張寶華　周小兵　李學保

（廣東韶鋼松山股份有限公司，廣東 廣州　510160）

摘　要：分析了韶鋼優特鋼中棒線圓鋼表面劃傷產生的原因，通過對空過輥道進行優化，增加弱穿水工藝，在穿水管入口加裝導衛以及改造冷床裙板等措施，有效解決了中棒線圓鋼表面劃傷問題，顯著提升了成品表面質量。

關鍵詞：劃傷；輥道；弱穿水；冷床裙板

韶鋼優特鋼中棒線生產 Φ20~Φ80mm 規格圓鋼，生產工藝流程：加熱爐→粗軋→中軋→預精軋→精軋→減定徑→冷床冷卻→定尺→成品收集。鋼材經過軋制后，在由輸送輥道送上冷床的過程中，過鋼通道產生劃傷的隱患點較多，劃傷在各類表面質量缺陷中占比高達 35%，尤其對于直徑Φ50~Φ80mm大規格圓鋼，表面劃傷很難避免，成品下線后漏磁初探合格率不足50%。由于優特鋼產品經過深加工后，零部件被廣泛應用于汽車、家電、船舶等工業制造重要領域，材料使用的工況條件極其復雜，因此優特鋼不僅有嚴格的組織性能要求，對表面質量要求同樣十分苛刻。為提高中棒線產品等級和市場認可度，改善表面質量這一薄弱環節，攻克劃傷問題十分關鍵。

1　中棒線成品表面劃傷產生原因分析

中棒線自 2013 年投產以來，通過近幾年努力，產品的組織性能控制水平穩步提升，逐漸縮小了同國內先進企業如興澄特鋼等之間的差距，但表面及外觀質量相比仍有很大提升空間，其中表面質量問題尤以劃傷缺陷較為突出。中棒線成品機架距離冷床出口Z遠距離達到 360 m，區間主要設備包括機芯，2 號~5 號飛剪，三組在線穿水冷卻系統，測徑儀，冷床及輸送輥道等。這種過鋼通道距離長、機組設備多的特點，決定了成品表面劃傷的潛在隱患非常多。

1.1 圓鋼運動軌跡不穩定

連軋過程中，一方面受張力波動影響，另一方面受軋制線難以保證水平的影響，圓鋼在輸送輥道上前進時會小幅跳躍、左右擺動，運動軌跡不穩定，易與過鋼通道側壁發生接觸。由于紅鋼表面溫度高，硬度低，與過鋼通道側壁接觸后會產生斷續或連續的劃傷。

1.2 輸送地輥材質表面易起凹坑與凸點

中棒線原輸送軋件地輥材質為球墨鑄鐵，耐磨性不足。圓鋼高速前進時頭部跳動、撞擊地輥表面，造成地輥表面形成大量凹坑與凸點，紅鋼與地輥表面凸點接觸即產生斷續的劃傷。為保證產品質量，需經常停機修磨地輥，影響生產連續性。

1.3 圓鋼與管壁接觸摩擦產生劃傷

為解決中棒 GCr15 軸承鋼碳化物網狀缺陷，在線穿水冷卻系統是輔助實現快速降溫，越過冷卻過程中奧氏體與滲碳體的兩相區，避免二次碳化物形成，控軋控冷的重要手段。但由于為了保證穿水管道水封充滿，確保紅鋼均勻冷卻，穿水管管徑一般較小，因此紅鋼通過穿水管時，稍有波動便會與管壁接觸，產生劃傷。GCr15軸承鋼是韶鋼優特鋼的戰略產品，生產量大，劃傷問題是 GCr15 生產時的一大難題。

1.4 成品冷床制動裙板之間摩擦

冷床制動裙板的作用在于將經飛剪分段的圓鋼拋上冷床。中棒線產品規格小，速度快，Z高速度16m/s，高速行進的紅鋼進入冷床時，與制動裙板直接接觸、滑動摩擦，極易產生劃傷。并且冷床距離長達120m，生產時冷床受熱鋼高溫烘烤，溫度高，給生產人員進入排查劃傷點造成很大的困難，因而裙板劃傷是中棒線劃傷問題的Z大隱患。

2　攻關措施

針對成品表面劃傷的原因，分別對中棒線過鋼通道、輸送地輥、穿水管和冷床裙板進行了優化和改進。

2.1 過鋼通道加裝側立輪

為避免圓鋼與過鋼通道側壁發生直接接觸，在過鋼通道兩側每隔 10 m 左右加裝一組側立輪，使圓鋼在行進過程中發生擺動時與側立輪接觸，變圓鋼與通道側壁之間的滑動摩擦為圓鋼與側立輪之間的滾動摩擦，從而解決過鋼通道劃傷問題[1]。并且通道兩側的側立輪均設計可調節開口度的螺桿，確保可根據成品規格大小調整合適的的側立輪開口度，糾正圓鋼運動軌跡，防止過度擺動。側立輪安裝效果見圖1。

2.2 優化輸送地輥材質

中棒線原地輥材質為不耐磨的球墨鑄鐵，硬度（HRC）約為 45[1]。改用表面鑲嵌陶瓷片的新材質地輥，其耐磨性可保證過鋼量達 30 萬 t 以上，以中棒線目前產能水平，新型地輥使用周期可達至少 1 a。

2.3 穿水管入口加裝導衛

中棒線在線穿水冷卻系統共三組，分別位于預精軋機組、精軋機組和減定徑機組出口，各由4節、4節、2節整體式穿水小車組成，每節穿水小車上均布置2組穿水管。為解決穿水管劃傷問題，在每節小車的穿水管?口加裝一種周向扶持性的導衛。生產過程中，當使用穿水冷工藝時，根據不同成品規格，提前調節好穿水管入口處導衛的上下、左右開口度，利用導衛扶持紅鋼穩定通過穿水管，避免紅鋼通過時上下、左右擺動，從而解決穿水管劃傷問題[2]。圖2為穿水管入口導衛使用情況。

2.4 冷床裙板變滑動摩擦為滾動摩擦

裙板與軋件接觸產生劃傷是中棒線成品劃傷缺陷改善攻關的難點，也是攻關措施的重中之重。在不改變中棒線冷床裙板原有動作的基礎上，結合原設備機械結構特點，對裙板進行改造，在每組裙板上加設1個滾動輪，將軋件與裙板之間的滑動摩擦變成滾動摩擦，圖3為裙板改造后示意圖。改造的設計與選型，主要考慮裙板的結構位置和空間，以及高溫下潤滑因素。

受裙板安裝空間限制，滾動輪潤滑方式采用油氣潤滑的方式難以實現，可選潤滑方式有干油潤滑和石墨潤滑等。實踐證明干油潤滑受紅鋼高溫烘烤，滾動輪易出現卡阻，采用石墨潤滑后成功解決滾動輪潤滑問題。

2.5 提高成品表面硬度

針對普通優碳鋼及部分合金結構鋼，如 10 號鋼、45 號鋼、40Cr 等，通過設置合理的穿水冷卻參數，控制軋后冷卻，提高軋件表面硬度，經實踐證明是一種經濟、高效的防劃傷手段，并且不會對材料的顯微組織與性能造成不良影響。 

以 Φ50 mm 規格10號鋼為例，預精軋出口成品溫度一般 960 ℃左右，10 號鋼屬于低碳鋼，表面硬度低，易劃傷。通過設定合適的水管噴嘴壓力，使紅鋼通過穿水管后表面溫度快速降低至 580~600 ℃左右，隨后在空氣中靠芯部溫度，快速返紅至 800 ℃左右進入冷床空冷。由于弱穿水工藝快速降低了紅鋼表面溫度，提高了表面硬度，極大增強了紅鋼軋后抗劃傷能力。同時通過控制水量，控制穿水后紅鋼表面溫度冷卻至 580~600 ℃，快冷終止溫度遠高于 10 號 鋼 Ms 點的溫度，所以表面不會發生馬氏體轉變。而 在 580 ℃溫度區間，需要 10 s 左右孕育時間才能生成貝氏體，因此盡管終冷溫度具備生成貝氏體條件，但時間上不滿足孕育周期要求，故不會發生貝氏體轉變，并且軋后穿水冷阻止了奧氏體晶粒長大[2]，細化鐵素體晶粒，提高了綜合性能。

3　攻關效果

攻關措施實施后，中棒線劃傷缺陷發生率由2016 年 0.17%降低至 2017 年 0.05%，劃傷占總表面質量缺陷比例由 2016 年 35%降低至 2017 年 11%。各類表面質量缺陷中，劃傷由排名第 1 降低至第 5，次于彎曲、壓痕、尺寸超差和端部毛刺。同時，由于劃傷問題得到有效控制，中棒生產效率顯著提升，2017年中棒線有效作業率對比 2016 年提升 4.7%。表 1為中棒線劃傷缺陷發生情況。

4　結語

通過對中棒線成品劃傷產生的原因進行總結和剖析，從設備和工藝兩端開展了系列攻關。措施實施后，中棒線劃傷問題基本受控，工藝、質量故障大幅下降，生產組織連續性明顯提升，產能和質量得到雙提升。

參考文獻

[1]劉麗果，婁玉萍，張曉輝.小棒線防劃傷改進[J].河北冶金，2017（1）：50-52．

[2]李凱.論熱軋小型圓鋼劃痕缺陷的防治[J].浙江冶金，2002（2）：26-30．

來源：《山西冶金》2019年第1期