厚规格钢板热处理过程表面质量缺陷分析与控制

肖微

摘    要：随着时代的发展和科技水平的不断提升，我国近些年厚规格钢板生产量持续不断增加，在实际生产过程中，热处理过程比较容易出现划伤和麻坑等质量缺陷，大大降低了产品质量，给企业形象也带来了一定的负面影响。本文就这方面有关问题及控制措施进行简要分析。

关键词：厚规格;钢板;热处理;表面;质量缺陷;控制

1  表面缺陷原因分析

1.1 下表面麻坑

厚规格钢板热处理过程中小表面出现麻坑现象，往往都是炉底辊结瘤造成的。在氮气和高温作用下，炉底钢板和辊面局部黏附的小片氧化铁皮之间发生氧化反应，使氧化铁皮数量越来越多，随着氧化反应的持续不断发生，氧化产物在炉底不断叠加、附着、压实、积累，辊面结瘤逐渐变大，最终出现了炉底辊表面坑洼不平的状态，在淬火和正火的时候，钢板必须处于高温状态，一般需要控制在880[℃]～930[℃]之间，此时钢板表面硬度降低，被炉底辊上黏附的结瘤物压出麻坑。

（1）抛丸不干净造成氧化铁皮或铁锈残留.厚规格钢板在轧制冷却之后，其表面会保留一层氧化铁皮，这部分铁皮的主要成分为Fe3O4，由于外界环境潮湿或者探伤等因素影响，部分钢板表面会出现一定的铁锈，铁锈主要成分为Fe2O3，这两种氧化物都会给炉底的辊结瘤状况造成一定的影响。我国目前钢板在入炉之前都还需要进行抛丸处理，其实就是利用抛丸机去除钢板表面的氧化物，将辊道结瘤减至最少，有效提升钢板表面的光滑度。由于抛丸过程会受到支撑辊道和弹丸自身重量的影响，通常情况下钢板上表面的处理效果要比下表面好一些。

（2）钢板边部经火焰切割后氧化留渣.如果钢板边部的氧化铁皮没有清除干净，或者是火焰切割残留了一部分氧化残渣，在炉内热处理的时候也都会出现一定量的炉底辊结瘤。据相关统计数据显示，结瘤物主要集中于距离炉底两边800mm～1500mm的周边位置。

（3）抛丸后未及时入炉钢板在潮湿环境下生锈.钢板在抛丸处理之后最好是及时入炉生产，可是在实际生产过程中，大多数企业都会预留一部分已经抛丸处理之后的钢板，以确保为生产活动提供充足的材料，如果钢板放置环境比较潮湿的话就很容易生锈。

（4）炉内混入氧气。热处理炉内混入氧气也会给钢板表面质量造成不良影响，炉内的氧气主要来源于以下两个方向：一，钢板持续不断入炉、出炉，需要频繁抬起炉门，此时炉内的空气压力就会降低，致使一部分空气进入炉内，尤其是针对厚规格钢板来说，出炉时间比较长，是热处理炉尾部残氧含量偏高。二，辐射管局部破损，炉膛内进入大量空气，炉内残氧量过多。

（5）炉内混入水汽。钢板淬火过程中，淬火机有时高度标定存在一定的偏差，致使导辊无法对钢板进行有效地约束，冷却水就会沿着钢板流入炉内并形成水汽氧化钢板表面。根据以往经验总结，炉底辊结瘤往往主要集中于热处理炉的保温段和加热段，相比較而言，结瘤主要集中于炉底辊辊身中间部位，两边相对比较少，而且钢板的重量越大，加热时间越长，温度越高，结瘤现象就愈加严重。

1.2  下表面划伤

厚规格钢板热处理过程下表面出现划伤一般情况下是由于炉内辊卡顿、速度异常或者是弯曲所导致的，此类故障比较容易排查，下面就不再做详细介绍。

但是炉辊道摆动所造成的划伤就比较尖锐，和上文所述的结瘤麻坑存在较相似的特征，也比较容易混淆，很多工作人员经常忽略这部分缺陷。

炉底辊的运行速度应该控制在每分钟0.3米以上，当低于这一运行速度的时候，辊道就会出现反向摆动和转动，钢板在以下几种情况下会出现摆动运行：

①一级控制模式下，钢板会在炉内运行较长时间，速度保持在每分钟0.3米，系统也将按照这一速度控制钢板在保温区摆动。②二级自动控制模式下，当钢板运行到预先设定位置的时候开始摆动，以更好地满足工艺温度要求。③由于厚规格钢板淬火节奏比普通的钢板加热节奏慢，所以容易造成钢板在炉内积压摆动。④人为因素或者出炉条件不达标导致钢板摆动。

钢板和辊道在摆动的时候一直反复循环匀速向前、减速、停止、向后加速以及匀速向后几个动作。炉内辊道对钢板所施加的作用力和其原运动方向相反，所以产生一个反方向的加速度，改变了其运行方向。由于厚规格钢板重量比较大，所需要的作用力也比较大，过大的摩擦力就会导致滑动过程出现一定的划伤。经过长时间的使用之后，炉底辊可以提供的摩擦力有限，钢板就更加容易发生滑动。研究表明，100mm的钢板热处理过程中炉内摆动时间一般为80min，位置偏差在1.2m以上。

2  控制措施

2.1  改善抛丸效果

（1）做好日常抛丸机械设备的维护保养工作，确保抛丸机设备各系统都处于正常的运行状态。（2）根据实际情况选择最为科学合理的抛丸工艺，比如：某品牌抛丸机运行速度为每分钟3m～7m，抛头电流控制在30A～50A，如果铁皮氧化较为严重且不易去除，则应该将抛丸速度调整为每分钟4m，电流调整为45A，并适当增加弹丸的撞击能力和密度。（3）准备充足的弹丸量，否则弹丸撞击密度就会降低，进一步降低抛丸质量。（4）根据需要合理选择弹丸类型，我国目前常见的有合金丸、铁丸、钢丝切丸、不锈钢丸和铸钢丸，直径在1mm～1.4mm的不锈钢弹丸应用更为广泛。（5）及时除尘，否则会降低抛丸效率。

2.2  控制炉内气氛

在开始热处理之前就需要准备一台氧气分析仪，对炉内的氧气量进行密切监测，并向炉内注入高纯度的氮气，确保炉内氧气含量在0.05%以内，并给炉门安装双层门帘，在打开炉门的时候自动注入氮气，减少氧气的进入。除此之外，强化对辐射管和烧嘴的维护和保养，避免爆鸣现象的出现，在检修的时候应旋转辐射管90[°]，确保其受热的均匀性，有效降低烧穿和烧裂现象的发生。炉内氧气含量一旦超标就应该立即注入适量的氮气，并排查是否存在破损辐射管，与此同时启动烧嘴控制器向辐射管里面吹扫空气，然后关闭烧嘴控制器，并将烧嘴电极取出，由专业人员对电极口的氧气含量进行检测，如果检测结果在5%以内就说明辐射管已经出现破损现象。

2.3  加强入炉钢板质量管理

利用火焰切割钢板之后应该对氧化铁皮和残留渣进行及时清理，在钢板入炉之前还应该对钢板下表面抛丸质量和火焰切割残渣进行仔细检查，否则在积水和潮湿环境下很容易生锈，需要再次抛丸。

2.4  优化加热工艺

在热处理过程中，加热时间越长，温度越高，钢板表面的氧化率就会越高，也就更加容易结瘤。这就需要把控好淬火温度、正火温度还有保温时间，并适当提高钢板的升温速率，缩短加热时间，这样可以将结瘤发生几率降至最低。

2.5  合理制定热处理生产计划

厚规格钢板热处理过程炉底辊结瘤现象在所难免，只能是想办法降低其发生几率，这就要求在开始作业之前就根据实际情况编制合理的生产计划，采取正火、淬火还有回火交替进行，先高温高硬度后低温低硬度，先厚后薄处理原则。在保障质量前提下延长辊面结瘤的处理周期，提高热处理生产效率。

3  结束语

总之，本文就厚规格钢板热处理过程表面质量缺陷和改进措施进行分析，希望可以为有关人士提供一定的参考。

参考文献：

[1] 王青，秦红新，管秀兵.特殊要求的12Cr1MoVR钢板热处理工艺研究[J].宽厚板，2017（4）：12～14.

[2] 李阳.低屈强比SPCC钢板热处理工艺及夹杂物探究[D].山东大学，2017.