摘要：随着科技技术的不断发展，钢材生产技术也得到了巨大的提升。之前人工操作的轧钢机，也逐渐转变为自动化的连轧生产线，生产效率大大提升。棒材轧钢在钢铁行业中属于众多轧钢项目中的一种类型，其外观质量至关重要。因此文章重点就轧钢产线生产棒材表面质量改进方法予以分析。
关键词：轧钢产线；棒材表面质量；改进方法
近些年，随着钢材市场应用环境的扩展，国内棒材轧钢市场迎来了发展契机，棒材产品的产出也取得了较大进展。棒材表面质量显得尤为重要，产品首先映入眼帘的是表面状况，如果棒材表面出现刮痕、裂纹等现象，无论质量如何，会给买方留下不良印象，影响企业后期发展。
一、轧钢产线生产棒材流程
在轧钢产线生产棒材前需要检查钢坯的品质，钢坯的物卡信息、外形是否达到要求，然后需要预热炉，预热到一定程度，利用产生的浓烟对钢坯进行预热。主要供热段是加热过程，加热产生的热量决定加热炉的生产力，后期需要降低钢坯内外温差，使加热质量均匀，称为均热段。在此过程中，产生的热量能够消除水冷华留下的黑印。
轧钢生产工艺最重要的过程是轧制。轧制通过旋转轧辊的空隙，使长度增加的加工方法。轧制工序极为复杂，很容易出错。因此在整个轧艺的过程中，要求节约劳动力资源，优化经济指标。
轧制工艺完成后是冷却钢材。根据钢材的化学成分、组织状态、使用用途等多个方面的情况，选取最合适的冷却方法。冷却之后，根据客户对产品的需求，裁剪掉影响钢材使用的部分。
最终检验钢材质量。检验员需要检测钢材外形是否出现偏差，表面质量是否出划痕损伤，定尺长度是否符合顾客要求，重量是否达到合格标准，工艺性能和机械性能是否出现问题等。上述任何一点出现偏差，都得挑出进行分类处置。
包装：按照客户需求合理分配包装，要求简便科学。
计量：清点成本数量，保证每份产品的质量，坚决不能出现滥竽充数的情况。
入库：一切检查无误，将棒材入库，等待发货。
二、棒材生成过程损害表面质量的分析与改善
（一）四架机间导卫
问题：经过实践统计数据分析，老四架机间导卫是棒材划伤的高发区。老四架机间导卫经过多年来的使用，结构上可以满足轧制需要。技术人员分析其主要原因是机间导卫在与棒材摩擦的过程中，不可避免地会出现划伤现象，一旦出现划伤问题，很难处理或者根本无法处理。
改善方法：技术人员采取在原有的设备增加辊子 2组，立导轮 3 组并成为棒材行走的主要接触面的方法，也就是将机间导卫的摩擦形势由滑动改为滚动。原理是通过垫片可以调整辊道高度，保证棒材运行轨迹，增加水冷装置对辊道及其摩擦面进行降温。
（二）小棒轧线输送设备
问题：由于小棒轧机入口辊道到小棒冷床前距离较长统计为183m，因此轧制过程中若想控制棒材行走轨迹具有很大难度，这样棒材在辊道类、护板类很容易起出现表面划伤和卡钢现象。
改善方法：控制棒材在辊道上的运行轨迹。在原设计场地上，将小棒扎线分成 5 个区间，每个区间分开控制，增大棒材轨迹运行的灵活度。棒材沿着轧机运动的方向而动，增加了运行轨迹的控制难度。然而，为将该问题得以彻底解决，技术人员尝试在 5 段区域的辊道上设计可以调整运行距离的立导轮滚动组，以调整轧辊的高度来对棒材的输出进行控制，同时通过立导轮位置的调整，实现对棒材在辊道内运行轨迹的控制，确保棒材始终运行在辊道的中心，减少棒材与辊道四周的接触，极大地降低了棒材与辊道的相互磨损状况，提高棒材表面质量。
（三）小棒冷床群板装置
问题：棒材进入冷床本体前需要和韧磨板滑动摩擦，
如果摩擦面出现异常，则棒材表面会出现划伤现象。群板装置就是棒材从辊道进入冷床本体的最主要装置。如何管理和控制长达130m群板装置及韧磨板是解决问题的关键。设备运行期间，前期装置运行平稳，中后期就会出现棒材划伤现象。由于棒材在群板装置中转速较高，操作人员不能靠近装置，因此还不能确认棒材划伤的真正原因。技术人员在经过长时间的现场跟踪及分析后发现，群板在上、中、下位置没有达到平直，这意味着连接杆的轴承及销轴传动间隙有部分超差现象，其是导致群板不平直的主要原因。
改善方法：技术人员为了使冷床群摆达成平衡，系统性更换了存在超差的零部件，且调整了气动辅助缸的压力，更改调整易损件更换的周期。
三、实例分析
下面以15CrMoG钢为研究对象，对热轧棒材表面细小纵裂纹和缺陷问题进行分析，采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法对钢厂15CrMoG高压锅炉管热轧棒材表面缺陷部位形貌、夹杂物、氧化情况进行了相关分析。
对所取试样裂纹处表面进行电镜扫描分析，如图1所示。
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图1 15CrMoG热轧棒材细小纵裂纹（a）和裂口缺陷（b）宏观形貌
对试样表面裂纹处进行能谱分析，发现存在Ca，Mg，Si，A1，Na，0等元素，与保护渣成分类似。分析认为裂纹的产生与结晶器弯月面区渗入保护渣有关。同时，15CrMo亚包晶钢坯壳生长不均匀，当铸坯拉出结晶器过扇形段夹辊时，受钢水静压力的作用坯壳中薄弱部分在两对辊之间会产生较大的鼓肚变形，引起结晶器液面明显下跌，而经过下一辊时又会存在一个压回的过程，导致结晶器液面上涌。结晶器液面连续的下跌和上涌就形成了液面周期性的波动。结晶器液面波动导致连铸保护渣被卷入钢水中，钢水以保护渣中高熔点CaO、SiO2和Al203等氧化物为形核点进行结晶，在凝固过程中这些氧化物会向周围扩散。由于凝固过程短暂，扩散时间有限，氧化物富集在一起呈弥散分布。这种弥散分布的氧化物由于分布相对集中，严重破坏了钢的连续性，在应力作用下产生缺陷。棒材上出现局部“掉肉”现象，是由于保护馇夹杂物分布于铸坯皮下，经轧制过程使表层金属与基体发生分离。因此，棒材裂口缺陷主要是铸坯中夹杂连铸保护渣所致。
处理措施：（1）控制15CrMoG钢中碳含量在可控范围（0.15%-0.17%）上限；控制钢中硫含量0.005%。（2）采用高碱度、高粘度、高熔化温度保护渣。（3）结晶器冷却采用弱冷，并且适当降低拉速。（4）采用匹配结晶器内铸坯的凝固收缩的多锥度铜管浇铸该钢中，改善结晶器传热均匀性。通过控制钢中碳含量0.16%-0.17%，硫含量小于0.005%；调整保护渣碱度为1.2左右，熔点温度大于1200℃，粘度1.0 Pa•s；结晶器平均水流量控制在150m3/h左右，水温差为3-4℃；拉速稳定在0.5m/min左右；更换单锥度结晶器铜管为多锥度铜管，有效控制了棒材表面缺陷。通过上述工艺调整，15CrMoG钢棒材表面探伤深度大于2mm细小裂纹合格率由45%提高至98%。
总之，钢材在工业生产中作用巨大，务必要高度重视钢材产品的质量水平。在棒材生产过程中，就需要做好各种质量病害的防控工作，最大限度降低表面缺陷，提升产品质量。
参考文献：
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[2]丁建军，王志勇，胡洪，燕旭东.高速棒材生产线夹送辊工艺改进[J].山西冶金，2019，42（05）
[3]张玲玲，蒋纪新，刘智宇.热连轧工艺对大规格纯钛棒材组织的影响[J].科技创新与应用，2019（29）
论文作者:张蕊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
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