高表面質量鋼板表面麻面缺陷的成因與預防措施

車超

摘要：通過對高表面質量的鋼板進行研究，分析其各個缺陷形成的特點，以及從各方面工藝對其進行研究。并提出了很大幾率可以降低鋼板的麻面的生成概率的一些預防方法，再通過現場實施的配合，便可以使產生的鋼板中麻面的數量明顯減少。

關鍵詞：原因分析;優化工藝;解決方法

某世界知名工程機械制造商常年大量采購某個牌號的高表面質量鋼板，并在使用中進行拋丸處理、彎型、焊接、裝配后直接噴涂金屬漆，因此對鋼板表面質量擁有更高的要求，上下表面不得進行修磨，不允許存在麻面及氧化鐵皮壓入等缺陷，拋丸前后均不能出現麻面，每平方米面積內不允許有多于3處的麻面。近幾年來，隨著供貨量的大幅度增加，鋼板麻面缺陷時有出現，在原始熱軋鋼板表面上不易被發現，經過拋丸后才顯現出來。

一、缺陷描述

某一制造商在2018年從我廠訂購的具有高表面質量的鋼板共約有一萬余噸。為了避免表面產生紅銹，其采用了具有低硅成分的設計，并且考慮高表面質量的要求。但在拋丸后的表面上仍然會不時有麻面缺陷產生。

二、產生原因分析

表面麻面產生的直接原因是氧化鐵皮壓入，一般的氧化鐵皮由最外層Fe203、中間層Fe304和最里層Fe0三層組成，多年來有關的學術研究已相當成熟，本文將不再對此加以贅述，而是結合鋼板表面實際質量狀況從板坯清理、加熱、除鱗、軋制等工序的工藝和軋輥設備角度，對高表面質量寬厚板麻面缺陷的成因進行分析和討論。

1.板坯缺陷。板坯的氧化鐵皮、結疤、重皮、皮下氣泡等缺陷經過精整、加熱和軋制后，大部分得到改善甚至消除，但仍有小部分存在。板坯在入爐前如果精整不好，表面的氧化鐵皮在加熱爐高溫氣氛中熔化而形成板坯表面結疤，繼而產生鋼板麻面，帶有這兩種表面缺陷的鋼板經拋丸處理后就會形成麻面。另外，由于非板坯自身缺陷原因，如連鑄坯火焰切割渣在軋鋼中咬人，就會造成軋輥壓痕，最終導致鋼板表面產生麻面。目前大部分鋼廠都采用火焰清理的方法將坯料表面的缺陷熔化后去除，此方法成本低、效率高，但缺陷部位在溫度驟升時會因熱應力作用產生裂紋。

2.加熱缺陷。板坯加熱時，表面與高溫爐氣接觸發生氧化反應，生成一次氧化鐵皮，一次氧化鐵皮產生的數量除與鋼的化學成分有關外，還受加熱溫度、加熱時間及爐氣成分等因素的影響，表1為該鋼種板坯的幾種加熱參數以及產生的氧化鐵皮結構情況。從表1板坯的加熱參數可以看出，加熱時間愈長、加熱溫度愈高、升溫速度愈快，氧化鐵皮最內層Fe0就愈多，如果在后續生產工序中除鱗效果不好，氧化鐵皮將會壓入鋼板表面產生麻面。

3.除鱗控制。高壓水除鱗是目前寬厚板軋機通用的除鱗手段。在高壓水噴射時，板坯表面激冷，氧化鐵皮和金屬基體遇冷后不同的收縮率起到破碎氧化鐵皮的作用。氧化鐵皮破碎后.高壓水沿裂縫進入氧化鐵皮與金屬基體之間，對其實施進一步破碎和鏟除。除鱗效果除與氧化鐵皮狀況有關外，還取決于除鱗水的壓力、噴水量、集管配置和噴嘴結構等影響因素。

為針對不同因素的影響程度所繪制的帕累托排列圖。由圖中可見，噴嘴壓力與流量大小是影響除鱗效果的最關鍵因素，占總影響因素的68%。高壓水除鱗實驗結果和實踐經驗證明，清除低合金鋼在加熱過程中產生的一次氧化鐵皮，所需高壓水的打擊力為196～245kPa，清除二次再生氧化鐵皮所需高壓水的打擊力為49～78 kPa。高壓水流量主要應滿足除鱗箱和軋機多點除鱗的需要，若流量隨除鱗時間延長而減小，將導致系統壓力降低，進而影響除鱗效果。

4.軋輥材質及維護。軋輥是實現軋制過程中金屬變形的直接工具，對強度、硬度、耐熱性、耐沖擊韌性都有要求，在軋制過程中，軋輥與板坯接觸而發生物理摩擦，與冷卻水在高溫高壓下接觸發生化學腐蝕和氧化作用都會引起軋輥磨損和破壞，軋輥由此產生的麻面缺陷。因此需要劉鋼種進行分類，區分使用軋輥類型。通過多次對比研究，認為工程機械用高表面質量寬厚板的軋制選用半硬輥為宜。

5.軋制過程二次氧化鐵皮壓人。熱軋過程中表面氧化鐵皮脫落，熱金屬表殖與水和空氣接觸，還會生成新的氧化鐵皮，稱為二次氧化鐵皮，其在軋鋼過程中形成的缺陷形態主要表現為壓入凹坑，呈現較大面積分布，鋼板經拋丸清理后缺陷暴露更加明顯。常規軋制工藝一般采取兩階段控軋，粗軋階段前三道次通常采用≥15%壓下率的大壓下量，單道次往復軋制，不易使殘余氧化鐵皮破碎和剝離，導致壓入，雖然利用粗軋階段除鱗3～4次，但由于氧化鐵皮與金屬基體結合比較緊密，除鱗效果會受到影響，容易產生麻面缺陷;精軋階段首道次前待溫控制軋制，增加了中間坯氧化時間，若在精軋過程中除鱗道次過多，會導致軋后成品板材表面出現條紋水印，還會產生軋制周期長、軋件溫降大等負面影響，若除鱗道次過少，則不利于二次氧化鐵皮的去除。表2列出了部分關鍵影響因素及其變化對表面質量的影響。從表2可以看出，影響表面質量的因素多且復雜，要更好地控制表面質量就需要所有因素的共同作用，同時還要考慮這些因素對鋼板性能的影響作用，有些因素對表面質量產生正面作用，但對鋼板的力學性能卻產生消極影響，如粗軋機的前幾道次壓下量、精軋開軋溫度、終軋溫度對表面質量和性能作用是矛盾的，需要在現場實際控制中綜合考慮。

三、解決措施

針對上述情況中的麻面缺陷的產生，研究其發生的主要因素，我廠根據實際的情況對鋼板的表面質量做出改進措施。優化了加熱工藝，采用了新的軋制技術，很好的提高了表面質量，減少了麻面的產生。

1.加熱。首先在加熱階段控制合適的加熱時間和加熱制度，避免坯料在高溫下長期臥爐，保證爐內為若還原性氣氛。為了減少氧化，在坯料進行熱裝爐時可盡量縮短坯料停留在高溫區之下的時間。最好控制在零點八分每毫米左右。還需控制爐內壓力穩定，且避免冷空氣進入爐內。對于表面質量要求高的坯料，在保證可順利軋制的前提下適當降低加熱溫度和加熱時間。

2.軋制。高壓水的流量需要滿足多臺機器的除鱗需要并且需要保證管路通暢，然后再對噴嘴的工作狀態進行定期檢查。除鱗箱中和軋機除鱗的壓力需大于23兆帕。并保證除鱗噴嘴高度和角度合適，保證除鱗時是通長除鱗。由于坯料尺寸多樣，為了優化表面質量，對除鱗箱進行了改造，使上除鱗集管可以根據坯料厚度隨動，保證上除鱗集管距坯料上表面高度在100mm左右。在軋制表面質量要求較高的鋼板時，提前通知除鱗間提高除鱗壓力，使除鱗壓力提高道25兆帕左右。軋制此類鋼板時粗軋適當增加除鱗道次，精軋開軋時必須做到通長除鱗，而為了避免鋼板的表面出現麻面的情況，最后單道次中禁止除鱗。而且在不會使性能降低的前提下，減少精軋階段的軋制道次，并使終軋的溫度需要盡量的降低。

為了提高表面質量我廠采購了表面硬度較高的高鉻鐵軋輥，并對軋輥冷卻水水質進行了治理，增加了新的冷卻水過濾系統，大大減少了冷卻水中的雜質。鋼板表面之中麻面的現象。是在許多因素的互相作用之下產生的，并且與控制氧化鐵皮有直接的關系。而且除鱗系統和軋鋼的過程是最為關鍵的因素。

參考文獻：

[1]王濤.中厚板鋼板表面麻點的研究與控制[D].西安建筑科技大學，2017.

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