中厚鋼板生產(chǎn)中防范缺陷產(chǎn)生的工藝措施

宋增強，楊春衛(wèi)

（北京首鋼股份有限公司，北京 100043）

在新時代發(fā)展的大背景下，社會競爭變得越來越激烈，對于中厚鋼板來說，只有質(zhì)量滿足了相關(guān)標準規(guī)范之后，才能受到廣大群眾的青睞，從而更好的在市場中保持穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)。這里提到的表面質(zhì)量，主要針對的是中厚鋼板外觀，需要重點檢驗外觀表面是否光潔、有沒有缺陷存在等，若是有缺陷問題存在，那么不僅會破壞鋼板的美觀性，甚至還會影響到其各項性能作用，由此觀之，加強對中厚鋼板生產(chǎn)質(zhì)量的有效管控就顯得很有必要。

1 中厚鋼板生產(chǎn)中需要防范的缺陷

實際上來說，在中厚鋼板表面上存在問題，很多情況下都是因為坯料本身或者是后續(xù)生產(chǎn)過程中操作不夠規(guī)范而引發(fā)的，通過大量的實踐發(fā)現(xiàn)，中厚板生產(chǎn)中主要有以下幾個類型的缺陷問題。

1.1 板坯方面

若是在板坯方面存在嚴重的質(zhì)量問題，那么就很有可能會在鋼板表面出現(xiàn)夾雜、結(jié)疤抑或是裂紋等現(xiàn)象，而且裂紋情況還可能展現(xiàn)出不一樣的方向和形狀。這些問題產(chǎn)生的原因主要是由于沒有在實際入爐之前將板坯清理干凈，這樣通過加熱和軋制作用后就很容易在鋼板表面形成裂紋、折疊等缺陷。而所謂的結(jié)疤，指的是在鋼板表面會出現(xiàn)不同大小突起的金屬，出現(xiàn)此類問題的原因是在板坯進行熱處理的過程中，沒有去除干凈相應(yīng)的毛刺[1]。最后的夾雜問題，是指將一些非本體異物壓入到鋼板中，主要包括有非金屬性夾雜和金屬性夾雜兩種，其中，前者形成的原因主要是由于在煉鋼時加入了很多脫氧劑，很容易產(chǎn)生大量異物，再加上沒有及時處理，最終被留在了鋼坯表面上，再經(jīng)過后續(xù)的軋制操作，從而出現(xiàn)了夾雜缺陷問題。

1.2 氧化鐵皮壓入所引發(fā)的缺陷

在中厚鋼板的表面，存在氧化鐵皮被強制壓入的缺陷，這主要是因為在生產(chǎn)鋼坯的過程中，沒有將產(chǎn)生的一次與二次型氧化鐵皮清理干凈。而鋼板表面出現(xiàn)麻點，表現(xiàn)為凹坑或者是平整度不高的粗糙面，在不同生成條件下，會有不同的分布形態(tài)和形式。

1.3 設(shè)備表面清理不夠徹底

若是在完成設(shè)備檢修之后，沒有及時做好相應(yīng)的清理工作，就會在后續(xù)的軋制中有異物落到鋼板面上，從而導(dǎo)致異物壓入。與此同時，火切之后的鋼板中，如果不及時徹底清除火切瘤，抑或是在電磁吊上存在異物，那么實際在進行堆垛時就會使得鋼板表面出現(xiàn)壓痕問題[2]。

1.4 設(shè)備功能不具備足夠的精度

由于設(shè)備功能的精度不足，很有可能會引發(fā)網(wǎng)紋或者劃傷等缺陷。其中，網(wǎng)紋主要指的是在鋼板表面會出現(xiàn)一些凸狀紋路，實際分布呈現(xiàn)出周期性特點，這種缺陷的產(chǎn)生很多時候都是因為軋輥上有熱裂紋的存在。在具體軋制時，工作輥中冷卻水量不夠大，且沒有按照周期實行更換，再加上軋制操作中出現(xiàn)壓鋼情況，這些都會在一定程度上在工作輥的表面上形成裂紋現(xiàn)象，進而發(fā)展成板面網(wǎng)紋問題。而劃傷是指在運輸鋼板的過程中，受到運輸鏈、輥道抑或是其余設(shè)備的影響，最終造成有一定深度的刮傷缺陷。

2 中厚鋼板生產(chǎn)中防范缺陷產(chǎn)生的工藝措施

要想有效防范中厚板表面上出現(xiàn)的缺陷問題，首先就要提高原始板坯的質(zhì)量，盡可能確保待軋板坯中沒有缺陷存在，這樣能夠減少裂紋、結(jié)疤以及夾雜等缺陷出現(xiàn)的概率；其次，要抑制在加熱與軋制中產(chǎn)生氧化鐵皮，避免出現(xiàn)嚴重的氧化鐵皮壓入或麻點等缺陷；最后，對于生產(chǎn)過程中形成的各種問題，需要及時發(fā)現(xiàn)并做好相應(yīng)處理，防止缺陷的重復(fù)出現(xiàn)。

2.1 合理設(shè)置板坯表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)

要想讓原始板坯表面的質(zhì)量得到有效保障，就需要在正式入爐之前做好相應(yīng)的檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)板坯中存在的缺陷，而為了提高工作的質(zhì)量和效率，可以在輥道區(qū)域中設(shè)置合理的質(zhì)量檢測系統(tǒng)，這樣不僅能夠及時找到板坯中存在的缺陷，還能有針對性的清理缺陷部位，確保入爐板坯的質(zhì)量滿足各項標準規(guī)范[3]。

所謂的板坯質(zhì)量檢測系統(tǒng)，主要是在機器視覺的基礎(chǔ)上，使用模塊化方式設(shè)計而成的一種結(jié)構(gòu)，根據(jù)CCD 攝像的原理，可以將光源所產(chǎn)生的光照到生產(chǎn)線上正在運行中的鋼板表面，借助CCD 攝像機將鋼板反射回來的光線收集起來，并將反射光強度轉(zhuǎn)換成灰度圖像形式。因為鋼板表面上無缺陷和有缺陷位置會對光反射性質(zhì)產(chǎn)生影響，例如，斑痕、夾雜或者是氧化鐵皮等有色缺陷會吸收較多的光，使得反射光線強度比無缺陷表面的弱；裂紋、麻點或者是劃傷等三維缺陷會讓入射光出現(xiàn)散射情況，導(dǎo)致反射光強較弱，所以能夠通過灰度圖像來檢測鋼板上是否有缺陷存在，并準確定位缺陷位置，便于及時進行處理。

2.2 有效控制加熱過程

在加熱爐中對坯料進行加熱的過程中，若是不展開合理控制，那么很有可能會導(dǎo)致嚴重的氧化情況，不僅加大了金屬的耗費量，還會在完成軋制操作后出現(xiàn)麻點缺陷，更有甚者會壓入一些氧化鐵皮雜質(zhì)，給鋼板表面質(zhì)量帶來不利影響。眾所周知，空燃比、加熱時間與溫度等因素會影響到坯料氧化的效果，當空燃比較高、加熱時間長、溫度高時，就會讓氧化鐵皮變得既厚又粘稠，很難清除干凈，在軋制作用下會壓入很多氧化鐵皮，由此觀之，有效控制加熱環(huán)節(jié)中的各項影響因素就顯得很有必要[4]。

為了能夠更加精準的對爐溫進行控制，可以合理掌控每個燒嘴燃燒的時間，確保其在最恰當?shù)臓顩r下工作，讓爐內(nèi)溫度保持均勻，這樣就實現(xiàn)了爐溫的有效控制，并且即便是工況波動時，也能讓爐溫得到高精度的控制。與此同時，可以構(gòu)建燃燒管控模型，將坯料加熱時間控制在合理范圍內(nèi)。除此之外，要依據(jù)燃氣實際的熱值波動來調(diào)整爐內(nèi)氣氛和空燃比，盡可能減少爐內(nèi)的氧氣量，一般而言，空燃比都不會超過2：l。

2.3 增強除鱗打擊力

在加熱坯料時，會在表面上形成一行比較厚的氧化鐵皮，不僅量很多，而且有著很強的附著力，難以去除，這種情況下，就需要借助粗除鱗系統(tǒng)來進行清除。經(jīng)過粗除磷之后的板坯結(jié)構(gòu)在軋制過程中，因為會與空氣、水等物質(zhì)接觸，很容易產(chǎn)生稍薄的二次型氧化鐵皮，比起一次型鐵皮要容易清除很多，大多數(shù)情況下都借助除鱗集管來完成相關(guān)工作。要想將氧化鐵皮清除徹底，高壓水所具備的打擊力能夠產(chǎn)生重要影響。對于高壓水的打擊力而言，主要和噴射距離、流量以及射流壓力等息息相關(guān)。

打擊力與射流壓力平方根呈正相關(guān)，所以，在除鱗系統(tǒng)本身壓力允許的情況下，可以通過適當加大射流壓力來讓除磷效果得到增強。板坯粗除鱗系統(tǒng)使用30MPa 的壓力時，能夠?qū)⒏吆辖痄撋细街母唣ば澡F皮去除，而針對普通品種來說，系統(tǒng)壓力達到25MPa 就已經(jīng)能夠滿足處理要求。所以，可以將這兩種壓力的系統(tǒng)組合起來，根據(jù)實際除磷需求來切換系統(tǒng)，這樣不僅提高了各項設(shè)備使用的壽命，還有效減少了能耗與資金投入[5]。

打擊力與射流流量呈反相關(guān)，可以通過改變噴嘴孔徑來調(diào)整流量，當射流壓力符合鱗片碎裂條件時，適當加大射流流量能夠讓打擊力得到提高，并增強射流沖刷的能力。然而，因為流量的增大，會讓鋼坯表面上的溫降增加，一般來說都要將溫降控制在20℃之內(nèi)。所以，在進行除鱗集管的設(shè)計過程中，需要與溫降影響、噴嘴選型與布置等因素有機結(jié)合起來，通過綜合考慮來合理設(shè)定射流流量。

打擊力和噴射距離平方值呈反相關(guān)，所謂的噴射距離，指的是噴嘴出口與鋼坯表面之間的垂直距離，粗除鱗系統(tǒng)將距離從150mm 降低到100mm 時，能夠增加125%左右的打擊力。然而，噴射距離縮短，會減小噴射的寬度，增加噴嘴的數(shù)量，現(xiàn)如今，粗除鱗系統(tǒng)最高的打擊力大約是0.85N/mmz，而通過對射流壓力、流量以及噴射距離的優(yōu)化，讓打擊力能夠上升到1.7N/mmz。

2.4 合理設(shè)置冷卻系統(tǒng)

若是使用TMCP工藝進行中厚板的生產(chǎn)，那么就需要確保中間坯的待溫效果。其中，所需的待溫時間基本都在5min～10min之間，對于那些厚度比100mm 大的中間坯結(jié)構(gòu)而言，需要花費30min 以上，因為中間坯溫度能夠達到800℃～1000℃，這種情況下鋼板的表面會持續(xù)氧化，并且隨著待溫時間的延長而加重氧化程度，同時形成更厚的二次鐵皮，增大了除鱗集管工作的難度，提高了壓入氧化鐵皮等缺陷出現(xiàn)的概率。

為了盡可能防止在中間坯上產(chǎn)生氧化鐵皮，可以在相應(yīng)的待溫輥道上建立冷卻系統(tǒng)，這樣能夠?qū)χ虚g坯實施噴水冷卻操作，并通過合理控制冷卻時間與水量，在不破壞中間坯性能的基礎(chǔ)上，提高其冷卻的速度。在中間冷作系統(tǒng)的作用下，能夠有效減少其待溫的時間，降低鋼板被氧化的幾率；除此之外，在中間冷卻過程中，會產(chǎn)生一定的氣霧，能夠起到隔絕空氣的效果，從而有效抑制二次鐵皮的形成[6]。

2.5 科學(xué)設(shè)置矯直前的除磷系統(tǒng)

在完成鋼板的軋制之后，在表面上可能仍然存在未去除干凈的氧化鐵皮，或者是受到高溫影響而重新出現(xiàn)細小的鐵皮，尤其是那些比較厚的鋼板上，因為軋制的次數(shù)相對少，而終軋的溫度較高，這種情況下更加容易形成氧化鐵皮，如果直接將其送入預(yù)矯直機中，那么很容易就會使得在中厚板表面上壓入鐵皮，不僅會影響到鋼板的質(zhì)量，還會在一定程度上縮減矯直輥使用的壽命。

要想盡可能將矯直前相關(guān)軋件上的鐵皮去除掉，可以在矯直機入口位置安裝除鱗系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備壓力小、流量小的特征，既可以將那些比較細小的鐵皮清除掉，又不會在除磷工作中讓鋼板產(chǎn)生較大溫降，從而讓矯直效果得到有效增強。對于此系統(tǒng)而言，其壓力只要比16Mpa 高就能符合除磷要求。

2.6 合理設(shè)置鋼板表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)

中厚板在實際的生產(chǎn)過程中，為了能夠及時而準確的將各類質(zhì)量缺陷找出來，特別是因為有外來物黏附在設(shè)備表面上，使得表面出現(xiàn)壓傷、裂紋等不能用手段處理的缺陷，需要在鋼板質(zhì)量檢測系統(tǒng)的作用下，避免重復(fù)產(chǎn)生缺陷問題。可以將該系統(tǒng)建設(shè)在冷床之前抑或是定尺剪切之后，這樣就能合理檢測母板以及成品鋼板，盡可能保證每塊板上存在的缺陷都能被及時發(fā)現(xiàn)。與此同時，若是系統(tǒng)檢測到有嚴重程度較高或者是周期性的問題時，就會發(fā)出警報提醒相關(guān)人員，讓他們能夠依據(jù)缺陷種類和特點進行有效處理，例如，表面出現(xiàn)麻點、有鐵皮壓入等，要及時對生產(chǎn)工藝進行調(diào)整。除此之外，若是檢測到表面有壓傷缺陷出現(xiàn)，就要做好表面的清潔工作；出現(xiàn)網(wǎng)紋或劃傷情況時，要開展換輥抑或是檢修組織設(shè)備，避免重復(fù)產(chǎn)生各種缺陷。

3 結(jié)語

綜上所述，在進行中厚板的生產(chǎn)過程中，為了盡可能降低鋼板表面出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題的概率，就需要對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)展開科學(xué)的管理與控制，防止那些不必要的問題產(chǎn)生，給鋼板表面的質(zhì)量帶來嚴重影響，降低材料形成率。這種情況下，就需要采取有效措施，例如，設(shè)置合理的質(zhì)量檢測系統(tǒng)、準確控制加熱爐工作過程、增強除鱗效果等，不僅能夠讓鋼板表面的質(zhì)量得到保障，還能起到節(jié)省成本投入的作用，進而在很大程度上推動整個社會經(jīng)濟的健康發(fā)展。