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冷轧厂生产冷轧板表面缺陷的起因及对策分析冷轧厂的主要生产路线是酸轧－罩退－平整－重卷。
该工艺路线的生产运行情况和产品质量决定着冷轧厂的总体经济效益。
其中，每一道工序，特别是前三道，如处理不当都可能造成轧制产品的表面缺陷。
这些缺陷会使产品品级降级，严重者成为废品，因此，应该分析缺陷所造成的原因，并加以解决。
1．轧制过程可能造成的缺陷：大致可分为：原料缺陷、表面斑迹缺陷、板形缺陷和边部缺陷。
所谓原料缺陷，是指由原料引起而在冷轧过程中造成并继续保持或残留下来的一些缺陷。
原料缺陷通常有气泡、夹杂、铁皮压入、原料划伤和辊印等。
板面斑迹缺陷，主要是由于带钢表面的轧制油和轧制时产生的铁粉吹扫不干净，轧制后残留在带钢表面所造成的。
板面斑迹缺陷在钢卷退火后，在带钢表面碳化而形成黑斑，影响带钢表面质量。
冷轧板表面残油残铁超标，是造成罩退工序后产生黑带的主要原因并可能导致平整－重卷工序中产生黄斑。
所谓板形缺陷主要是指连轧机产品存在的各种浪形和瓢曲。
主要原因是机架负荷分配不均衡、机架间张力设定不良与工作辊辊型不合理等。
这种缺陷容易造成罩退炉内发生粘结现象，对产品质量影响很大。
边部缺陷，主要是由于酸洗切边质量不好或带钢的塑性较差所造成的。
边裂多成锯齿状，严重的边裂容易造成断带，带来生产事故。
要消除边浪等板形缺陷，必须制定合理的压下规程，降低末机架压下率，优化弯辊调整值。
2．罩退工序可能造成的缺陷：主要是粘结缺陷。
粘结是冷轧带钢采用罩式炉退火时难以避免的情况，大部分发生在带钢中部，少量在边部。
粘结钢卷在进入平整工序时，由于粘结部位突然被撕开，带钢局部应力超过屈服。
带钢边皱产生的原因及控制
带钢厂在平整厚度大于0.5mm的带钢时，易产生边皱缺陷，外观为弯月状，与轧制方向垂直，常见长度约40mm左右，肉眼明细可见。
分析认为，带钢边部急剧减薄是造成平整后出现边皱的主要原因。
边部减薄是工作辊与带钢边部接触处弹性压扁及带钢金属变形造成。
边部减薄后，凸度相应增加，带钢在卷取过程中，宽度方向上应力分布不均匀，退火时，会使局部粘结产生，后续平整开卷时自然便产生了弯折边皱。
相应的控制技术为：
1）、发挥中间辊横向移动作用，消除工作辊有害弯矩影响，减少工作辊弯曲；采用小工作辊径，减小轧制力，减小轧辊压扁的不均匀分布，从而减小边部减薄量。
2）、使用毛辊轧制。
毛辊轧制时，终轧机架压下率设定为0.5-1.5%，能起到平整机的功能，有效改善板形和边部减薄。
3）、采用T-WRS（锥形工作辊横移）边部减薄控制技术。
采用单锥度的工作辊，根据轧制带钢的不同钢种、规格进行工作辊横移，改变轧辊锥形段带钢的有效长度，减少带钢边部横向流动，从而控制边部减薄。
这是当前应用最广泛的边部减薄控制技术。
4）、边部减薄严重的钢卷，尽量装在退火炉台的顶部。
在退火时，这有助于缓解局部粘结，而退火炉底部的边部减薄严重的钢卷，局部粘结趋于严重，后续平整时带钢边皱产生的趋势更大。
5）、控制平整前钢卷温度。
卷取温度在45℃以上时，金属内部比较活跃，等带钢受到过大拉力时，容易发生微度塑性变形，造成带钢表明折皱。
应控制卷取温度45℃下。
冷轧厂可根据具体各厂实际情况，采取与自己适宜的措施，是可以解决边皱问题，取得显著成效的。
产品缺陷介绍一、冷轧产品缺陷1、表面夹层1、缺陷特征表面夹层形状不规则，呈片状折叠并伴有非金属夹杂物。
2、产生原因表面夹层是由连铸工序中非金属夹杂导致，开始存在与皮下，加工后暴露于外。
2、孔洞1、缺陷特征孔洞是材料非连续的、贯穿带钢上下表面的缺陷。
2、产生原因材料撕裂产生孔洞。
钢质不纯，有非金属夹杂物，轧制后会出现孔洞。
带钢越薄，其现象越明显。
3、氧化铁皮1、缺陷特征氧化铁皮压入是由热轧中被轧入带钢表面的氧化铁皮引起的，氧化铁皮可在酸洗工序中去除，但留下的印点在冷轧过程中也不能完全消除，这种缺陷的外观可为麻点、线痕或大面积的压痕。
2、产生原因氧化铁皮压入是由于热轧除鳞高压水压力不够，氧化铁皮被轧入带钢。
4 、乳化液斑1、缺陷特征乳化液斑是残留在带钢表面的裂化乳化液。
它们随机地分布在带钢表面，形状不规则，颜色发暗。
2、产生原因乳化液斑是残留在带钢表面的乳化液发生裂化作用。
由于在退火过程中残余的乳化液没有被完全蒸发，带钢上多余的乳化液没有被吹净。
5、辊印（凸起）1、缺陷特征凸起辊印是在带钢表面周期性的点状凸起。
2、产生原因凸起辊印是由于冷轧或平整过程中工作辊上有压痕造成的。
6、辊印（凹入）1、缺陷特征凹入辊印在带钢表面呈一定周期性的压痕或印痕。
2、产生原因由工作辊粘有杂物引起。
7、边浪、中浪1、缺陷特征边浪和中浪是沿轧制方向产生的波浪，未扩展到整个带钢宽度。
2、产生原因由辊缝形状与轧件入口形状不匹配造成。
可能是入口轧件有凸度或辊缝设置不合理；也可能是支撑辊凸度或支撑辊位置不合适。
边浪也可能由于园盘剪刀片位置不合理造成。
8、隆起1、缺陷特征隆起是沿轧制方向带状增厚，特别是当带钢被卷起时，可导致不均匀的程度增加；在极端情况下，隆起可能导致波浪、厚度起伏、带卷破裂。
2、产生原因隆起主要发生在热轧机上，而且一旦发生，则在随后的冷轧中也不能消除。
因为钢卷取时，厚度增加会因放大效应而变的越来越明显。
9、氧化色1、缺陷特征氧化色发生在退火后的冷轧带卷上。
258冷轧厂罩式退火平整工序板带横纹缺陷控制技术浅析徐其亮，滕文娟，蒋晓刚（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000）摘 要：针对冷轧厂罩退横纹缺陷的产生原因进行了分析，找出解决方案，制定了诸如控制平整开卷温度、优化退火模型、调整立卷夹钳与钢卷接触面弧度及夹钳弧面质量等措施，经检验，效果明显，大大降低了非正品量。
关键词：冷轧；罩退；平整；横纹中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）05-0258-2收稿日期：2019作者简介：徐其亮，男，生于1985年，汉族，山东潍坊人，硕士研究生，工程师，研究方向：产线技术控制工作及研究。
某司冷轧厂罩退各工序投产后，横纹缺陷一直较多，严重影响了罩退卷的经济效益。
针对此问题，采取了一定控制手段后，该缺陷得到了一定的缓解，但没有有效控制，因此导致的非正品数量仍比较高。
而后针对罩式退火各机组进行系统、全方位排查，分析各方面可能原因，最终制定了一系列有效控制措施。
1 横纹缺陷产生的原因以及应对措施经罩式炉退火的钢卷在平整过程中有时会出现横纹缺陷，该缺陷表现为沿宽度方向上的横向印记，肉眼明显可见，同时有明显的手感。
板带表面一旦出现横纹，板带的表面质量及力学性能均会受到影响。
对于横纹缺陷，板带厚度≥1.0mm 时容易出现，板带越厚越容易出现，严重时该可达70-80米，目前各大钢厂均将横纹缺陷列入常规缺陷范围内。
典型横纹缺陷如下图1所示。
图1 典型横纹缺陷为了缓解该缺陷，产线立即组织攻关。
攻关小组系统分析了投产以来关于该缺陷攻关的履历，对于有效果的措施，继续贯彻执行，对于做的不到位的方面或当时未分析到的，进一步采取相应措施进行控制，具体如下。
1.1 严格控制平整入口卷上线温度板带的屈服强度是随着温度的降低而升高的，那么，可以通过降低钢卷的上线温度来提高其屈服强度。
针对冬夏季节不同的特点，产线规定秋冬季上线温度≤30℃，春夏季上线温度≤40℃。
冷轧带钢表面横纹的控制（壹佰钢铁网推荐）表面横纹缺陷是影响冷轧产品表面质量的重要指标，在国内众多冷轧厂中，特别是镀锌机组和连退机组，解决表面横纹缺陷是一件非常困难的事情，研究冷轧产品表面横纹缺陷的成因以及解决办法是高档冷轧产品生产技术开发中重要的一个环节。
表面横纹是如何形成的？当带钢受到超过屈服极限的应力而出现从弹性区到塑性区的突发转变时，由于屈服平台的作用，带钢断面上会产生不均匀和局部流动变形，就会出现表面屈服横纹。
其产生的微观原因是由于柯氏气团的“钉锚”效应。
溶质原子在与位错发生弹性交互作用时，会偏聚到位错周围，形成所谓“柯氏气团”。
此时，位错如果要运动就必须从气团中挣脱出来或者拖着气团一起运动，这样就使带钢产生了屈服平台。
根据上述原理，控制板面横纹应抓住以下几个影响因素：（1）材料成分。
一般来讲，钢板中的碳、氮原子含量越高，碳氮原子形成的柯氏气团“钉锚”作用越明显，屈服平台就越显著，出现横纹缺陷的几率就越大。
（2）退火工艺。
经验表明，生产同样规格、同样材质的带钢，退火炉有缓冷段的比没有缓冷段的生产的带钢出现横纹缺陷的几率小。
退火炉有过时效段的比没有过时效段的生产的带钢出现横纹缺陷的几率小。
这是因为冷却速度关系到造成屈服平台的元素碳、氮在固溶体中的过饱和度大小，过时效段关系到碳、氮原子析出的程度。
过饱和度越大屈服平台越长；过时效时间越长，屈服平台越短。
（3）退火后的冷却方式。
如带钢温度较高的时候直接进入平整机或者拉矫机，当带温大于45℃时极易产生横纹缺陷，而且温度越高横纹缺陷越明显。
（4）平（光）整工艺。
对于不同种类的带钢，只要合适的平整工艺足以消除屈服平台，横纹缺陷就不会出现。
经验表明，原板深冲性能越差或者含碳量越高，所需的临界变形量就越大（临界变形量指屈服平台刚好消失时的变形量）。
就普碳钢而言，平整机加上拉矫机的总延伸率至少大于0.8％才能完全消除屈服平台。
根据经验，在平整机处消除或减轻表面横纹的技巧是：大的轧制力和小的张力获得适当的延伸率，有利于屈服平台的消除。
带钢边皱产生的原因及控制
带钢厂在平整厚度大于0.5mm的带钢时，易产生边皱缺陷，外观为弯月状，与轧制方向垂直，常见长度约40mm左右，肉眼明细可见。
分析认为，带钢边部急剧减薄是造成平整后出现边皱的主要原因。
边部减薄是工作辊与带钢边部接触处弹性压扁及带钢金属变形造成。
边部减薄后，凸度相应增加，带钢在卷取过程中，宽度方向上应力分布不均匀，退火时，会使局部粘结产生，后续平整开卷时自然便产生了弯折边皱。
相应的控制技术为：
1）、发挥中间辊横向移动作用，消除工作辊有害弯矩影响，减少工作辊弯曲；采用小工作辊径，减小轧制力，减小轧辊压扁的不均匀分布，从而减小边部减薄量。
2）、使用毛辊轧制。
毛辊轧制时，终轧机架压下率设定为0.5-1.5%，能起到平整机的功能，有效改善板形和边部减薄。
3）、采用T-WRS（锥形工作辊横移）边部减薄控制技术。
采用单锥度的工作辊，根据轧制带钢的不同钢种、规格进行工作辊横移，改变轧辊锥形段带钢的有效长度，减少带钢边部横向流动，从而控制边部减薄。
这是当前应用最广泛的边部减薄控制技术。
4）、边部减薄严重的钢卷，尽量装在退火炉台的顶部。
在退火时，这有助于缓解局部粘结，而退火炉底部的边部减薄严重的钢卷，局部粘结趋于严重，后续平整时带钢边皱产生的趋势更大。
5）、控制平整前钢卷温度。
卷取温度在45℃以上时，金属内部比较活跃，等带钢受到过大拉力时，容易发生微度塑性变形，造成带钢表明折皱。
应控制卷取温度45℃下。
冷轧厂可根据具体各厂实际情况，采取与自己适宜的措施，是可以解决边皱问题，取得显著成效的。
第43卷 第1期 2008年1月钢铁Iron and Steel Vol.43,No.1J anuary 2008冷轧带钢平整时横折印缺陷的产生机理及消除措施马庆龙1, 杨利坡1, 彭 艳1, 刘宏民1, 吴 斌2(1.燕山大学轧制设备及成套技术教育部工程研究中心,河北秦皇岛066004;2.凌源钢铁股份有限责任公司中宽冷带厂,辽宁凌源122500)摘 要:冷轧退火后的带钢在平整过程中产生横折印缺陷,严重影响平整后带钢的表面质量及其力学性能。
通过分析带钢经过张力辊(S 辊)时的受力过程,研究横折印缺陷的产生机理和影响因素,认为退火后的屈服平台和平整机入口前的带钢表面拉应力过大是带钢表面产生横折印缺陷的根本原因。
制定合理的伸长率和张力制度,严格来料质量要求,可以避免横折印缺陷的产生,提高平整带钢的表面质量。
关键词:冷轧带钢;平整;横折印缺陷;张力;伸长率中图分类号:T G335.12 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2008)0120045205Form ation Mechanism and E limination of CrossB reaks of Cold Rolled Strip During T emper R ollingMA Qing 2long 1, YAN G Li 2po 1, PEN G Yan 1, L IU Hong 2min 1, WU Bin 2(cation Ministry Engineering Research Center of Rolling Equipment and Complete Technology ,Yanshan University ,Qinhuangdao 066004,Hebei ,China ; 2.Cold Strip Factory ,Lingyuan Ironand Steel Group Co.,Ltd.,Lingyuan 122500,Liaoning ,China )Abstract :Cross breaks are formed on the surface of cold rolled and tempered strip during temper rolling ,which in 2fluence the surface quality and mechanical characteristics of the temper rolled strip.By analyzing the loading of strip at S rolls and formation mechanism and influencing factors of cross breaks ,it was concluded that the main cause of cross breaks is the yield point elongation and the high tensile stress at the entrance of temper rolling mill.It is neces 2sary to establish rational elongation and tension ,control the quality of coming strip strictly ,to avoid cross breaks ,improve the surface quality of strip.K ey w ords :cold strip ;temper rolling ;cross breaks ;tension ;elongation基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675186);河北省重大自然科学基金资助项目(E2006001038)作者简介:马庆龙(19772),男,博士生; E 2m ail :jyqlma @ ; 修订日期:2007205214 燕山大学为凌源钢铁股份有限责任公司中宽冷带厂研制了900mm 平整机组。
在调试过程中发现,带钢在通过入口S 辊后有时会出现表面横折印缺陷,也有在开卷过程中形成,缺陷严重时平整后不能完全消除,平整厚料时尤为严重,这在很大程度上影响了带钢的产品质量。
针对板材的横折印缺陷,国内外相关报道主要集中在热轧带钢[1～4],文献[5]对冷轧带钢平整过程中产生横折印缺陷的情况进行了研究,并从设备角度入手进行了改进。
本文对冷轧带钢在平整过程中出现的横折印缺陷进行了比较深入的研究,指出造成横折印缺陷的根本原因是退火后带钢存在屈服平台和带钢通过S 辊时表面拉应力过大。
通过合理确定平整工艺参数,并对来料质量提出要求,有效地避免了横折印缺陷的产生,大幅度地提高了平整带钢的成材率及表面质量。
1 横折印缺陷的产生机理冷轧退火带钢在平整过程中,其表面横折印的纹理方向基本上与带钢运行方向成90°,出现的宽度范围大小不一,有时横折印贯穿整个板宽,有时出现在一定范围内,如图1所示。
平整时带钢横折印不但肉眼可见,甚至用手触摸都可以感觉到这种带钢缺陷。
1.1 带钢经过S 辊时的受力分析针对带钢在通过S 辊后出现横折印的情况,对带钢通过S 辊的过程进行受力分析。
带钢在通过S 辊的过程中受到拉伸和弯曲两种变形的综合作用,其中拉伸是带钢受沿轧制方向的张力作用产生的变形,弯曲是带钢通过S 辊过程中由直变弯的变形,如图2所示,T R 、T C 分别为S 辊入口和出口处张力。
带钢通过S 辊时因缠绕在S 辊上而产生弯曲变形,钢 铁第43卷图1 横折印的表现形式Fig.1 C ross breaks弯曲时带钢外表面产生拉应力,内表面产生压应力,在带钢内外表面处应力达到最大,如图3所示。
图2 带钢经过S 辊时受力示意图Fig.2 Sketch of loading of strip on Srolls图3 带钢弯曲应力分布图Fig.3 Sketch of bending stress distribution in strip在纯弯曲情况下中性层处于带钢厚度的中心。
带钢经过S 辊时,认为仅发生了弹性变形,因此带钢表面产生的弯曲应力σw 为:σw =Eh2R(1)式中,E 为带钢弹性模量;h 为带钢厚度;R 为S 辊半径。
带钢经过S 辊时,除了产生弯曲变形外,还会因为张力作用而产生拉伸变形,则拉伸应力或张应力σT 可表示为:σT =TB h(2)式中,T 为张力;B 为板宽。
假设带钢与S 辊辊面连续接触,在包绕入口张力辊的带钢上任意取一包角为dθ的微段进行分析,如图4所示。
这一微段带钢对S 辊辊面的正压力为d N ,则摩擦力为f d N ,其中f 为S 辊辊面与带钢之间的静摩擦因数。
忽略带钢运行时所受的离心力,根据图4所示,可得这一微段带钢的力平衡关系:f d N +T cos (d θ/2)-(T +d T )cos (d θ/2)=0d N +T sin (d θ/2)-(T +d T )sin (d θ/2)=0(3)式中,T 为微段带钢的张力。
由以上方程可得:d T/f =T dθ(4) 将上式对整个包绕弧段积分后可得:T 1/T 0=efθ(5)式中,T 0、T 1分别为带钢的初始张力与离开入口S辊后的张力;θ为带钢在S 辊辊面上的实际包角。
图4 微段带钢的受力分析Fig.4 Loading analysis of micro 2segment strip·64·第1期马庆龙等:冷轧带钢平整时横折印缺陷的产生机理及消除措施由式(5)可知,带钢在通过入口S 辊的过程中张力是随着包角的增大而增加的,张力在S 辊出口处达到最大,同时带钢在此处产生弯曲变形,带钢在拉伸和弯曲的共同作用下产生变形,此处为带钢的危险截面。
带钢在S 辊出口处的应力状态如图(5)所示。
弯曲应力和张应力叠加,将致使中性层下移,带钢上表面拉应力σ达到最大,此时σ=σw +σT。
图5 弯曲应力与张应力叠加原理图Fig.5 Schem atic of bending and tensile stress addition1.2 横折印缺陷的产生机理根据式(5)和图5可知,在入口S 辊出口处,带钢表面拉应力达到最大。
当平整机入口前张力过大,使带钢表面应力σ达到材料的屈服强度σs ,即有式(6)成立时,带钢表面屈服,发生塑性变形。
σw +σT =σs(6) 晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。
退火带钢存在明显的屈服平台,并存在明显的上、下屈服点。
出现上、下屈服点的原因主要是柯氏气团阻止了位错的运动。
变形时必须将应力增大到某一定值后,才能使位错摆脱气团,开始滑移运动,此时在拉伸曲线上出现明显的上屈服点。
当位错一旦摆脱气团的束缚,应力不增加也能继续运动,因而在曲线上存在下屈服点。
在这种情况下,滑移启动的抗力较大(上屈服点),而滑移进行的抗力则较小(下屈服点)。
因此,一旦滑移开动起来,它就可以在较低应力下进行。
这时,变形一旦在某一局部区域开始发生,这里就表现出软化的效果,变形就因而在这里集中并可以进行到一定程度。
也就是说,由于屈服平台的存在,带钢的塑性变形会集中在某一区域进行,从而形成条带状的形变区,这就是横折印的产生机理。
退火后带钢存在屈服平台,在入口S 辊上若外表面拉应力超过屈服强度,则会产生横折印。
若平整时的伸长率较小,不能完全消除屈服平台,则平整后的带钢在出口S 辊上也可能再产生横折印。
平整时的伸长率较小,对消除入口前形成的横折印也是不利的,使横折印在一定程度上保留下来。
2 横折印缺陷的主要影响因素2.1 板形以上分析是建立在板形良好的基础之上的。
如果带钢板形不好,则会因为带钢内部残余应力的不均匀分布导致横折印缺陷加剧。
下面以典型的双边浪为例进行说明,如图6所示。
由于有残余应力σr 的存在,导致带钢内部张应力σT 沿横向分布不均匀,中间张应力大,两边张应力小,在这种情况下中间较边部更容易出现横折印缺陷。
同理,单边浪或中浪等都会导致带钢在一定范围内出现横折印缺陷。
因此,为了降低或者消除横折印缺陷,保持来料板形良好也是一个重要条件。
图6 双边浪缺陷带钢内部应力横向分布Fig.6 T ransverse distribution of residue stressin double edge w ave strip2.2 来料粘连若退火工艺温度制度不合理,易造成钢卷粘连。
现场观察发现,存在极其严重横折印缺陷的带钢,往往来料都存在较严重的粘连问题。
在带钢开卷过程中,由于带钢之间的相互粘连,使带钢产生折弯,在带钢表面形成严重的横折印缺陷,成为废品。
