熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷的形成及控制

供稿|田祥省，胡華東，徐國(guó)軍，楊西亞，徐慶磊，馬淑梅/ TIAN Xiang-sheng,HU Hua-dong,XU Guo-jun,YANG Xi-ya,XU Qing-lei,MA Shu-mei

內(nèi)容導(dǎo)讀 通過熱軋儀表檢測(cè)儀觀察帶鋼表面質(zhì)量，利用金相顯微鏡、掃描電鏡等檢測(cè)手段，并結(jié)合煉鋼、熱軋生產(chǎn)工藝調(diào)查分析表明，熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷產(chǎn)生的原因主要是鑄坯精整火焰切割產(chǎn)生的毛刺未清理干凈或熱軋異物掉落，在軋制過程中演變而成。通過加強(qiáng)鑄坯火焰清理的控制、熱軋?jiān)O(shè)備日常檢查，將熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷的發(fā)生率由10%降低到了0.2%。同時(shí)制定了結(jié)疤缺陷的檢查標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)冷軋工序的影響進(jìn)行了淺析。

隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展及客戶對(duì)高端產(chǎn)品的需求，鋼板表面質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，而且產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響下游最終產(chǎn)品的使用性能以及公司的形象。熱軋產(chǎn)品中表面缺陷是影響鋼板質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)因素，其表面缺陷主要包括表面線狀缺陷、疤狀缺陷、裂紋、邊裂等[1-2]。同時(shí)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也有禁止出現(xiàn)此類缺陷的規(guī)定[3-4]，這些缺陷的出現(xiàn)，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了鋼材產(chǎn)品的成材率，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失[5]。表面結(jié)疤作為熱軋帶鋼常見的一種缺陷，對(duì)其生產(chǎn)順行及下道工序產(chǎn)生較大影響。自4 月份以來，熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷發(fā)生率高達(dá)10%，造成大量鋼卷改判降級(jí)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率與成材率。因此，為了詳細(xì)分析結(jié)疤缺陷產(chǎn)生的原因及解決方案，本文對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷原因進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的控制措施以降低結(jié)疤缺陷發(fā)生率。

形貌特征

宏觀形貌

通過表面檢測(cè)系統(tǒng)在線檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在熱軋帶鋼頭部出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)疤缺陷，具體如圖1 所示，主要集中在帶鋼表面頭部10～12 m 左右，與帶鋼表面無連結(jié)，易于脫落，脫落后形成凹坑。

圖1 熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷圖

微觀形貌

首先從帶鋼典型結(jié)疤缺陷上取得樣品小樣，然后對(duì)所取樣進(jìn)行磨制后利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硝酸酒精溶液對(duì)金相樣進(jìn)行侵蝕，用BX51M 金相顯微鏡觀察其顯微組織，并通過掃描電鏡進(jìn)行成分分析，如圖2 所示。橫截面可以發(fā)現(xiàn)結(jié)疤缺陷存在一定的組織脫碳現(xiàn)象，且缺陷處附著氧化鐵顆粒，同時(shí)在缺陷表層及截面未觀察到夾雜物。因此，推斷該缺陷在鑄坯加熱前已經(jīng)存在或者熱軋過程中異物掉落。

圖2 結(jié)疤微觀形貌特征及能譜檢測(cè)：（a）金相圖；（b）組織圖；（c）電鏡形貌；（d）能譜分析

結(jié)疤缺陷原因分析

熱軋軋制過程跟蹤

在跟蹤同批熱軋軋制工藝過程中，發(fā)現(xiàn)熱軋軋機(jī)機(jī)架間存在銹蝕，對(duì)機(jī)架上取得的銹蝕異物進(jìn)行成分檢測(cè)，檢測(cè)出含有較高的Ca、Mg 元素，如圖3所示（σ 為標(biāo)準(zhǔn)差），這與帶鋼缺陷檢測(cè)的成分明顯不一致，因此可以確定此類缺陷是鑄坯缺陷。

圖3 軋機(jī)銹蝕及檢測(cè)圖像（a）軋機(jī)；（b）電子圖像；（c）相對(duì)元素含量

煉鋼工藝過程跟蹤

為了進(jìn)一步確認(rèn)結(jié)疤缺陷產(chǎn)生原因，對(duì)同批次未軋制鑄坯進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該批鑄坯存在火焰清理的痕跡，且在火焰清理部位未發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷，但火焰清理毛刺未清理干凈，邊部存在明顯的毛刺，如圖4 所示，推斷此類缺陷的產(chǎn)生與火焰清理有關(guān)。

圖4 鑄坯火焰清理圖片

為了更近一步驗(yàn)證結(jié)疤缺陷的產(chǎn)生與火焰清理未處理干凈的毛刺的關(guān)系，取一塊火焰未清理干凈的毛刺鑄坯，并在毛刺部位做標(biāo)記后，按照相同的軋制工藝進(jìn)行軋制。對(duì)軋制后帶鋼進(jìn)行跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記對(duì)應(yīng)處出現(xiàn)結(jié)疤缺陷，如圖5 所示。因此得出結(jié)疤缺陷由鑄坯火焰清理未處理干凈的毛刺引起。

圖5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)疤缺陷圖

結(jié)疤缺陷對(duì)冷軋工序的影響

隨著生產(chǎn)量的增加，前道工序缺陷對(duì)冷軋工序的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)節(jié)奏產(chǎn)生很大影響。

結(jié)疤缺陷對(duì)帶鋼斷帶的影響

由于熱軋?jiān)洗嬖诮Y(jié)疤缺陷，缺陷與基體相連，在冷軋軋輥壓應(yīng)力作用下，缺陷與基體結(jié)合處形成裂紋。在軋輥剪切應(yīng)力和帶鋼張力的作用下，裂紋擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致斷帶，影響冷軋生產(chǎn)節(jié)奏。

結(jié)疤缺陷對(duì)冷軋軋輥的影響

熱軋?jiān)辖Y(jié)疤缺陷在冷軋工序?qū)⑦M(jìn)一步影響冷軋軋輥，進(jìn)而對(duì)冷軋其他產(chǎn)品產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。熱軋?jiān)显谲堉七^程中，由于結(jié)疤缺陷帶鋼表面出現(xiàn)明顯的凹凸，導(dǎo)致軋輥表面損傷，嚴(yán)重時(shí)軋輥表面表現(xiàn)為不規(guī)則的凹痕，同時(shí)降低軋輥壽命。

控制措施

煉鋼廠針對(duì)火焰清理工進(jìn)行操作技能培訓(xùn)，提高火焰清理坯表面質(zhì)量，加強(qiáng)鑄坯火焰清理的檢查力度，同時(shí)熱軋加強(qiáng)火焰清理鑄坯的驗(yàn)收，對(duì)不符合要求的火焰清理鑄坯進(jìn)行考核。

同時(shí)為了防止熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷流入冷軋工序，依托熱軋儀表檢測(cè)儀，建立典型的結(jié)疤缺陷圖譜并進(jìn)行軟件維護(hù)，自動(dòng)識(shí)別缺陷，及時(shí)把控結(jié)疤缺陷，并建立熱軋常見缺陷與判定標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)

熱軋帶鋼結(jié)疤缺陷的產(chǎn)生與鑄坯火焰清理的毛刺有關(guān)，通過提高火焰清理質(zhì)量，結(jié)疤缺陷發(fā)生率顯著降低，由10%降低到0.2%。