热轧板材常见质量缺陷的控制探究

刘旭东

（山钢股份莱芜分公司银山型钢板带厂，山东 济南 271104）

热轧板材在现代社会中的应用广泛，已基本取代以往较为传统的冷轧板材。近几年，热轧板材逐渐成为了各类领域中的首选材料，由于现代社会对产品质量有着更高要求，热轧板材在投入市场后，社会大众也开始对板材质量提出了高要求。因此，这就需要相关人员在进行热轧板材制造时，以板材制造质量为基础，以保证板材性能为目标。在实际生产中，生产环节中的很多因素都可能对板材质量造成影响，导致热轧板材无法满足社会大众的质量要求，因此，在使用热轧板材之前，应对其常见质量缺陷进行重点探析。

1 热轧板材的基础概念

热轧薄板是指轧件经过高温加热后，其温度变形抗力小，可以直接实现大的温度变形。钢板的整体厚度比较小，对尺寸和精度的要求都比较低，不容易出现大变形状况，对控制器有一定要求。此外，热轧板材对于机械组织温度也有特殊要求，但一般通过精确控制精轧的开轧带卷温度、终轧带卷温度和控制卷取带轧温度，即可精确控制各种带轧型钢的整体微观机械组织和整体机械运动性能。热轧新型板材之所以拥有较为宽阔的国际应用市场前景，主要因其具备以下几点性能：优质热轧薄板具有硬度低、易加工、伸长率和性能好等特点；中厚热轧板体强度相对较低，表面质量容易氧化，光洁度低，热塑性好；对于热轧锻造钢板，其机械稳定性能虽远远不及冷加工所得板材，但也是仅次于冷轧锻造的热加工板材，有较好的机械韧性和延展性。

2 热轧板材常见的质量缺陷

2.1 裂纹质量缺陷

裂纹包括点状纵向直线裂纹、点状纵向裂纹以及各种水平直线星形纵向裂纹。腐蚀裂纹具有尖锐的根部，具有一定的腐蚀深度，并与钢材垂直。根部裂纹周围存在严重的氧脱碳、腐蚀裂纹等非金属夹杂物。裂纹主要是由于壳体厚度不均匀造成了大量拉应力的积累，或由于原料壳体内外温差小而产生了最大热应力。其具体形貌如图1 所示。

图1 热轧板材裂纹示意图

2.2 麻点质量缺陷

点蚀磨削后，热轧钢板坯表面局部呈现不均匀粗糙表面，也称为磨削点蚀。一般情况下，轧辊被连续研磨成碎片，其部分或整个周期的磨损分布主要是由于轧辊涂层质量差、涂层硬度大、冷硬化损失、轧辊涂层不均匀磨损、之前完成的孔或轧制成品的孔槽磨损、腐蚀或粘附破碎的氧化铁黑所致，由于氧化严重，轧制时将铁板直接压入板坯表面，铁板脱落后会形成小的圆形凹坑。热轧板材麻点缺陷如图2 所示。

图2 热轧板材麻点示意图

2.3 夹杂质量缺陷

由于连铸过程的特殊性，夹杂是连铸坯的主要缺陷之一（目前热轧板皆使用连铸坯，铸锭已经被淘汰）。从组成上看，渣包体有两种类型：一种是硅酸锰夹渣，通常这类的颗粒大，进入坯体的深度较浅；另类是氧化铝嵌渣，颗粒小而分散，潜深约在10 mm之内。在保护铸造情况下，夹渣主要是指钢液中含有的未熔化的渣粉或漂浮的夹杂物。在对热轧板进行保护时，夹杂产生的根本原因是结晶器液位不稳定。因此，喷嘴插入深度不当，拉拔速度突然变化，都会引起结晶器液面波动，严重时则会导致夹杂。从夹杂物的组成来看，有未熔化的粉状渣、浮渣、未被液渣吸收的夹杂物以及被吸收溶解的高黏度渣。

2.4 折叠质量缺陷

折叠质量缺陷产生的原因主要有：整个导卫和板坯的边缘加工不良或者加工设备严重磨损，导致边缘不圆滑，导卫和板坯在装置整体结构上的安装、调整不当，对整个导卫板轧件所承受的摩擦压力过大，从而使轧件易受热而引起变形滑块严重刮伤；导卫板或者小型多孔型板上带有大量黏附物的硬质氧化铁皮，易受热引起变形滑块严重划伤；热轧辊等加工区的整个导卫炉在地板、辊道、冷轧辊等机床上都安装有大量移送装置，且加工设备之间存在尖角，轧件坯在平行方向通过时易被变形滑块严重划伤；大容量燃烧煤气中的硫化物含量高，滑块易受热产生变形结瘤，造成整个导卫炉和板坯装置整体结构表面严重磨损产生折叠、划伤。

2.5 氧化质量缺陷

热轧板材厚度、涂层板厚度与涂料组成涂层板坯的主要化学成分、温度和被高温氧化后的持续时间及其长度等有关。由二次氧化脱硫剂和氧化铁皮镀层腐蚀反应引起的锻造铸钢板件表面镀层腐蚀及其缺陷，在高温加热后或终轧后的铸造型钢板上会逐渐发展成腐蚀区域，如轻微或锯齿状的圆形白色块滴、波浪状的白色图案、光滑的圆形白色块滴和流线型的白色结晶颗粒，亦或光滑的白色块污渍和斑点。

3 热轧板材缺陷的控制途径

3.1 裂纹控制途径

预防连铸工艺裂纹的三种有效控制途径如下：

1）不断提高连铸的钢坯冶金工艺质量，改善连铸钢坯的加工表面质量，严格把控质量检验，对于不合格的各种连铸坯不允许投入生产。

2）严格控制温度，用于铸钢加热。

3）建立和完善轧制冷却系统，防止轧制冷却不均匀，采用合理的温度、冷却道次。

4）对轧制后温度进行合理控制及冷却，使铸钢轧件内部冷却均匀。

3.2 麻点控制途径

由于麻点缺陷可能产生的原因较为多样，预防和及时消除各种麻点的主要措施也是不一样的：

1）在换辊时，仔细检查轧辊，不使用严重腐蚀的铸造热辊，及时更换后的轧辊或孔形不易磨损。

2）不断改进铸造轧辊所用材料，提高轧辊的耐磨性，在高压热轧轧辊过程中添加润滑剂，减少轧辊磨损，提高铸轧槽的热磨损。

3）严格控制材料的加热炉温度,在惰性气体压力下，材料很难氧化，从而保持材料温度；对于一些容易加热但不发生氧化反应的材料，应在表面均匀涂抹隔热液。

4）可以采用控制高压加热水或压缩空气，在轧前或在轧制后，清除粘在轧件材料表面上的氧化铁皮。

3.3 夹杂控制途径

控制热轧板连铸工艺（目前均使用连铸坯）夹杂缺陷的主要措施有：

1）为提高拉伸速度，保证热轧板的均匀传热和良好润滑，并保持足够的液渣层厚度和渣耗量，应采取降低黏度的措施。但是，渣黏度过低会降低渣对轧制钢水的阻力，增加轧制渣的概率。因此，应在保护渣能顺利流入结晶器和钢坯，并形成连续的渣膜的条件下，适当增加保护渣的黏度。确保液渣层厚度在10 mm 左右，避免未熔渣卷入钢坯壳内。

2）在热轧板连铸过程中，大部分中间包体由于使用时间过长而产生一定程度的变形。同时改造后的中间包高度增加，使得原先使用的长580 mm 的浸水喷嘴不能满足1 150 mm 浸水深度的要求，而实际浸水深度仅为80 mm。在使用中，结晶器的液面经常翻转，增加了钢坯表面夹杂的概率。实际测量后，将中间包底部与结晶器的距离和浸入式水口的长度增加到640 mm，以确保水口浸入深度在合理范围内，结晶器不会翻滚。

3.4 折叠控制途径

防止折叠缺陷和机械摩擦造成划伤板材的保护措施主要有：

1）在对导轨底板进行加工设计时，应当根据精度要求进行加工，保证周围边缘的光滑。

2）为避免折叠状况的发生，应在其中安设传动装置，以保障板材性能。

3）在完成底板加工后，针对表层展开进一步观察，确定其中不存在尖角、折叠等状况。

4）需要及时检查一下辊道运输机和其他辊道的正常运转量和运行工作情况，并及时排除故障。

3.5 氧化铁皮控制途径

控制氧化铁皮压入最有效的控制方法之一是有效缩短加热精轧冷轧制造的时间，减少高温下轧件与炉内空气的强烈接触，进而有效控制氧化铁皮生成量及其厚度。要有效实现这一点，主要有以下几种解决方法：在能够满足精轧工艺精度要求的前提下，尽可能多地减小中间精轧坯料的厚度；采用高速高温轧制可以减少二次氧化铁皮带钢生成；使用精轧机间加热冷却有效控制提高轧速，同时对带轧材料表面进行加热降温也能使二次精轧氧化铁皮带钢生成速度受限。无论材料是一次还是二次压入氧化铁皮，要正确解决材料压入铁皮问题的一个核心因素是除鳞机及其配套设备的操作工况。实践中需将除鳞机设备作为最重要维护设备，规范其设备使用及日常维护技术标准。检修时还要注意仔细检查除鳞喷嘴是否磨损。定期彻底清理污水过滤器及排水管道内壁，并做一次打击试验活动来用以验证及时除去除鳞的效果。这些准备工作对于改善产品质量至关重要，此外，减少氧化铁皮的压力进入产品缺陷，也对产品质量起到了至关重要的促进作用。

4 结语

热轧板材的质量可以直接决定其在实际应用中的效果，也能影响其在各行各业中的应用情况。为了从根本避免热轧板材在使用过程出现任何问题，最好及时掌握热轧板材的常见缺陷，这样便可根据这些缺陷采取针对性策略，降低热轧板材出现质量缺陷的可能性。实际生产中，除了以上提出的五点常见缺陷以外，还有很多质量缺陷，因此，相关人员必须将质量缺陷作为未来工作的重点，积极探索各种有效的控制对策，从根本强化热轧板材的使用效果。