淺談帶鋼缺陷分析方法

馮志強，姜 豐

寶鋼股份熱軋廠，上海 200941

淺談帶鋼缺陷分析方法

馮志強，姜 豐

寶鋼股份熱軋廠，上海 200941

在帶鋼生產過程中會出現各種各樣的缺陷，為了便于缺陷產生原因的查找，促進生產中的質量改進。本文通過平時工作中的實踐經驗總結了幾種常用的缺陷分析方法，主要包括缺陷特征分析法、相關性分析法和驗證分析法，并通過列舉生產中的實際質量問題分析過程具體說明了各種缺陷分析方法的實際應用方法。

缺陷；熱軋；質量；分析方法

當今囯內外鋼鐵市場競爭日益激烈。鋼鐵企業如果要保持其領先地位，不斷提高鋼鐵產品的質量就顯得極為重要。鋼鐵產品的質量包括其尺寸公差、板形、表面質量、外形及性能等方面。就產品表面質量而言，在熱連軋生產過程中，帶鋼表面經常會產生各種各樣的缺陷，有些缺陷甚至是以前從未出現過的，也沒有相關的參考資料，作為質量工作者，我們必須在實際工作實踐中，搞清是一種什么樣的缺陷，摸索其產生原因，找到解決問題的辦法。不斷的實踐、摸索、試驗和總結，形成一套帶鋼缺陷的分析方法，就有利于缺陷原因的查找和消除。即使隨著熱連軋生產工藝技術不斷發展，熱連軋帶鋼表面在線檢測技術已經在生產實踐中得到廣泛應用，但它也離不開質量檢查人員對帶鋼表面缺陷的正確判定，以提供在線自動檢測裝置的判定標準和不斷學習之用。本文通過平時工作中多年的實踐經驗，總結出一些常用的并且行之有效的缺陷分析方法。

1 缺陷特征分析法

生產過程中，帶鋼表面會產生種種缺陷，只要仔細觀察就不難找出一些規律來，比如：按照缺陷的特征如形貌特征、宏觀慨貌、分布規律及微觀分布等，根據這些特征，再通過對這些規律的查找歸納，就可以對帶鋼表面缺陷有一個清晰的分析。

1.1 宏觀形貌分析法

通過對帶鋼表面缺陷的宏觀形貌特征來判斷缺陷產生的原因的方法為宏觀形貌分析法。

這種方法主要是針對熱連軋帶鋼生產中較常出現的、原因明確的表面缺陷。通過觀察帶鋼表面缺陷的宏觀形貌，可以大致確定缺陷的程度以及所屬缺陷大類。這種方法要依靠長時間的經驗積累。對于生產中常見的缺陷根據形貌進行分類，是目前應用最廣泛且最實用的一種方法。目前熱軋主要依靠在線表面檢測儀并結合尾部開卷檢查來對缺陷宏觀形貌進行觀察。

圖1 氧化鐵皮

例如：對于帶鋼表面氧化鐵皮缺陷，目前就主要依靠其宏觀形貌特征來進行判定。由于氧化鐵皮在熱軋中發生頻率較高，因此在多年的生產經驗中我們已經總結出了較為成熟的根據缺陷宏觀形貌來判斷產生原因的方法。表面氧化鐵皮缺陷按照產生原因共分為四類：溫度類、板道類、軋輥類、除鱗類[1]。不同類型的表面氧化鐵皮缺陷就可以按照不同的原因找出不同的解決辦法，使表面氧化鐵皮缺陷得到控制。這4種氧化鐵皮的典型形貌如圖1所示。

1.2 缺陷分布規律分析

通過對帶鋼表面缺陷的分布規律來判斷缺陷產生的原因也是一個極為有效的手段。有些缺陷的宏觀形貌是非常相似的，但不同原因產生的缺陷分布情況往往存在明顯的差異，通過對缺陷分布的觀察就可以判定缺陷產生的原因，從而找到解決辦法。目前熱軋主要是依靠在線表面檢測儀和精整開卷來對帶鋼缺陷的分布進行觀察。

例如：劃傷和黑線缺陷，其缺陷宏觀形貌極為相似（見圖2），但是這兩種缺陷由于產生原因不同，所以在帶鋼上的分布存在明顯差異。劃傷缺陷由于是機械性的損傷，跟據其特點，我們可以知道缺陷在帶鋼寬度方向上的位置是固定的，而黑線是一種鋼質缺陷，而鋼質缺陷的分布一般是無規律的，所以缺陷在帶鋼上應該是隨機分布的，劃傷和黑線的分布情況見圖3。通過缺陷的不同分布我們可以快即的明確缺陷的產生原因。

圖2 缺宏觀形

圖3 缺陷分布

1.3 微觀形貌分析和成分分析

微觀分析法就是通過對缺陷微觀形貌的觀察并輔以成分的分析來找到缺陷的特征點，從而明確缺陷的產生原因。目前該項工作主要由技術部門完成。

例如：冷軋異物壓入和熱軋氧化鐵皮缺陷，在冷軋軋后的形貌和分布規律極為相似。通過缺陷宏觀形貌特征和缺陷分布規律來判斷這兩種缺陷顯然是困難的。但是由于其產生原因不同，其缺陷處的微觀形貌和成分都存在明顯差異[2]，在這種情況下我們通過對缺陷的微觀形貌和能譜分析就可以很好的區分這兩種來判斷這兩種缺陷顯然是困難的。但是由于其產生原因不同，其缺陷處的微觀形貌和成分都存在明顯差異[2]，在這種情況下我們通過對缺陷的微觀形貌和能譜分析就可以很好的區分這兩種缺陷，成份分析圖譜見圖4。通過微觀形貌可以發現，熱軋氧化鐵皮壓入表面破碎后呈顆粒狀，且缺陷底部較毛糙銳利，而冷軋異物壓入缺陷底部較平緩光滑；通過成分譜圖我們可以發現異物壓入的缺陷處一般含有橡膠輥及聚胺脂類輥剝落的較柔軟的有機物或酸洗沉淀物、機架落塵等異物中的特征成分。而氧化鐵皮壓入缺陷主要是O和Fe的成分，為熱軋過程中壓入帶鋼表面。

圖4 成分譜圖

2 缺陷相關性分析法

熱連軋帶鋼表面缺陷種種色色。有些缺陷是無法按形貌特征來分析的，只能尋求別的方法加以考慮。相關性分析則可以對有些缺陷進行歸納分析總結。

2.1 工藝相關性分析

工藝相關分析法就是將缺陷帶鋼與正常帶鋼的各項生產數據進行對比分析，從而發現其中的差異，來查找缺陷的產生原因，該分析可以從橫向和縱向兩方面進行對比，即對同一時間段內生產的正常帶鋼與缺陷帶鋼的各項數據進行對比和對同一品種帶鋼的歷史數據和近期數據進行對比。

例如：帶鋼邊部線狀缺陷，一般分布在帶鋼的邊部20mm以內，帶鋼的兩側上下表面均有可能發生。該缺陷最初發生時無法明確產生原因，懷疑為鋼質缺陷，取缺陷樣做缺陷成分及截面金相的分析，結果如下：翹皮缺陷底部夾有密布的氧化鐵；缺陷處晶粒大小不一，混晶嚴重。煉鋼調查也無明顯異常。為了查找缺陷產生的原因，調出一定時期內軋制的帶鋼生產數據，通過對缺陷帶鋼和正常帶鋼生產數據的逐項對比發現：缺陷帶鋼的側壓量明顯高于正常帶鋼；缺陷帶鋼的出爐溫度也高于正常帶鋼。對比數據見表1。

表1 生產數據

基于上述發現通過對側壓量和出爐溫度的優化，帶鋼邊部線狀缺陷的程度和發生頻率大大降低。

2.2 設備相關性分析

設備相關分析法就是針對各個工序中的設備變更履歷和設備的投入情況等的變化進行相關性分析，從而查找缺陷產生原因的一種方法。

例如：帶鋼上表傳動側距邊部100mm處的劃傷缺陷，沿帶鋼全長斷續分布。通過對缺陷的分析發現存在劃傷的帶鋼全部為邊部加熱器投入狀態，而邊部加熱器不投入時無此劃傷缺陷。后對邊部加熱器進行檢查，發現其傳動側防撞輪有明顯的燙痕和粘鐵，精軋邊部加熱器傳動側的防撞輪直接壓在中間坯上，形成明顯劃痕，經精軋軋制后缺陷無法完全消除，后將防撞輪更換后再投入邊加，劃傷缺陷消失。

3 缺陷驗證分析法

還有的帶鋼表面缺陷是通過各中驗證方法來分析其產生的原因，找出消除其辦法的驗證包括工序驗證、產線驗證等分析方法。

3.1 工序驗證分析法

工序驗證分析法就是對缺陷帶鋼的生產過程進行調查，并從后至前逐一排除，直至鎖定異常工序。

例如：帶鋼擦劃傷毛刺缺陷，缺陷形貌為翹起的片狀，主要在帶鋼工作側全長斷續分布，帶鋼尾部偏重。仔細觀察缺陷會發現毛刺不是從帶鋼表面延伸出來的普通毛刺，而是從帶鋼端面延伸出來，且無毛刺缺陷處帶鋼端面質量良好，不存在異常變形等情況。

首先對精軋區域進行調查，經調查確認精軋無異常，基本可確定缺陷在精軋前已經產生。為了驗證缺陷的產生工序將一塊R2軋制后的中間坯推長條。觀察中間坯邊部可以發現存在明顯缺陷。該缺陷在中間坯上間斷性分布，與帶鋼上毛刺的間斷性分布特征相符。另外該缺陷也在中間坯的端部位置，經精軋后缺陷應該在帶鋼的端部，這也與缺陷特征符合。由此可以推斷毛刺缺陷為該缺陷在粗軋產生。

為了進一步明確缺陷在粗軋的產生位置，將一塊經R1軋制后的板坯再推長條。觀察板坯可以發現其端部已經存在明顯的損傷。根據形貌和其分布情況我們認為中間坯上的缺陷為該缺陷造成。至此，可以推出缺陷產生于SP和R1之間。對SP至R1之間所有可能與帶鋼邊部接觸的設備進行檢查，發現R1入口導板變形磨損嚴重，且由于刮蹭工作側有少許粘鐵，隨后，對粘鐵進行處理，并對側導板加大了開度和重新標定，隨后生產中該缺陷消失。

3.2 產線驗證分析法

產線驗證分析法就是對于同一批次或同一品種的帶鋼在不陷產生的工序。該方法又可分為兩類：同一原料來源不同后續產線情況對比和不同原料來源同一后續產線情況對比。

3.2.1 同一原料來源，不同產線情況驗證

在缺陷的產生原因無法通過技術手段明確找到時，可以通過對同一來源地的原料在不同后續產線進行生產，收集各不同后續產線的質量情況。對于同一來源的原料，如不同后續產線都存在相同缺陷，則可證明缺陷產生的根本原因在原料供應工序；如不同后續產線中只有特定的產線存在該缺陷，則基本可證明缺陷產生原因在該產線。

如某牌號帶鋼的邊部翹皮缺陷，該缺陷出現時無法明確產生的原因，為了驗證缺陷產生的工序，安排了二煉鋼生產的同一批板坯在一熱軋和二熱軋分別軋制的試驗，軋制生產后一熱軋和二熱軋都發生了邊部翹皮缺陷，則基本可明確該缺陷產生工序為二煉鋼。

為了驗證該結果，后對同牌號板坯進行檢查，發現板坯上存在角橫裂缺陷。

3.2.2 不同原料來源，同一產線情況驗證

同樣的，對于無法查找缺陷產生原因時，采取不同來源原料在同一后續產線生產的手段也可以方便得找到問題所在。如果不同來源的原料在同一產線生產時產生了相同的缺陷，則基本可以判斷缺陷的產生工序為該后續產線；如果不同來源的原料在同一后續產線生產時只有某一原料來源的存在缺陷，則也可明確缺陷產生工序。

例如：冷軋反饋二熱軋供料卷軋后存在批量“邊部翹皮”缺陷，缺陷全長間斷性分布，距邊部（切邊10mm后）10mm。

該缺陷形貌與熱軋邊部翹皮冷軋后形貌類似，分布也基本相同。對缺陷進行成分分析，只含有氧元素和鐵元素。缺陷的產生原因難以明確。針對上述情況，對冷軋退火后成品庫、軋硬卷庫中的不同供料廠家鋼卷進行抽查，發現不同廠家的部分鋼卷內外圈均存在“邊部翹皮”缺陷，缺陷位置主要集中在冷軋酸軋機組操作側，距邊部10mm（切邊后），且所有鋼卷寬度均不同。與二熱軋供料卷缺陷情況相同。這說明該缺陷在冷軋產生的可能性較大，后經查證冷軋切邊圓盤剪存在異常。

4 結論

帶鋼在熱連軋生產過程中產生的種種表面缺陷，通過缺陷特征分析、相關性分析和驗證分析基本可以找到缺陷產生的原因或工序。從而明確其消除辦法。

1）對缺陷的分析過程一般為：宏觀形貌—分布情況—成分分析—微觀形貌—工藝相關性—設備相關性—工序驗證—產線驗證；

2）對于生產中經常遇到的持續出現的缺陷適于采用缺陷特征分析法進行分析；

3）對于以前從未出現過的新缺陷可以優先采用相關性分析法進行分析；

4）對于通過各種手段都無法查明產生原因的缺陷或者產生原因牽涉較多工序的缺陷，則可以采用驗證分析法來進行分析。

由于生產中的缺陷品種繁多，所以在對缺陷進行分析時通常是多種分析方法并用。

[1]朱蔚林.氧化鐵皮的分系與控制探討[D].2006年全國軋鋼生產技術會議文集，2006.

[2]馬春學，王玉硯.帶計算機的顯微分析儀在鋼鐵材料分析中的應用[J].物理測試，1995(6).

TG333

A

1674-6708（2010）33-0090-03