷较重，轧尾相对较轻，而在对应的钢板下表面主要表现为比较严重的麻点缺陷。对这类铁皮缺陷，可以通过提高轧机冷却水通透性，完善轧机冷却水分布、合理使用热轧油和辊缝冷却水等措施予以解决。

2.3 横折印缺陷

2.3.1 横折印缺陷产生原因

1580生产线供鞍钢本部酸洗板屈服强度从200～500 MPa。在本厂分卷线开卷生产低碳系列品种时，在带钢表面可见许多不规则的、垂直于带钢运行方向的条状凹陷或凸起折痕，称之为横折印缺陷。但生产屈服强度相对较高的品种时（如汽车结构用钢SAPH370），基本不出现横折印缺陷。横折印缺陷主要是由于低碳铝镇静钢存在屈服平台，且有明显的上、下屈服点。因此，在开卷时当开卷张力过大或由弯变直过程变形量过大时，带钢表面应力达到或超过材料的屈服强度，就会引起带钢产生塑性变形，并且集中在某一区域进行，从而形成凹凸不平的横折印缺陷，见图4。

2.3.2 横折印缺陷的控制

通过分析并结合现场经验，可以从消除屈服平台、提高屈服强度、降低开卷应力等方面采取相应措施，消除横折印缺陷。

（1）严格控制低碳钢种 C、N元素的含量。1580线碳含量一般取设计值下限，控制在0.03%左右，氮含量一般控制在0.005%以下。

（2）适当调整层流方式和卷取温度，提高带钢的屈服强度。对普通冷轧料，卷取温度每降低30～50 ℃，屈服强度可提高 15～20 MPa。

（3）提高轧后带钢的板形质量，均匀分布带钢横截面的应力，避免出现应力集中。因带钢横截面温度存在差异，层流冷却时，带钢横向温降不均，形成应力差，会导致横折印缺陷的产生。通过采取微中浪生产工艺，能有效解决此类问题。

（4）控制开卷温度在40℃以下。因温度对钢材强度有一定影响，当钢材温度在40～100℃范围内时，其屈服强度下降趋势比较明显。实践表明，当钢卷开卷温度控制在大约35℃时，带钢产生横折印的概率明显降低。

（5）分卷线平整开卷时，投入深弯辊，可以使带钢横截面的应力趋于均匀，避免出现应力集中。

2.4 板形不良缺陷

2.4.1 板形不良缺陷产生原因

酸洗板作为目前“以热代冷”新兴产品，下游客户将不经过冷轧工序而直接加工使用，因而对热轧板板形的要求比较高。板形不良会导致加工困难，成型性差。

板形不良主要表现为镰刀弯、单边浪、双边浪、中浪、肋浪等。镰刀弯、单边浪等缺陷主要因为轧线设备间隙偏大或对中性差、带钢两侧温差大、带钢进精轧机组侧弯大等不稳定性因素引起的轧制不稳定性所造成；而双边浪、中浪等缺陷主要是因机架间板比例凸度不一致，弯辊力或PC角设定不合理、轧辊磨损严重、辊型配置不合理、层流冷却导致附加应力等造成；而肋浪缺陷的产生相对复杂，与窜辊设定、工作辊与支持辊辊型匹配、轧辊冷却不均匀、局部偏磨损等有关，需要根据实际情况进行判断、处理。

2.4.2 板形不良缺陷的控制

由于现场生产工况复杂，工序较多，对轧线突发的板形不良缺陷，需要根据实际情况进行排查，找到引起板形不良原因，采取措施加以控制。对于镰刀弯、单边浪缺陷，主要从优化烧钢工艺、提高板坯温度均匀性、提高轧线各设备的装配及控制精度、优化冷却工艺等方面入手。针对带钢双边浪、中浪缺陷，工作辊与支持辊辊型的合理配置是关键，需要将全线轧辊辊型作为一个整体来考虑，机架间板形按照比例凸度一致的原则进行配置。通过输入现场各工艺参数，离线进行板形仿真模拟，对辊型参数进行合理优化。

兼顾对表面质量的控制，生产时按照屈服强度将合同分成二类至三类，采取集中生产的控制模式，便于生产工艺的特殊控制。由于1580线采取的是辊型、窜辊和弯辊组合板形控制方式，为了得到优良的板形，在计划编排上，宽度采取按照初期窄到宽、中期宽规格、末期宽到窄的编排方式，同时对各宽度生产公里数也有严格的限制。对窜辊方案，按照F1轧机至F7轧机交叉窜辊的方式，前期过渡规格一般采用50～70 mm窜辊步长、中期步长为80～100 mm，到后期时逐步减小，末期生产薄规格为保证生产稳定性可以不窜辊。通过这种方式，不仅可以均匀磨损，同时也可最大限度地提高生产稳定性，避免引起表面质量的波动。辊型的配置必须考虑到整个支持辊周期的生产稳定性、工作辊弯辊系统的有效利用性以及实际的板形质量。工作辊弯辊系统作为板形快速控制元素，能够迅速改变承载辊缝形状，在轧制过程中对轧辊热变形和磨损等变动干扰因素进行补偿，是实现轧制力前馈、凸度与平直度反馈控制等所必须的柔性调节手段。为了有效利用弯辊系统，弯辊力的波动必须在规程范围内，以实现对所有板形问题的控制。对辊型的配置进行优化，也是辊型配置的重要原则之一。

针对带钢在层流冷却时由于边部和中部冷却工况不同，冷却后会形成温度应力现象，造成轧后平直的带钢冷却至室温后向双边浪发展，在精轧机组可以采用适当的中浪轧制来抑制层冷后双边浪的问题。1580线经过大量生产实践，形成了一比较完整的板形平直度目标控制方案。针对因异常干扰导致的板形不良，经过分卷机组平整后才能发货。

3 1580线热轧酸洗板质量评价及控制效果

1580线主要从以下三方面对酸洗板进行质量评价：

（1）通过查看在线表面检测仪表记录结果，在生产过程中对带钢上下表面进行人工手动拍照，对带钢表面质量进行确认。

（2）在分卷线进行带钢全长质量评价，并在头部、中部、尾部位置进行停机检查，必要时取样板进行近距离确认。对板形按要求进行实物测量。

（3）跟踪下游用户的使用过程，对酸洗后带钢表面、板形进行评价。另外，与用户一起对酸洗板生产情况进行总结。

在采取上述措施后，麻点、铁皮、横折印以及板形不良等缺陷得到了较好的控制，热轧板经酸洗后表面呈银白色，达到了预期的效果，已实现酸洗板薄材批量稳定供货。

4 结论

（1）通过优化热轧温度制度，实行精轧入口温度上限管理，在保证轧制稳定性及性能的前提下，尽量降低精轧入口温度，并配合采用高速钢轧辊及合理分布辊缝冷却水等，有效杜绝了麻点、铁皮缺陷的发生。

（2）通过降低低碳酸洗板用钢的碳、氮元素含量，均匀带钢横向应力分布，并对酸洗用钢平整温度进行严格限制，明显降低了横折印缺陷发生率。

（3）通过对粗轧、精轧机组进行合理的辊型配置，并在轧钢过程中采用微中浪生产工艺，大大提高了热轧酸洗板的板形质量，改善了带钢横向应力分布。

［1］ 胡洪林，马孝娟.热轧酸洗板的表面质量控制［J］.新疆钢铁，2010，114（2）：8-11.