中厚钢板表面质量缺陷原因分析及优化措施

2023-01-14任新凯

山西冶金 2022年4期

任新凯

（河北普阳钢铁有限公司，河北邯郸 056305）

在社会经济不断发展的背景下，中厚钢板在工业领域中得到广泛应用，同时对中厚钢板质量提出了更高要求，特别是在中厚钢板表面质量方面，一旦出现表面夹杂、裂纹、凹痕等情况，势必会影响中厚钢板外观质量，降低中厚钢板实际使用性能，因此需要采用有效措施进行预防和控制[1]。

1 中厚钢板常见表面质量缺陷及形成原因分析

1.1 板坯缺陷引发的表面质量缺陷

由于原始板坯存在缺陷而引发的表面质量问题，主要有表面裂纹、夹杂、结疤等。其中，表面裂纹是指中厚钢板表面呈现出的不同形状和深浅的横纵向裂纹；引发原因是入炉之前没有将板坯表面的裂纹清理干净，并经过轧制工序后残留在钢板上。表面夹杂则是指在钢板表面破皮处存在不规则的点状、块状非金属夹杂物；引发原因是板坯皮下存在非金属夹杂物，在轧制过程中因为破裂而显露在钢板表面，这些非金属夹杂物的出现多是由冶炼、浇筑过程中带入的。表面结疤则是指钢板表面有翘起薄片的金属片，并且体现出大小不一、深浅不等的特点，通常结疤下是附着的氧化铁皮或夹杂物；引发原因是板坯在热态时黏合外来金属物，并在轧制过程中轧压为表面结疤[2]。

1.2 氧化铁皮导致表面缺陷

在中厚钢板加热、轧制过程中，所产生的氧化铁皮也会引发表面麻点、氧化铁皮压入等缺陷。其中，表面麻点是指钢板表面形成的局部成片粗糙面，并且在铁氧化物脱落以后，还会形成深浅不一的凹坑或凹痕；引发原因是板坯在加热过程中形成较厚氧化铁皮，而在轧制之前又没有对氧化铁皮进行有效清理，使得氧化铁皮呈片状被压入钢板本体，在辊道输送时震落而形成大小不一的小凹坑。表面氧化铁皮压入包含了一次、二次氧化铁皮，前者是在加热炉加热时产生，后者是在钢板轧制过程中生成；引发原因是高压水打击力度不足、一次氧化铁皮未得到充分清理、二次氧化铁皮黏结等。

1.3 设备表面黏附外来物导致表面缺陷

因设备表面黏附外来物引发的钢板表面质量缺陷主要是表面压伤，即在钢板表面存在不同形状的凹痕，引发原因是轧机直辊黏附着较厚的氧化铁皮或其他外来金属物，使得钢板表面被压出痕迹，若在这过程中出现钢板与硬物碰撞情况，也会出现压痕质量问题[2-3]。

1.4 设备本身问题导致表面缺陷

由于设备本身存在问题引发的钢板表面质量缺陷有表面网纹、表面划伤等。其中，表面网纹主要是指钢板表面出现的网状形态凸起纹路，引发原因与冷却水不合理、换辊周期较长等因素有关。表面划伤则是在钢板轧制输送过程中，由于设备、工具刮出多条沟痕状而出现的表面缺陷，引发原因主要与轧辊损坏脱落、热轧设备有尖棱、移动以及与其他物体刮蹭等有关。

2 中厚钢板表面质量缺陷有效控制措施

2.1 检查板坯表面质量

要防止中厚钢板表面质量缺陷出现，就要对原始板坯表面质量加强关注，确保待轧板坯无任何缺陷。考虑到采用人工模式对板坯质量进行检查时，整体工作效率较为低下，并且容易出现疏漏情况，因此可采用板坯表面缺陷自动检测系统，对原始板坯表面质量进行在线自动检查，在及时准确反映板坯表面质量状况的基础上，针对出现的表面质量缺陷问题也能及时发现并做有效处理。由于这一质量检测系统融合了机器视觉技术，所以通过摄像机可以对钢板表面反射光进行有效收集，在转化为灰度图像以后，就可以借助有色缺陷对光吸收较多的原理，实现对采集的灰度图像的有效处理与分析，并对存在的表面质量缺陷问题进行标定[3]。

2.2 精确控制加热过程

坯料加热过程中，若加热控制得不够科学合理，会引发氧化严重情况，轧制后的钢板表面也会出现较多麻点，且若在后续工序开没有对这一质量缺陷进行有效处理，还会引发表面氧化铁皮压入问题，严重降低中厚钢板质量和性能。这时要防止加热过程中轧件表面氧化铁皮产生和出现表面麻点质量缺陷，就要对加热炉加热过程进行精确控制，若加热温度过高或时间过长，就会导致氧化铁皮非常黏厚，清除起来也较为困难，在开展轧制工序时，大块状氧化铁皮压入的发生机率也会明显升高，因此要在加热工序中加强对温度、时间等的控制，以实现炉温的精确控制。此外，对烧嘴采用脉冲燃烧控制，确保每个烧嘴都处于最佳工况运行状态，炉内温度也能保持均匀，并在这过程中实现炉温自动精确控制，甚至还可以设定燃烧控制模型。具体操作中，除了要将坯料炉内加热时间控制在允许范围内以外，还要根据煤气热值对最佳空燃比进行优化设置，使加热炉内炉压处于微正压状态[4]。

2.3 提高除磷打击力度

针对坯料加热过程中所形成的一次氧化铁皮，主要通过高压水除磷系统进行有效清除，要想去除板坯表面氧化铁皮，并防止表面麻点质量缺陷出现，应运用具有更高打击力的除磷系统，操作中也要将重点落在射流压力、射流流量等上面。由于高压水打击力与射流压力成正比关系，因此可以采用提高射流压力方法来增强除磷系统的除磷效果，特别是针对难以除掉的高黏性氧化铁皮，采用常规除磷系统难以清除干净，在增强射流压力后可取得理想的除磷效果。同时，高压水打击力与射流流量也成正比关系，在改变射流流量时，可以从优化喷嘴孔径入手，在确保射流压力有效满足磷皮破坏条件的基础上，适当提高射流流量，使射流冲刷能力有所提高，从而取得较好除磷效果。

2.4 设置中间冷却系统

采用热机械轧制工艺对中厚钢板生产时，中间坯常采用在轧机后待温辊道上摆动空冷待温的方式，时间介于5～10 min，然而针对厚度超过100 mm 的中间坯，空冷待温时间可能要耗费30 min 以上，而若中间坯温度超过了800 ℃，在该温度下会持续氧化，所生成的氧化铁皮厚度也会越大，进而引发表面氧化铁皮压入等质量缺陷[5]。要防止中间坯表面氧化铁皮的产生，可在待温辊道上对中间冷却系统进行设置，并通过加强水量和控制冷却时间，实现较快冷却，中间坯组织性能也不会受到不良影响，并且中间冷却所产生的气雾也会隔离空气，防止二次氧化铁皮产生。

2.5 加强表面质量检验

要及时发现中厚钢板生产中出现的各类表面质量缺陷，尤其是无法通过工艺手段控制的缺陷，可以依托现代先进科学技术，建立在线钢板表面质量检验系统，以便及时发现表面压伤、表面网纹、表面划伤等质量缺陷，并进行实时处理。实际操作中，可在冷床前和定尺剪切后设置缺陷自动检验系统，这样既能够实现母板和成品钢板的全面细致检测，又能够及时发现钢板存在的表面缺陷，且针对出现的表面质量缺陷，系统也会通过声光进行提醒，同时指导质量管理和操作人员采取有效措施进行快速处理，如：发现表面氧化铁皮压入时，及时调整加热工艺和中间冷却系统；发现表面网纹划伤时，及时展开组织设备检修或换辊工作。通过实施这些措施，可以有效减少钢板表面缺陷问题发生，并能使实际钢板生产质量得到有力保障[6]。