中厚鋼板表面質量缺陷原因分析及優化措施

任新凱

（河北普陽鋼鐵有限公司，河北 邯鄲 056305）

在社會經濟不斷發展的背景下，中厚鋼板在工業領域中得到廣泛應用，同時對中厚鋼板質量提出了更高要求，特別是在中厚鋼板表面質量方面，一旦出現表面夾雜、裂紋、凹痕等情況，勢必會影響中厚鋼板外觀質量，降低中厚鋼板實際使用性能，因此需要采用有效措施進行預防和控制[1]。

1 中厚鋼板常見表面質量缺陷及形成原因分析

1.1 板坯缺陷引發的表面質量缺陷

由于原始板坯存在缺陷而引發的表面質量問題，主要有表面裂紋、夾雜、結疤等。其中，表面裂紋是指中厚鋼板表面呈現出的不同形狀和深淺的橫縱向裂紋；引發原因是入爐之前沒有將板坯表面的裂紋清理干凈，并經過軋制工序后殘留在鋼板上。表面夾雜則是指在鋼板表面破皮處存在不規則的點狀、塊狀非金屬夾雜物；引發原因是板坯皮下存在非金屬夾雜物，在軋制過程中因為破裂而顯露在鋼板表面，這些非金屬夾雜物的出現多是由冶煉、澆筑過程中帶入的。表面結疤則是指鋼板表面有翹起薄片的金屬片，并且體現出大小不一、深淺不等的特點，通常結疤下是附著的氧化鐵皮或夾雜物；引發原因是板坯在熱態時黏合外來金屬物，并在軋制過程中軋壓為表面結疤[2]。

1.2 氧化鐵皮導致表面缺陷

在中厚鋼板加熱、軋制過程中，所產生的氧化鐵皮也會引發表面麻點、氧化鐵皮壓入等缺陷。其中，表面麻點是指鋼板表面形成的局部成片粗糙面，并且在鐵氧化物脫落以后，還會形成深淺不一的凹坑或凹痕；引發原因是板坯在加熱過程中形成較厚氧化鐵皮，而在軋制之前又沒有對氧化鐵皮進行有效清理，使得氧化鐵皮呈片狀被壓入鋼板本體，在輥道輸送時震落而形成大小不一的小凹坑。表面氧化鐵皮壓入包含了一次、二次氧化鐵皮，前者是在加熱爐加熱時產生，后者是在鋼板軋制過程中生成；引發原因是高壓水打擊力度不足、一次氧化鐵皮未得到充分清理、二次氧化鐵皮黏結等。

1.3 設備表面黏附外來物導致表面缺陷

因設備表面黏附外來物引發的鋼板表面質量缺陷主要是表面壓傷，即在鋼板表面存在不同形狀的凹痕，引發原因是軋機直輥黏附著較厚的氧化鐵皮或其他外來金屬物，使得鋼板表面被壓出痕跡，若在這過程中出現鋼板與硬物碰撞情況，也會出現壓痕質量問題[2-3]。

1.4 設備本身問題導致表面缺陷

由于設備本身存在問題引發的鋼板表面質量缺陷有表面網紋、表面劃傷等。其中，表面網紋主要是指鋼板表面出現的網狀形態凸起紋路，引發原因與冷卻水不合理、換輥周期較長等因素有關。表面劃傷則是在鋼板軋制輸送過程中，由于設備、工具刮出多條溝痕狀而出現的表面缺陷，引發原因主要與軋輥損壞脫落、熱軋設備有尖棱、移動以及與其他物體刮蹭等有關。

2 中厚鋼板表面質量缺陷有效控制措施

2.1 檢查板坯表面質量

要防止中厚鋼板表面質量缺陷出現，就要對原始板坯表面質量加強關注，確保待軋板坯無任何缺陷。考慮到采用人工模式對板坯質量進行檢查時，整體工作效率較為低下，并且容易出現疏漏情況，因此可采用板坯表面缺陷自動檢測系統，對原始板坯表面質量進行在線自動檢查，在及時準確反映板坯表面質量狀況的基礎上，針對出現的表面質量缺陷問題也能及時發現并做有效處理。由于這一質量檢測系統融合了機器視覺技術，所以通過攝像機可以對鋼板表面反射光進行有效收集，在轉化為灰度圖像以后，就可以借助有色缺陷對光吸收較多的原理，實現對采集的灰度圖像的有效處理與分析，并對存在的表面質量缺陷問題進行標定[3]。

2.2 精確控制加熱過程

坯料加熱過程中，若加熱控制得不夠科學合理，會引發氧化嚴重情況，軋制后的鋼板表面也會出現較多麻點，且若在后續工序開沒有對這一質量缺陷進行有效處理，還會引發表面氧化鐵皮壓入問題，嚴重降低中厚鋼板質量和性能。這時要防止加熱過程中軋件表面氧化鐵皮產生和出現表面麻點質量缺陷，就要對加熱爐加熱過程進行精確控制，若加熱溫度過高或時間過長，就會導致氧化鐵皮非常黏厚，清除起來也較為困難，在開展軋制工序時，大塊狀氧化鐵皮壓入的發生機率也會明顯升高，因此要在加熱工序中加強對溫度、時間等的控制，以實現爐溫的精確控制。此外，對燒嘴采用脈沖燃燒控制，確保每個燒嘴都處于最佳工況運行狀態，爐內溫度也能保持均勻，并在這過程中實現爐溫自動精確控制，甚至還可以設定燃燒控制模型。具體操作中，除了要將坯料爐內加熱時間控制在允許范圍內以外，還要根據煤氣熱值對最佳空燃比進行優化設置，使加熱爐內爐壓處于微正壓狀態[4]。

2.3 提高除磷打擊力度

針對坯料加熱過程中所形成的一次氧化鐵皮，主要通過高壓水除磷系統進行有效清除，要想去除板坯表面氧化鐵皮，并防止表面麻點質量缺陷出現，應運用具有更高打擊力的除磷系統，操作中也要將重點落在射流壓力、射流流量等上面。由于高壓水打擊力與射流壓力成正比關系，因此可以采用提高射流壓力方法來增強除磷系統的除磷效果，特別是針對難以除掉的高黏性氧化鐵皮，采用常規除磷系統難以清除干凈，在增強射流壓力后可取得理想的除磷效果。同時，高壓水打擊力與射流流量也成正比關系，在改變射流流量時，可以從優化噴嘴孔徑入手，在確保射流壓力有效滿足磷皮破壞條件的基礎上，適當提高射流流量，使射流沖刷能力有所提高，從而取得較好除磷效果。

2.4 設置中間冷卻系統

采用熱機械軋制工藝對中厚鋼板生產時，中間坯常采用在軋機后待溫輥道上擺動空冷待溫的方式，時間介于5～10 min，然而針對厚度超過100 mm 的中間坯，空冷待溫時間可能要耗費30 min 以上，而若中間坯溫度超過了800 ℃，在該溫度下會持續氧化，所生成的氧化鐵皮厚度也會越大，進而引發表面氧化鐵皮壓入等質量缺陷[5]。要防止中間坯表面氧化鐵皮的產生，可在待溫輥道上對中間冷卻系統進行設置，并通過加強水量和控制冷卻時間，實現較快冷卻，中間坯組織性能也不會受到不良影響，并且中間冷卻所產生的氣霧也會隔離空氣，防止二次氧化鐵皮產生。

2.5 加強表面質量檢驗

要及時發現中厚鋼板生產中出現的各類表面質量缺陷，尤其是無法通過工藝手段控制的缺陷，可以依托現代先進科學技術，建立在線鋼板表面質量檢驗系統，以便及時發現表面壓傷、表面網紋、表面劃傷等質量缺陷，并進行實時處理。實際操作中，可在冷床前和定尺剪切后設置缺陷自動檢驗系統，這樣既能夠實現母板和成品鋼板的全面細致檢測，又能夠及時發現鋼板存在的表面缺陷，且針對出現的表面質量缺陷，系統也會通過聲光進行提醒，同時指導質量管理和操作人員采取有效措施進行快速處理，如：發現表面氧化鐵皮壓入時，及時調整加熱工藝和中間冷卻系統；發現表面網紋劃傷時，及時展開組織設備檢修或換輥工作。通過實施這些措施，可以有效減少鋼板表面缺陷問題發生，并能使實際鋼板生產質量得到有力保障[6]。

3 結語

中厚鋼板生產時，為減少表面缺陷問題發生和保證成品質量過關，就要加強對中厚鋼板表面質量缺陷問題的研究與分析，并在準確把握常見表面缺陷類型及形成原因后，在實際生產中做好檢查板坯表面質量、精確控制加熱過程、提高除磷打擊力度、加強表面質量檢驗等工作，從而實現中厚鋼板高效率、高質量生產。