1580热轧线降Ni箱板点状翘皮控制研究

孟令旭 ，王苏洲，刘小凯，孙庆强，张盛攀

（日照钢铁有限公司，山东省日照市 276800）

摘要：为实现降本增效，自2022年开始，作者单位针对耐候钢SPA-H，开展了一些列降Ni成分优化。降Ni后生产组织过程中，存在主要问题为钢卷表面存在大面积点状翘皮。作业单位采取调整成分设计、优化工艺参数、调整工艺路线、除鳞系统改善等措施，总结出合适的轧制工艺路线，试验数据表明：采用缓冷6h装炉模式，降Ni箱板表面点状翘皮大幅度减少；控制二加温度1080℃以下，进一步控制三加均热温度1290℃以下，并依据实际在炉时间降低三加均热温度10~20℃，增加除鳞道次，并采用直通模式轧制，有利于点状改善，点状翘皮缺缺陷判次率由0.144%下降至0.048%。

关键字：箱板；翘皮；成分优化；

1前言

为稳固我司箱板市场龙头地位，实现降本增效，同时扩大成本优势，2022年-23年公司推进箱板SPA-H钢种降Ni工作。因箱板中含有Cu元素，Cu熔点较低，加热后析出的Cu呈液态聚集于奥氏体晶界处，影响热轧钢带的表面质量，造成钢板表面开裂导致钢材报废，形成Cu脆效应。而Ni元素可打破固Cu平衡态，显著改善铜脆翘皮缺陷，因此在耐候钢成分设计中占有极其重要作用。实施降Ni后，23年全年降Ni箱板累计生产62.13万吨，箱板点状翘皮累计判次858吨，点状翘皮废次降0.1438%。为提升降Ni箱板表面质量，板材厂1580轧线开展专项攻关。缺陷形貌如下图1所示。

图1 降Ni箱板表面翘皮形貌

对翘皮缺陷卷外委场发射电镜扫描，在缺陷界面位置发现明显Cu元素富集。因此断定点状翘皮产生原因为Cu元素富集导致的Cu脆问题。

图2点状翘皮Cu元素分布

含Ni钢加热时，Fe元素氧化后，残留于氧化层界面的Ni和Cu在液态和固态均可无限互溶，形成含Ni的富Cu相。Ni的加入，提高了含Ni富Cu相的熔点，降低了富Cu相中Cu的浓度，减少了形成液态Cu相的机会，使得含Ni富Cu相以固态颗粒状保留在外氧化层内，带钢外层晶界内富Cu相较少，对晶界强度削弱程度低。

而残Ni钢，随着钢中Fe元素的氧化，Cu元素在氧化层中富集。由于Cu的熔点较低，呈液态，因此在氧化层下方聚集。氧化层下富集的Cu元素逐渐向基体扩散，增加了表面基体中Cu的含量。晶界氧化使得晶界附近基体中Cu元素含量进一步增加。加热后析出的Cu呈液态聚集于奥氏体晶界处，弱化晶界强度，在粗轧精轧轧制过程中出现沿晶界开裂进而产生翘皮缺陷。

图3残Ni钢的Cu元素富集

2改善措施

2.1成分设计

通过统计前期点状翘皮产生规律发现，轧制目标厚度越厚，点状翘皮产生几率越大，3.2mm及以下偏薄规格翘皮发生几率仅为0.59%，而6.0mm规格缺陷比例高达3.24%。当轧制厚度较薄时，粗轧、精轧压缩比较大，部分翘皮会出现轧合，因此轧制厚度越薄，翘皮发生几率越低。

结合不同轧制规格的生产工艺，制定降Ni箱板成分设计体系，分轧制厚度制定全Ni、半Ni、残Ni新牌号。针对5.0mm及以上厚规格采用全Ni模式，采用GE码为H79603；4.0-5.0mm厚度区间，1270mm以上宽规格（需采用高温烧钢）采用半Ni模式,采用GE码为C61301； 1270mm以下规格采用残Ni模式,采用GE码为H79602；4.0mm以下规格，轧制压缩比及温降较大不易产生翘皮，采用残Ni模式，采用GE码为H79602。

2.2加热工艺优化

 统计典型点状翘皮轧程生产数据，发现典型翘皮卷生产计划均存在因轧线异常停机，导致在炉时间过长有关，同时炉膛温度控制偏高有关。

结合1580轧线订单主要箱板偏薄规格为主，针对避免在炉时间过长采取控制措施如下:①避免接薄规格装炉；②如计划无法调整，则在残Ni箱板前增加过渡材,确保换辊时残Ni箱板在炉外或1加段，三炉模式下过渡材块数≥51块，1/2#炉双炉模式≥40块，1/3或2/3#双炉模式≥31块。③炉生产模式下，薄规格计划采用1/2#装出钢钢，3#炉空炉。④三炉生产模式下，计划为1300mm以上宽断面箱板接窄断面残Ni箱板时，3#炉注意留空步，防止3#炉在炉时间过长。

通过生产跟踪发现，降Ni箱板翘皮产生几率与装炉温度由对应性关系，针对装炉温度≥600℃以上板坯，缺陷发生几率高达3.52%，600℃以下温度装炉，缺陷几率下降至0.61%、0.28%。

因此针对不同装炉温度制定降Ni箱板加热工艺要求，针对装炉温度≥600℃以上板坯，加热温度整体下调20℃左右，且在保证生产稳定性的前提下，控制二加温度整体在Cu元素熔点附近（1080℃以下）。

2.3除鳞效率提升

降Ni箱板点状翘皮产生主要原因为Cu元素富集导致晶界强度降低，导致轧制过程中氧化铁皮压入晶界，形成翘皮。因此通过加开除鳞道次，采用直通模式增加中间坯表面温降提升除鳞效率，能有效改善点状翘皮。下左图为4月7日因在炉时间过长导致上表面翘缺陷照片，采用直通模式生产，同时加开炉后除鳞及粗轧除鳞为2+3模式后，表面质量明显改善。

(a)投热卷箱模式、除鳞1+3+1表面翘皮 （b）直通模式、除鳞2+3+1表面良好

图4不同工艺下降Ni箱板表面质量

2.4应急管控措施

针对因轧线异常导致在炉时间过长时，制定应急措施如下：

① 非异常停机时，厚规格残Ni箱板预估在炉时间≥220min时，三加均热段炉温上限下调10℃；预估在炉时间≥240min,炉膛温度下调20℃；出现异常停机时，执行加热炉降温制度。

②残Ni箱板出现翘皮时，实验改直通模式生产，粗轧除鳞模式调整为2+3，中间坯厚度调整。

③残Ni箱板直通模式下仍存在翘皮的，翘皮炉号停止出钢，炉膛温度下调至1230~1250℃，RT0下调至1040~1060℃，如降温后仍存在翘皮的，原高温段板坯全部推回炉。

3改善效果

24年1-11月创累计生产降Ni箱板136.029万吨，累计因点状翘皮判次653.875吨，点状翘皮废次降0.048%，较23年平均降低0.096%，全年累计减少点状翘皮次品1302吨，按照正品次品差价307元/吨（1-9月均值），1-11月累计增效39.9782万元。

4结论

采取调整成分设计、优化工艺参数、调整工艺路线、除鳞系统改善等措施，总结出合适的轧制工艺路线，采用缓冷6h装炉模式，降Ni箱板表面点状翘皮大幅度减少；控制二加温度1080℃以下，进一步控制三加均热温度1290℃以下，并依据实际在炉时间降低三加均热温度10~20℃，增加除鳞道次，并采用直通模式轧制，有利于点状改善，点状翘皮缺缺陷判次率由0.144%下降至0.048%。

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