中厚鋼板表面質(zhì)量缺陷原因分析及優(yōu)化措施

任新凱

（河北普陽鋼鐵有限公司，河北 邯鄲 056305）

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，中厚鋼板在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)對(duì)中厚鋼板質(zhì)量提出了更高要求，特別是在中厚鋼板表面質(zhì)量方面，一旦出現(xiàn)表面夾雜、裂紋、凹痕等情況，勢(shì)必會(huì)影響中厚鋼板外觀質(zhì)量，降低中厚鋼板實(shí)際使用性能，因此需要采用有效措施進(jìn)行預(yù)防和控制[1]。

1 中厚鋼板常見表面質(zhì)量缺陷及形成原因分析

1.1 板坯缺陷引發(fā)的表面質(zhì)量缺陷

由于原始板坯存在缺陷而引發(fā)的表面質(zhì)量問題，主要有表面裂紋、夾雜、結(jié)疤等。其中，表面裂紋是指中厚鋼板表面呈現(xiàn)出的不同形狀和深淺的橫縱向裂紋；引發(fā)原因是入爐之前沒有將板坯表面的裂紋清理干凈，并經(jīng)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(guī)則的點(diǎn)狀、塊狀非金屬夾雜物；引發(fā)原因是板坯皮下存在非金屬夾雜物，在軋制過程中因?yàn)槠屏讯@露在鋼板表面，這些非金屬夾雜物的出現(xiàn)多是由冶煉、澆筑過程中帶入的。表面結(jié)疤則是指鋼板表面有翹起薄片的金屬片，并且體現(xiàn)出大小不一、深淺不等的特點(diǎn)，通常結(jié)疤下是附著的氧化鐵皮或夾雜物；引發(fā)原因是板坯在熱態(tài)時(shí)黏合外來金屬物，并在軋制過程中軋壓為表面結(jié)疤[2]。

1.2 氧化鐵皮導(dǎo)致表面缺陷

在中厚鋼板加熱、軋制過程中，所產(chǎn)生的氧化鐵皮也會(huì)引發(fā)表面麻點(diǎn)、氧化鐵皮壓入等缺陷。其中，表面麻點(diǎn)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(huì)形成深淺不一的凹坑或凹痕；引發(fā)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(duì)氧化鐵皮進(jìn)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(shí)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(shí)產(chǎn)生，后者是在鋼板軋制過程中生成；引發(fā)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(jié)等。

1.3 設(shè)備表面黏附外來物導(dǎo)致表面缺陷

因設(shè)備表面黏附外來物引發(fā)的鋼板表面質(zhì)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(fā)原因是軋機(jī)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(xiàn)鋼板與硬物碰撞情況，也會(huì)出現(xiàn)壓痕質(zhì)量問題[2-3]。

1.4 設(shè)備本身問題導(dǎo)致表面缺陷

由于設(shè)備本身存在問題引發(fā)的鋼板表面質(zhì)量缺陷有表面網(wǎng)紋、表面劃傷等。其中，表面網(wǎng)紋主要是指鋼板表面出現(xiàn)的網(wǎng)狀形態(tài)凸起紋路，引發(fā)原因與冷卻水不合理、換輥周期較長(zhǎng)等因素有關(guān)。表面劃傷則是在鋼板軋制輸送過程中，由于設(shè)備、工具刮出多條溝痕狀而出現(xiàn)的表面缺陷，引發(fā)原因主要與軋輥損壞脫落、熱軋?jiān)O(shè)備有尖棱、移動(dòng)以及與其他物體刮蹭等有關(guān)。

2 中厚鋼板表面質(zhì)量缺陷有效控制措施

2.1 檢查板坯表面質(zhì)量

要防止中厚鋼板表面質(zhì)量缺陷出現(xiàn)，就要對(duì)原始板坯表面質(zhì)量加強(qiáng)關(guān)注，確保待軋板坯無任何缺陷?？紤]到采用人工模式對(duì)板坯質(zhì)量進(jìn)行檢查時(shí)，整體工作效率較為低下，并且容易出現(xiàn)疏漏情況，因此可采用板坯表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)原始板坯表面質(zhì)量進(jìn)行在線自動(dòng)檢查，在及時(shí)準(zhǔn)確反映板坯表面質(zhì)量狀況的基礎(chǔ)上，針對(duì)出現(xiàn)的表面質(zhì)量缺陷問題也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做有效處理。由于這一質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)融合了機(jī)器視覺技術(shù)，所以通過攝像機(jī)可以對(duì)鋼板表面反射光進(jìn)行有效收集，在轉(zhuǎn)化為灰度圖像以后，就可以借助有色缺陷對(duì)光吸收較多的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的灰度圖像的有效處理與分析，并對(duì)存在的表面質(zhì)量缺陷問題進(jìn)行標(biāo)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(xué)合理，會(huì)引發(fā)氧化嚴(yán)重情況，軋制后的鋼板表面也會(huì)出現(xiàn)較多麻點(diǎn)，且若在后續(xù)工序開沒有對(duì)這一質(zhì)量缺陷進(jìn)行有效處理，還會(huì)引發(fā)表面氧化鐵皮壓入問題，嚴(yán)重降低中厚鋼板質(zhì)量和性能。這時(shí)要防止加熱過程中軋件表面氧化鐵皮產(chǎn)生和出現(xiàn)表面麻點(diǎn)質(zhì)量缺陷，就要對(duì)加熱爐加熱過程進(jìn)行精確控制，若加熱溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)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(shí)，大塊狀氧化鐵皮壓入的發(fā)生機(jī)率也會(huì)明顯升高，因此要在加熱工序中加強(qiáng)對(duì)溫度、時(shí)間等的控制，以實(shí)現(xiàn)爐溫的精確控制。此外，對(duì)燒嘴采用脈沖燃燒控制，確保每個(gè)燒嘴都處于最佳工況運(yùn)行狀態(tài)，爐內(nèi)溫度也能保持均勻，并在這過程中實(shí)現(xiàn)爐溫自動(dòng)精確控制，甚至還可以設(shè)定燃燒控制模型。具體操作中，除了要將坯料爐內(nèi)加熱時(shí)間控制在允許范圍內(nèi)以外，還要根據(jù)煤氣熱值對(duì)最佳空燃比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，使加熱爐內(nèi)爐壓處于微正壓狀態(tài)[4]。

2.3 提高除磷打擊力度

針對(duì)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(tǒng)進(jìn)行有效清除，要想去除板坯表面氧化鐵皮，并防止表面麻點(diǎn)質(zhì)量缺陷出現(xiàn)，應(yīng)運(yùn)用具有更高打擊力的除磷系統(tǒng)，操作中也要將重點(diǎn)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(guān)系，因此可以采用提高射流壓力方法來增強(qiáng)除磷系統(tǒng)的除磷效果，特別是針對(duì)難以除掉的高黏性氧化鐵皮，采用常規(guī)除磷系統(tǒng)難以清除干凈，在增強(qiáng)射流壓力后可取得理想的除磷效果。同時(shí)，高壓水打擊力與射流流量也成正比關(guān)系，在改變射流流量時(shí)，可以從優(yōu)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(chǔ)上，適當(dāng)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(shè)置中間冷卻系統(tǒng)

采用熱機(jī)械軋制工藝對(duì)中厚鋼板生產(chǎn)時(shí)，中間坯常采用在軋機(jī)后待溫輥道上擺動(dòng)空冷待溫的方式，時(shí)間介于5～10 min，然而針對(duì)厚度超過100 mm 的中間坯，空冷待溫時(shí)間可能要耗費(fèi)30 min 以上，而若中間坯溫度超過了800 ℃，在該溫度下會(huì)持續(xù)氧化，所生成的氧化鐵皮厚度也會(huì)越大，進(jìn)而引發(fā)表面氧化鐵皮壓入等質(zhì)量缺陷[5]。要防止中間坯表面氧化鐵皮的產(chǎn)生，可在待溫輥道上對(duì)中間冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，并通過加強(qiáng)水量和控制冷卻時(shí)間，實(shí)現(xiàn)較快冷卻，中間坯組織性能也不會(huì)受到不良影響，并且中間冷卻所產(chǎn)生的氣霧也會(huì)隔離空氣，防止二次氧化鐵皮產(chǎn)生。

2.5 加強(qiáng)表面質(zhì)量檢驗(yàn)

要及時(shí)發(fā)現(xiàn)中厚鋼板生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類表面質(zhì)量缺陷，尤其是無法通過工藝手段控制的缺陷，可以依托現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，建立在線鋼板表面質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)表面壓傷、表面網(wǎng)紋、表面劃傷等質(zhì)量缺陷，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。實(shí)際操作中，可在冷床前和定尺剪切后設(shè)置缺陷自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)母板和成品鋼板的全面細(xì)致檢測(cè)，又能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼板存在的表面缺陷，且針對(duì)出現(xiàn)的表面質(zhì)量缺陷，系統(tǒng)也會(huì)通過聲光進(jìn)行提醒，同時(shí)指導(dǎo)質(zhì)量管理和操作人員采取有效措施進(jìn)行快速處理，如：發(fā)現(xiàn)表面氧化鐵皮壓入時(shí)，及時(shí)調(diào)整加熱工藝和中間冷卻系統(tǒng)；發(fā)現(xiàn)表面網(wǎng)紋劃傷時(shí)，及時(shí)展開組織設(shè)備檢修或換輥工作。通過實(shí)施這些措施，可以有效減少鋼板表面缺陷問題發(fā)生，并能使實(shí)際鋼板生產(chǎn)質(zhì)量得到有力保障[6]。

3 結(jié)語

中厚鋼板生產(chǎn)時(shí)，為減少表面缺陷問題發(fā)生和保證成品質(zhì)量過關(guān)，就要加強(qiáng)對(duì)中厚鋼板表面質(zhì)量缺陷問題的研究與分析，并在準(zhǔn)確把握常見表面缺陷類型及形成原因后，在實(shí)際生產(chǎn)中做好檢查板坯表面質(zhì)量、精確控制加熱過程、提高除磷打擊力度、加強(qiáng)表面質(zhì)量檢驗(yàn)等工作，從而實(shí)現(xiàn)中厚鋼板高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)。