萊鋼4 300 mm寬厚板產(chǎn)品表面缺陷成因分析與控制

石大勇

（山鋼股份萊蕪分公司寬厚板事業(yè)部，山東 濟(jì)南271104）

1 前 言

寬厚板產(chǎn)品在生產(chǎn)、堆垛、倒運(yùn)過(guò)程中，因工序設(shè)備不良、關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)定不合理、操作不當(dāng)?shù)仍驑O易造成鋼板表面缺陷。隨著國(guó)內(nèi)中厚板市場(chǎng)逐漸飽和，越來(lái)越多的寬厚板生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始重視鋼板表面質(zhì)量，以此提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)萊鋼4 300 ㎜產(chǎn)線表面缺陷進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤與統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)少部分表面缺陷無(wú)法避免，其他缺陷可通過(guò)加強(qiáng)控制、規(guī)劃合理流程、合理設(shè)定參數(shù)等措施，減少缺陷鋼板的產(chǎn)生，以達(dá)到減少返工作業(yè)、降低產(chǎn)品質(zhì)量成本損失的目的。

2 工藝流程簡(jiǎn)介

萊鋼4 300 mm寬厚板生產(chǎn)線，整條生產(chǎn)線的軋機(jī)及控制系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)均從西門(mén)子—奧鋼聯(lián)引進(jìn)，設(shè)備配置齊全，整體設(shè)備和技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。主要品種有低合金結(jié)構(gòu)鋼、船舶及海洋工程用鋼、壓力容器用鋼、工程機(jī)械用鋼、建筑結(jié)構(gòu)用鋼、管線鋼、耐磨鋼等。主要生產(chǎn)流程為：連鑄坯→加熱→預(yù)除磷→粗軋→精軋→ACC→預(yù)矯直→熱矯直→冷床→切頭剪→UST 探傷→雙邊剪→定尺剪→冷標(biāo)識(shí)→下線堆垛→入庫(kù)發(fā)貨。

3 常見(jiàn)缺陷分析及控制

3.1 表面裂紋

因鑄坯表層區(qū)域存在缺陷，經(jīng)軋制后在鋼板表面形成的一條或多條長(zhǎng)短不一、寬窄不等、深淺不同、形狀各異的條形縫隙或裂縫。裂紋根據(jù)缺陷所處鋼板位置分布情況，大致可分為邊部裂紋、板面裂紋、端部裂紋、上/下表面裂紋等。根據(jù)裂紋缺陷形態(tài)，大致可分為縱向裂紋、橫裂紋、星狀裂紋、山峰狀裂紋、蜂窩狀裂紋等。

形成原因：主要是鑄坯表層存在缺陷，導(dǎo)致鋼坯軋后在鋼板表面形成縫隙缺陷［1］。

預(yù)防措施：連鑄生產(chǎn)時(shí)要合理控制鋼坯澆注溫度和拉速，做好連鑄機(jī)結(jié)晶器、扇形段、配水等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管控，對(duì)連鑄頭尾坯及時(shí)進(jìn)行火焰清理。軋制工序加強(qiáng)原料接收管理。

處理方法：對(duì)鋼板表面較淺且面積較小的裂紋進(jìn)行修磨處理；裂紋較深或面積較大時(shí)需做切除處理；裂紋缺陷位于鋼板寬度方向位置呈通條或通板裂紋缺陷時(shí)，需做判廢處理。

3.2 表面夾雜

鋼板本體內(nèi)嵌入或壓入非本體異物的統(tǒng)稱(chēng)，分非金屬夾雜和金屬夾雜兩大類(lèi)，常見(jiàn)表面夾雜缺陷有“點(diǎn)狀”夾雜和“塊狀”夾雜等。

形成原因：主要是鑄坯表層存在夾雜物缺陷，導(dǎo)致鋼坯軋后在鋼板表面形成點(diǎn)狀或片狀嵌入式缺陷。

預(yù)防措施：檢修前連鑄停澆前最后幾支鑄坯，必須下線及時(shí)進(jìn)行火焰清理；檢修后重新生成連鑄開(kāi)澆前幾支鑄坯，必須下線及時(shí)進(jìn)行火焰清理，防止因除渣不徹底、設(shè)備附著金屬異物等缺陷問(wèn)題嵌入鑄坯表面，缺陷鑄坯經(jīng)軋制后形成夾雜缺陷。

處理方法：夾雜缺陷為嵌入式缺陷，缺陷深入鋼板基體深度遠(yuǎn)大于日常鋼板軋制公差范圍，出現(xiàn)此類(lèi)缺陷時(shí)：如果缺陷位置較為聚集，可以做局部切除處理；如果缺陷分布較為彌散，位置不一，呈通板分布，需做判廢處理。

3.3 表面結(jié)疤

在鋼板表面呈現(xiàn)為舌狀、塊狀或魚(yú)鱗狀壓入或翹起的金屬片。一種是與鋼的本體相聯(lián)結(jié)，并折合到表面上不易脫落；另一種與鋼的本體無(wú)聯(lián)結(jié)，但粘合到表面，易于脫落。

形成原因：鑄坯端部采用火焰切割分段時(shí)，因熔渣未完全去除，切割熔渣附著于鑄坯上下表面端部位置，經(jīng)軋制后，熔渣在鋼板表面頭尾位置形成舌狀或魚(yú)鱗狀薄片壓入缺陷。

預(yù)防措施：提高切割渣切除設(shè)備精度及運(yùn)行可靠性，杜絕切割過(guò)程晃動(dòng)，減少割渣飛濺問(wèn)題；在鑄坯分段出口輥道位置，增加鑄坯在線表面質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)鑄坯切割渣去除情況進(jìn)行逐支檢查。增加鑄坯在線清理裝置，采用火焰清理槍及時(shí)對(duì)未去除干凈的鑄坯進(jìn)行二次清理。規(guī)范和提高人工檢查頻次，及時(shí)有效地填補(bǔ)表檢等設(shè)備盲區(qū)，對(duì)存在表面結(jié)疤起皮缺陷的鋼板，安排下線劃線切割，確保表面缺陷全部切除。

處理方法：結(jié)疤缺陷為壓入式缺陷，缺陷深入鋼板基體深度一般大于日常鋼板軋制保留公差范圍，出現(xiàn)此類(lèi)缺陷時(shí)，鋼板未分段切割前可通過(guò)人工劃線定位后切割去除，個(gè)別深度較淺缺陷可通過(guò)修磨處理完成處置。

3.4 表面輥印

由于軋機(jī)工作輥或矯直輥上粘附有較厚的氧化鐵皮、其他外來(lái)金屬附著物，以及生產(chǎn)過(guò)程被撞傷、輥面掉肉、輥面裂紋等，鋼板經(jīng)軋制或矯直時(shí)，在鋼板表面壓出周期性痕跡，主要特點(diǎn)為存在明顯的周期性，周期性一般為對(duì)應(yīng)輥徑周長(zhǎng)。

形成原因：輥印形成主要是軋輥輥面、矯直輥面、輥道輥面、雙切邊剪夾送輥等輥式設(shè)備表面不光滑，生產(chǎn)過(guò)程中在鋼板表面留下的周期性痕跡；個(gè)別分散或獨(dú)立的壓痕主要為生產(chǎn)過(guò)程中異物掉落軋材表面，經(jīng)軋制、矯直后形成的點(diǎn)狀或者塊狀凹陷。

預(yù)防措施：提高軋制鋼板頭尾上翹或下扣控制精度，減少軋制、矯直過(guò)程中鋼板對(duì)輥面的撞擊；加強(qiáng)鋼板運(yùn)輸輥道的檢查和維護(hù)力度，對(duì)硬度不足、圓度超標(biāo)、嚴(yán)重掉肉的輥道進(jìn)行打磨或更換處理；設(shè)備維護(hù)檢修時(shí)，禁止在運(yùn)輸輥道上亂點(diǎn)亂焊，輥道上方螺栓、焊接件等緊固件必須牢固，防止生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)脫落；在生產(chǎn)線關(guān)鍵位置增加質(zhì)量檢查關(guān)口，采用如表面檢測(cè)儀、直照燈光等非接觸式輔助檢測(cè)設(shè)備完成鋼板全方位檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的周期性缺陷問(wèn)題及時(shí)完成處置。同時(shí)，規(guī)范和提高人工檢查頻次，及時(shí)有效地填補(bǔ)表檢等設(shè)備盲區(qū)，提高鋼板表面規(guī)律性缺陷檢出率。

處理方法：缺陷可分為凸起狀缺陷和凹陷狀缺陷。凸起狀缺陷明顯高于鋼板基體，缺陷經(jīng)修磨后不會(huì)出現(xiàn)厚度不合等問(wèn)題，因此凸起的點(diǎn)狀缺陷可通過(guò)修磨處理完成處置；凹陷狀缺陷需使用探針測(cè)量凹陷深度，凹陷超出公差范圍則需做改尺或判廢處理。如果輥印缺陷僅在鋼板表面存在陰影痕跡，缺陷無(wú)明顯凹凸感，可根據(jù)實(shí)際情況給予放行或供需方協(xié)商接收。

3.5 表面劃傷

鋼材在軋制、矯直和輸送的過(guò)程中，被設(shè)備、工具刮出的單條或多條溝痕狀表面缺陷。

形成原因：生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)輸輥道導(dǎo)梳存在凸起、堵轉(zhuǎn)，步進(jìn)式冷床兩側(cè)不同步，冷床托架存在凸起，鋼板吊裝時(shí)起吊不平穩(wěn)，上下疊放鋼板之間存在邊部凸臺(tái)等，均能對(duì)鋼板表面造成劃傷缺陷。劃傷缺陷是鋼板生產(chǎn)中較為常見(jiàn)的一種表面缺陷，大部分劃傷缺陷較淺。

預(yù)防措施：熱軋區(qū)域輸送輥道導(dǎo)梳水冷系統(tǒng)要運(yùn)行完好，防止因缺水過(guò)熱造成導(dǎo)梳膨脹凸起或劃傷輥道；加強(qiáng)鋼板運(yùn)輸輥道、步進(jìn)式冷床的檢查和維護(hù)力度，對(duì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、不同步的輥道及時(shí)做好更換處理；在生產(chǎn)線關(guān)鍵位置增加質(zhì)量檢查關(guān)口，采用如表面檢測(cè)儀、直照燈光等非接觸式輔助檢測(cè)設(shè)備，完成鋼板全方位檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的劃傷性缺陷問(wèn)題及時(shí)停機(jī)排查并完成處置。

處理方法：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的劃傷缺陷一般深度都較淺，缺陷經(jīng)修磨后缺陷可正常消除，因此凸起的點(diǎn)狀缺陷可通過(guò)修磨處理完成處置；如果劃傷缺陷較深，經(jīng)探針測(cè)量超出鋼板厚度判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要做改尺處理，劃傷位置較大深度較深時(shí)，需要做判廢處理。

3.6 表面氧化鐵皮壓入、花斑

鋼板表面氧化鐵皮主要分為一次氧化鐵皮和二次氧化鐵皮。一次氧化鐵皮多為灰色Fe3O4；二次氧化鐵皮多為灰色FeO 及紅色Fe2O3組成，在軋制過(guò)程中氧化鐵皮壓入鋼板表面，呈現(xiàn)紅褐色條狀、塊狀、斑點(diǎn)狀氧化鐵皮，經(jīng)拋丸后鋼板表面可見(jiàn)一定深度壓痕［2］。

形成原因：鑄坯加熱過(guò)程中形成較厚的氧化鐵皮，鋼板經(jīng)除鱗后爐生氧化鐵皮無(wú)法完全去除，鋼板經(jīng)軋制后在鋼板表面形成片狀氧化鐵皮壓入缺陷；控制軋制過(guò)程中間坯溫度過(guò)高或者待溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，中間坯表面會(huì)生成次生氧化鐵皮，精軋階段軋制時(shí)，該部分次生氧化鐵無(wú)法完成去除，鋼板經(jīng)軋制后在鋼板表面形成片狀氧化鐵皮壓入缺陷。

預(yù)防措施：細(xì)化加熱工藝操作要點(diǎn)，分規(guī)格、分牌號(hào)、分坯型，詳細(xì)制定加熱一段、二段、均熱段加熱參數(shù)，嚴(yán)格控制鋼坯加熱過(guò)程中爐生氧化鐵皮的生成；定期對(duì)預(yù)除鱗、粗除鱗、精除鱗進(jìn)行除鱗打擊測(cè)試，對(duì)比每次測(cè)試效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)除鱗系統(tǒng)中存在的故障問(wèn)題，保證生產(chǎn)過(guò)程中鋼板表面除鱗全覆蓋。

處理方法：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的氧化鐵皮壓入缺陷一般深度都較淺，如用戶(hù)無(wú)特殊說(shuō)明或者要求，一般不用處理；如果氧化鐵皮壓入缺陷較深，經(jīng)探針測(cè)量超出鋼板厚度判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要做改尺處理，面積較大時(shí)做判廢處理。

3.7 表面麻坑

在鋼板表面形成局部的或連續(xù)的成片粗糙面，分布著大小不一、形狀各異的鐵氧化物，脫落后呈現(xiàn)出深淺不同、形狀各異的凹坑或凹痕。

形成原因：軋制過(guò)程中鋼板運(yùn)輸輥道上方存在氧化物聚集物等散狀異物，因震動(dòng)、剝落等原因，異物掉落至鋼板表面，經(jīng)軋制或矯直后，散狀異物在鋼板表面形成彌散狀凹坑或粗糙面；鋼板軋制過(guò)程中冷卻水滴落到鋼板表面，水將鋼板表面的粉狀次生氧化鐵皮聚集成堆，經(jīng)矯直后聚集的氧化鐵皮壓入鋼板表面形成粗糙面或者凹坑。

預(yù)防措施：檢修時(shí)，對(duì)工藝通道等關(guān)鍵區(qū)域設(shè)備表面附著的氧化鐵皮進(jìn)行人工清掃，并用水沖洗，保證工藝干凈，運(yùn)輸輥道上方無(wú)附著物；定期對(duì)上軋輥冷卻水密封情況進(jìn)行維護(hù)，保證生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)漏水等現(xiàn)象。

處理方法：麻坑缺陷彌散分布于鋼板表面，并形成凹陷，屬于較為嚴(yán)重的一種表面缺陷，局部麻坑需要做改尺處理，滿(mǎn)面麻坑做判廢處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)以上幾種常見(jiàn)表面缺陷，采取相應(yīng)控制措施后，萊鋼每月因表面缺陷脫合同重量占入庫(kù)量比例控制在0.1%以?xún)?nèi)，產(chǎn)品獲得了造船廠等高表面要求用戶(hù)的認(rèn)可，增強(qiáng)了市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。