中厚板钢板表面质量研究与控制_朱建业.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）中厚板钢板表面质量研究与控制朱建业（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照）摘 要：随现代社会人们生活质量的提高，科学技术的发展，其对于钢板的表面质量要求也越来越高。在各种类型的钢板生产过程中，客户对于钢板表面质量要求也越来越严格。如何满足客户的特殊需求，提高钢板表面质量的生产控制显得尤为重要。为确保钢板符合用户对于钢板表面质量的要求，文章探究了从钢坯加热、轧制过程、收集、热处理等方面的过程控制及预防措施。关键词：中厚板；加热工艺；轧制过程；成品收集；预防措施中图分类号：文献标识码：（，）：，：；引言中厚板的质量要求是中厚板制造、质量判定、产品使用的依据和规范，一般在中厚板的技术标准、制造协议或合同中进行规定。生产过程中的表面质量控制在提高钢板总体质量水平中至关重要，表面质量出现问题，既影响了产品美观，也造成了一些质量异议的产生。提升钢板表面质量可通过加热工艺优化、轧制过程控制、成品收集、热处理等方面进行改善，可大大提高钢板的表面质量，减少质量损失。轧钢方法根据轧制温度不同分为热轧与冷轧，在目前大部分轧钢厂，中厚板生产都采用的是热轧方法，其生产工艺流程为：钢坯入炉加热炉高压除鳞粗轧机精轧机热矫直机冷床剪切收集入库，部分钢板需要进行热处理，以确保达到符合相关用途的性能指标。加热温度控制对钢板表面质量的影响 钢坯在加热炉中一般都经过预热、加热、均热三个过程，在加热制度方面，热送与冷送控制方面存在较大差异。目前大部分钢厂为实现过程控制中的节能降耗，基本采用热送热装的方式。对于热送坯料，加热炉烧钢制度需要优化，从入炉开始就要通过控制烧嘴的开口度以达到缓慢加热的目的，同时防止出现炉内负压冷风进入，一般煤气热值选择中高稳定状态，使钢坯均匀加热，避免大火烧钢造成过烧。钢坯过烧一是氧化铁皮厚度增厚，二是对于部分钢种增加了除鳞难度，如含 的某钢种，在加热过程中钢中的 和 会改变氧化铁皮的结构，增加氧化铁皮粘附性，使氧化铁皮的剥离性恶化。未清除的氧化铁皮在轧制过程中被压入钢板中，造成轧制钢板表面产生麻面或凹坑，使钢板表面质量DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.022变差。为保证含 钢种的除鳞效果，可采用低温控制烧钢，炉膛各段温度控制比正常上限低 ，炉内压力为微正压，炉内气氛为弱氧化性气氛，火焰要控制较短（即空气和煤气的压力要比平时小 左右），除鳞温度控制到 ，采用此种操作后，由原来的 左右的钢坯除鳞率 左右，以上的此类钢坯除鳞效果达到了 以上，提升了整体控制水平。过程控制对于钢板表面质量的影响原因及预防措施 钢板表面质量，首先取决于铸坯自身质量，再就是除鳞质量、过程控制、设备运行影响、收集过程影响等。铸坯自身质量影响裂纹是常见的一种质量缺陷，受连铸设备机况变化、保护渣、温度控制、拉速等因素影响，铸坯偶尔会出现不同程度的裂纹，对于铸坯表面大纵裂按照判废处理，小纵裂一般进行火焰清理、精整，精整处要圆滑，否则轧制成钢板后易在表面形成折叠。由于铸坯表面存在大量的氧化铁皮，裂纹不容易发现，个别裂纹坯出现漏检送到轧钢工序的情况。在轧钢过程中，大纵裂明显的从粗轧机轧制时可以发现，不明显的可在精轧机前观察轧制过程中的钢板表面，若出现纵向颜色不一致的细长线表明存在裂纹，如果连续出现类似情况，可及时把加热炉同炉号或同浇次铸坯打回炉，把回炉铸坯倒回炼钢重新精整，避免了出现大批量裂纹改判的事故。结疤也是铸坯原因造成的另一种常见缺陷。此种缺陷有两种铸坯方面的成因。铸坯切割后，受设备构造、精度、钢种等因素影响造成毛刺去除不净，未清理干净便送入下道工序，在粗轧或精轧工序，毛刺在钢坯反复轧制的过程中掉落到钢板或轧辊上，形成上表或下表的坑状凹陷；切割时的翻渣（图）造成，翻渣受氧化铁皮的影响不易被发现，也是日常生产中很容易忽视的问题。铸坯送轧入炉后，经过加热、除鳞，在除鳞箱后可观察到铸坯的上表头或尾有发黑的块状凸起，在轧机反复的轧制过程中，翻渣掉落压入钢板形成结疤（图），此种情况主要是炼钢切割工序造成，可通过调整切割枪高度及更换新切割枪进行解决，为减少此种情况的发生，炼钢厂要确保切割枪质量提高使用寿命，同时要根据使用寿命按周期更换，避免切割时钢坯产生翻渣。图 钢坯翻渣图 翻渣轧制后掉落到钢板形成结疤 非常规操作造成正常铸坯在轧制过程中产生结疤对于一些薄宽规格的钢板，板型控制方面难度较大，部分轧钢厂采用抱钢轧制法以提高板型控制能力，避免出现钢板失控造成无法轧制的情况。此种状态下，由于钢板边部与推床接触剧烈摩擦，在推床上逐渐粘附铁屑，随着铁屑粘附增多，轧制过程中被钢板头或尾刮落到钢板，压入形成结疤。为避免类似情况的发生，一是从设备精度方面进行改进，提高设备自动化程度水平，及时处理设备隐患；二是从操作规程上进行优化，杜绝职工进行抱钢轧制，在钢板进入轧机前可采取点动抱钢操作，进入后恢复自动轧制，可大幅减少结疤的产生。钢坯除鳞效果影响钢坯的材质不同除鳞程度也不同，钢坯除鳞所需要的用水量和压力也不一样，为了保证钢坯除鳞效果，采用变频器或液力耦合器调节泵转速，从而达到调节除鳞水量和压力的要求，满足实际现场生产要求。在目前大型轧钢厂中，由于铸坯厚度断面不同，同一设定参数除鳞效果也不一样，为此一些轧钢厂除鳞装置改成可升降式，以确保不同厚度铸坯的除鳞效果。在轧机轧制的过程中或者中间坯控温阶段，由第 期 朱建业：中厚板钢板表面质量研究与控制 于高温也会形成氧化铁皮，机架喷嘴状态也会影响钢板表面质量，对于轧机机架除鳞常规做法进行定期更换和维护除鳞喷嘴。利用检修时间及更换轧机工作辊对机架除鳞喷嘴进行检查，检查轧机除鳞喷嘴有无磨损和堵塞，对堵塞和磨损的喷嘴要进行更换，对喷嘴角度不合理的要进行调整，确保除鳞压力及除鳞喷嘴的角度达到规定的要求。从轧钢厂实际操作来说，首先要观察经除鳞箱后铸坯表面的除鳞效果如何。目前大多数钢厂都要求除鳞效果达到，防止除鳞不净造成轧制过程中氧化铁皮压入式麻点。在实际的生产过程中，一般都是远距离观察钢坯除鳞情况，经常会出现钢坯除鳞效果，但是轧制成为成品后钢板表面花斑相当严重，由于整个轧线流程比较长，等到上表检查台或者成品收集处反馈回信息的话一般达到 以上，期间如果出现表面质量问题，质量损失较大。经过长时间摸索，从铸坯入炉开始采用匀速加热，尤其是对于红送坯料来说，避免大火烧钢，钢坯出炉后除鳞效果良好。从提高质量预判方面，一是可近距离观察除鳞后的钢坯表面，如果呈现镜面似的状态，则轧制出的钢板表面光洁；若呈现磨砂状的状态，则表面花斑较为严重。二是从精轧机轧制时观察上表面情况，如果钢板表面颜色一致则成品钢板表面较好，若钢板表面出现发白的颜色则代表成品表面差，花斑严重（图）。通过提前判断钢板成品表面质量，可及时调整加热炉炉温控制参数，大幅减少质量改判。图 钢板表面花斑 设备运行不良造成的缺陷缺陷有辊道不转或冷床辊盘、链条带来的钢板下表划伤，另外矫直机造成的压痕。在生产中，辊道因机械卡死或者掉电等原因不转，会造成钢板下表划伤，部分轧钢厂虽然采取了自动检测表面装置，但排查仍需要人工排查。一般都根据缺陷的颜色、形状、规律判断产生区域，比如划伤颜色光亮的一般都属于精整区域造成，颜色暗淡的属于轧钢区域造成。为减少链条划伤，目前新建轧钢厂冷床都采用步进式装置，可以从基本上减少链条在运动过程中造成的横向划伤。对于钢板下表划伤，有的是从头至尾的连续划伤，此种状态也是相对容易排查的缺陷，一般是辊道掉电或者机械卡死，可根据分析成因进行重点排查。对于点划状划伤是相对难排查的，此种状态需要排查精轧机及矫直机区域的所有辊道。造成点划状划伤的原因一般为在高速轧制过程中精轧机前后锥形辊道与推床磨擦形成高点，或者钢板头尾出现下扣顶到辊道形成辊道高点。轧钢厂对于轧机区辊道基本采用浊环水进行冷却，由于水质较差，冷却水管极易结垢堵塞，辊道得不到冷却，在日常连续生产过程中，经过钢板烘烤，硬度降低，从而被高速运动中的钢板头部冲击出高点。因此，日常生产过程中，不能忽视对于辊道冷却的管理，要及时对辊道冷却水管进行疏通或者更换，确保辊道冷却效果，减少不必要的停机。对于矫直机压痕，一是矫直机辊系润滑不良或者装配精度不良，造成支撑辊不转，在矫直过程中工作辊表面逐渐出现一圈粘附的铁屑，矫直时在钢板表面形成压痕带，此种情况下需进行更换矫直机辊系；二是矫直钢板时，钢板头部上翘或不能正常咬入也有可能造成矫直机工作辊表面粘附一圈铁屑，进而造成压痕，此种情况下可通过修磨受损工作辊对应位置即可消除缺陷，为减少钢板头部对于矫直机辊系的冲击，在满足轧制条件的前提下，对厚度规格 以上钢板采用偶道次轧制，减少钢板头部的翘起高度，使钢板在进入矫直机时不至于撞击矫直辊。另外适当降低钢板在自动矫直状态下的咬入速度，减少钢板对矫直辊的冲击。钢板表面发现压痕 甘 肃 冶 金 第 卷带后，首先要判断是否是设备运行问题，以便采取对应措施。对应点状的压痕，同样根据钢板缺陷位置，修磨矫直机相应工作辊的高点即可消除缺陷。对于钢板矫直过程中，部分钢厂采用不开矫直机外冷水的做法，此种方法主要是考虑钢板轧制完成到矫直机的过程中，由于高温的原因钢板表面会产生二次氧化铁皮，尤其是厚规格钢板。在矫直过程中水把氧化铁皮集聚在一起，从而造成钢板出现雨滴状凹坑。矫直机连续作业时，虽有内冷水进行矫直辊的冷却，但辊子本体温度较高，硬度降低，易被钢板顶出高点或者粘附铁屑。为此轧钢厂开始攻关矫直机带水矫直法，在热矫直过程中带水矫直相当于对矫直辊进行了淬火操作，提高了矫直机辊系的硬度。为减少带水矫直时水集聚造成的凹坑，重点从钢板終轧温度控制进行攻关，减少精轧机到矫直机时，钢板产生氧化铁皮的程度和几率。通过改善，矫直机出现点状压痕的几率至少减少 以上。收集过程中造成的缺陷钢板经过剪切、喷号后进行收集、入垛，收集合吊需使用磁吊，在吊运过程中磁吊或者吊钩都有可能造成钢板表面损伤，随着客户对于钢板质量的要求越来越高，有些钢厂采取了给吊钩带胶套或者给磁吊磁砣包铁皮的办法，实行软接触，同时在吊运钢板落垛过程中，摘、挂吊钩轻拿轻放，避免砸伤钢板，从而大大减少了对于钢板表面的损伤。热处理过程中产生表面缺陷热处理生产过程中最常见的主要是下表麻坑及划伤。下表麻坑主要是在 高温状态下，炉底辊表面硬度降低，在运行过程中被炉底辊上粘附的结瘤压出麻坑。而造成炉底辊结瘤的最根本原因是由炉内带入或产生的氧化剂与钢板发生氧化反应生成的 在辊面黏附、叠加、压实，反复积累形成。通过岩相检验分析发现，结瘤物表层主要相为粒状混合的磁铁矿和赤铁矿，其化学反应如式所示。（）其中 来自钢板下表未抛净的氧化铁皮及边部火切残留的氧化渣，来自钢板探伤过程生成的铁锈未抛丸干净或抛丸后未及时入炉在潮湿环境下生成的铁锈；主要来源于生产过程中炉头炉尾或辐射管破损带入的空气；主要来源于淬火过程倒流的冷却水。为减少结瘤的产生，一般采取加强抛丸机设备维护保养、保证料舱弹丸充足，确保抛丸质量；及时清除火切后钢板边部残渣。同时在热处理炉头炉尾加装氧气分析仪，用来实时监测炉内 含量，并通过自动注入高纯净度氮气保证炉内残氧含量。热处理生产所需的时间比较长，而且温度越高，钢板表面的氧化率越高，从而更易形成结瘤。为此，在生产中需严格控制正火、淬火温度，并适当提高钢板升温速率，缩短钢板加热时间，降低结瘤发生几率。钢板热处理下表划伤一般是由于炉底辊卡顿或速度异常引起的。要合理优化辊道速度，避免出现反向摆动和转动，减少划伤几率；同时结瘤也会造成钢板行进过程中炉底辊摆动，摆动又造成下表划伤，因此控制炉底辊结瘤产生尤其重要。结语经过以上的研究分析，发现加热温度、过程控制、收集入库、热处理等都会对钢板表面产生不同程度的影响，因此在轧钢生产过程中，为减少质量缺陷的产生，首先要提前从设备、工艺、操作方面进行优化做出应对，对钢板表面质量要有预判性，减少缺陷钢板的批量产生；同时缺陷产生后，要及时准确判断出缺陷产生原因并予以解决，使其切实满足客户要求，提高客户满意度，并以此来减少质量损失。参考文献：刘 宁高表面质量无缺陷钢