中厚钢板生产中防范缺陷产生的工艺措施

宋增强，杨春卫

（北京首钢股份有限公司，北京 100043）

在新时代发展的大背景下，社会竞争变得越来越激烈，对于中厚钢板来说，只有质量满足了相关标准规范之后，才能受到广大群众的青睐，从而更好的在市场中保持稳定发展状态。这里提到的表面质量，主要针对的是中厚钢板外观，需要重点检验外观表面是否光洁、有没有缺陷存在等，若是有缺陷问题存在，那么不仅会破坏钢板的美观性，甚至还会影响到其各项性能作用，由此观之，加强对中厚钢板生产质量的有效管控就显得很有必要。

1 中厚钢板生产中需要防范的缺陷

实际上来说，在中厚钢板表面上存在问题，很多情况下都是因为坯料本身或者是后续生产过程中操作不够规范而引发的，通过大量的实践发现，中厚板生产中主要有以下几个类型的缺陷问题。

1.1 板坯方面

若是在板坯方面存在严重的质量问题，那么就很有可能会在钢板表面出现夹杂、结疤抑或是裂纹等现象，而且裂纹情况还可能展现出不一样的方向和形状。这些问题产生的原因主要是由于没有在实际入炉之前将板坯清理干净，这样通过加热和轧制作用后就很容易在钢板表面形成裂纹、折叠等缺陷。而所谓的结疤，指的是在钢板表面会出现不同大小突起的金属，出现此类问题的原因是在板坯进行热处理的过程中，没有去除干净相应的毛刺[1]。最后的夹杂问题，是指将一些非本体异物压入到钢板中，主要包括有非金属性夹杂和金属性夹杂两种，其中，前者形成的原因主要是由于在炼钢时加入了很多脱氧剂，很容易产生大量异物，再加上没有及时处理，最终被留在了钢坯表面上，再经过后续的轧制操作，从而出现了夹杂缺陷问题。

1.2 氧化铁皮压入所引发的缺陷

在中厚钢板的表面，存在氧化铁皮被强制压入的缺陷，这主要是因为在生产钢坯的过程中，没有将产生的一次与二次型氧化铁皮清理干净。而钢板表面出现麻点，表现为凹坑或者是平整度不高的粗糙面，在不同生成条件下，会有不同的分布形态和形式。

1.3 设备表面清理不够彻底

若是在完成设备检修之后，没有及时做好相应的清理工作，就会在后续的轧制中有异物落到钢板面上，从而导致异物压入。与此同时，火切之后的钢板中，如果不及时彻底清除火切瘤，抑或是在电磁吊上存在异物，那么实际在进行堆垛时就会使得钢板表面出现压痕问题[2]。

1.4 设备功能不具备足够的精度

由于设备功能的精度不足，很有可能会引发网纹或者划伤等缺陷。其中，网纹主要指的是在钢板表面会出现一些凸状纹路，实际分布呈现出周期性特点，这种缺陷的产生很多时候都是因为轧辊上有热裂纹的存在。在具体轧制时，工作辊中冷却水量不够大，且没有按照周期实行更换，再加上轧制操作中出现压钢情况，这些都会在一定程度上在工作辊的表面上形成裂纹现象，进而发展成板面网纹问题。而划伤是指在运输钢板的过程中，受到运输链、辊道抑或是其余设备的影响，最终造成有一定深度的刮伤缺陷。

2 中厚钢板生产中防范缺陷产生的工艺措施

要想有效防范中厚板表面上出现的缺陷问题，首先就要提高原始板坯的质量，尽可能确保待轧板坯中没有缺陷存在，这样能够减少裂纹、结疤以及夹杂等缺陷出现的概率；其次，要抑制在加热与轧制中产生氧化铁皮，避免出现严重的氧化铁皮压入或麻点等缺陷；最后，对于生产过程中形成的各种问题，需要及时发现并做好相应处理，防止缺陷的重复出现。

2.1 合理设置板坯表面质量检测系统

要想让原始板坯表面的质量得到有效保障，就需要在正式入炉之前做好相应的检测工作，及时发现板坯中存在的缺陷，而为了提高工作的质量和效率，可以在辊道区域中设置合理的质量检测系统，这样不仅能够及时找到板坯中存在的缺陷，还能有针对性的清理缺陷部位，确保入炉板坯的质量满足各项标准规范[3]。

所谓的板坯质量检测系统，主要是在机器视觉的基础上，使用模块化方式设计而成的一种结构，根据CCD 摄像的原理，可以将光源所产生的光照到生产线上正在运行中的钢板表面，借助CCD 摄像机将钢板反射回来的光线收集起来，并将反射光强度转换成灰度图像形式。因为钢板表面上无缺陷和有缺陷位置会对光反射性质产生影响，例如，斑痕、夹杂或者是氧化铁皮等有色缺陷会吸收较多的光，使得反射光线强度比无缺陷表面的弱；裂纹、麻点或者是划伤等三维缺陷会让入射光出现散射情况，导致反射光强较弱，所以能够通过灰度图像来检测钢板上是否有缺陷存在，并准确定位缺陷位置，便于及时进行处理。

2.2 有效控制加热过程

在加热炉中对坯料进行加热的过程中，若是不展开合理控制，那么很有可能会导致严重的氧化情况，不仅加大了金属的耗费量，还会在完成轧制操作后出现麻点缺陷，更有甚者会压入一些氧化铁皮杂质，给钢板表面质量带来不利影响。众所周知，空燃比、加热时间与温度等因素会影响到坯料氧化的效果，当空燃比较高、加热时间长、温度高时，就会让氧化铁皮变得既厚又粘稠，很难清除干净，在轧制作用下会压入很多氧化铁皮，由此观之，有效控制加热环节中的各项影响因素就显得很有必要[4]。

为了能够更加精准的对炉温进行控制，可以合理掌控每个烧嘴燃烧的时间，确保其在最恰当的状况下工作，让炉内温度保持均匀，这样就实现了炉温的有效控制，并且即便是工况波动时，也能让炉温得到高精度的控制。与此同时，可以构建燃烧管控模型，将坯料加热时间控制在合理范围内。除此之外，要依据燃气实际的热值波动来调整炉内气氛和空燃比，尽可能减少炉内的氧气量，一般而言，空燃比都不会超过2：l。

2.3 增强除鳞打击力

在加热坯料时，会在表面上形成一行比较厚的氧化铁皮，不仅量很多，而且有着很强的附着力，难以去除，这种情况下，就需要借助粗除鳞系统来进行清除。经过粗除磷之后的板坯结构在轧制过程中，因为会与空气、水等物质接触，很容易产生稍薄的二次型氧化铁皮，比起一次型铁皮要容易清除很多，大多数情况下都借助除鳞集管来完成相关工作。要想将氧化铁皮清除彻底，高压水所具备的打击力能够产生重要影响。对于高压水的打击力而言，主要和喷射距离、流量以及射流压力等息息相关。

打击力与射流压力平方根呈正相关，所以，在除鳞系统本身压力允许的情况下，可以通过适当加大射流压力来让除磷效果得到增强。板坯粗除鳞系统使用30MPa 的压力时，能够将高合金钢上附着的高黏性铁皮去除，而针对普通品种来说，系统压力达到25MPa 就已经能够满足处理要求。所以，可以将这两种压力的系统组合起来，根据实际除磷需求来切换系统，这样不仅提高了各项设备使用的寿命，还有效减少了能耗与资金投入[5]。

打击力与射流流量呈反相关，可以通过改变喷嘴孔径来调整流量，当射流压力符合鳞片碎裂条件时，适当加大射流流量能够让打击力得到提高，并增强射流冲刷的能力。然而，因为流量的增大，会让钢坯表面上的温降增加，一般来说都要将温降控制在20℃之内。所以，在进行除鳞集管的设计过程中，需要与温降影响、喷嘴选型与布置等因素有机结合起来，通过综合考虑来合理设定射流流量。

打击力和喷射距离平方值呈反相关，所谓的喷射距离，指的是喷嘴出口与钢坯表面之间的垂直距离，粗除鳞系统将距离从150mm 降低到100mm 时，能够增加125%左右的打击力。然而，喷射距离缩短，会减小喷射的宽度，增加喷嘴的数量，现如今，粗除鳞系统最高的打击力大约是0.85N/mmz，而通过对射流压力、流量以及喷射距离的优化，让打击力能够上升到1.7N/mmz。

2.4 合理设置冷却系统

若是使用TMCP工艺进行中厚板的生产，那么就需要确保中间坯的待温效果。其中，所需的待温时间基本都在5min～10min之间，对于那些厚度比100mm 大的中间坯结构而言，需要花费30min 以上，因为中间坯温度能够达到800℃～1000℃，这种情况下钢板的表面会持续氧化，并且随着待温时间的延长而加重氧化程度，同时形成更厚的二次铁皮，增大了除鳞集管工作的难度，提高了压入氧化铁皮等缺陷出现的概率。

为了尽可能防止在中间坯上产生氧化铁皮，可以在相应的待温辊道上建立冷却系统，这样能够对中间坯实施喷水冷却操作，并通过合理控制冷却时间与水量，在不破坏中间坯性能的基础上，提高其冷却的速度。在中间冷作系统的作用下，能够有效减少其待温的时间，降低钢板被氧化的几率；除此之外，在中间冷却过程中，会产生一定的气雾，能够起到隔绝空气的效果，从而有效抑制二次铁皮的形成[6]。

2.5 科学设置矫直前的除磷系统

在完成钢板的轧制之后，在表面上可能仍然存在未去除干净的氧化铁皮，或者是受到高温影响而重新出现细小的铁皮，尤其是那些比较厚的钢板上，因为轧制的次数相对少，而终轧的温度较高，这种情况下更加容易形成氧化铁皮，如果直接将其送入预矫直机中，那么很容易就会使得在中厚板表面上压入铁皮，不仅会影响到钢板的质量，还会在一定程度上缩减矫直辊使用的寿命。

要想尽可能将矫直前相关轧件上的铁皮去除掉，可以在矫直机入口位置安装除鳞系统，该系统具备压力小、流量小的特征，既可以将那些比较细小的铁皮清除掉，又不会在除磷工作中让钢板产生较大温降，从而让矫直效果得到有效增强。对于此系统而言，其压力只要比16Mpa 高就能符合除磷要求。

2.6 合理设置钢板表面质量检测系统

中厚板在实际的生产过程中，为了能够及时而准确的将各类质量缺陷找出来，特别是因为有外来物黏附在设备表面上，使得表面出现压伤、裂纹等不能用手段处理的缺陷，需要在钢板质量检测系统的作用下，避免重复产生缺陷问题。可以将该系统建设在冷床之前抑或是定尺剪切之后，这样就能合理检测母板以及成品钢板，尽可能保证每块板上存在的缺陷都能被及时发现。与此同时，若是系统检测到有严重程度较高或者是周期性的问题时，就会发出警报提醒相关人员，让他们能够依据缺陷种类和特点进行有效处理，例如，表面出现麻点、有铁皮压入等，要及时对生产工艺进行调整。除此之外，若是检测到表面有压伤缺陷出现，就要做好表面的清洁工作；出现网纹或划伤情况时，要开展换辊抑或是检修组织设备，避免重复产生各种缺陷。

3 结语

综上所述，在进行中厚板的生产过程中，为了尽可能降低钢板表面出现质量缺陷问题的概率，就需要对整个生产环节展开科学的管理与控制，防止那些不必要的问题产生，给钢板表面的质量带来严重影响，降低材料形成率。这种情况下，就需要采取有效措施，例如，设置合理的质量检测系统、准确控制加热炉工作过程、增强除鳞效果等，不仅能够让钢板表面的质量得到保障，还能起到节省成本投入的作用，进而在很大程度上推动整个社会经济的健康发展。