中厚鋼板生產中防范缺陷產生的工藝措施

宋增強，楊春衛

（北京首鋼股份有限公司，北京 100043）

在新時代發展的大背景下，社會競爭變得越來越激烈，對于中厚鋼板來說，只有質量滿足了相關標準規范之后，才能受到廣大群眾的青睞，從而更好的在市場中保持穩定發展狀態。這里提到的表面質量，主要針對的是中厚鋼板外觀，需要重點檢驗外觀表面是否光潔、有沒有缺陷存在等，若是有缺陷問題存在，那么不僅會破壞鋼板的美觀性，甚至還會影響到其各項性能作用，由此觀之，加強對中厚鋼板生產質量的有效管控就顯得很有必要。

1 中厚鋼板生產中需要防范的缺陷

實際上來說，在中厚鋼板表面上存在問題，很多情況下都是因為坯料本身或者是后續生產過程中操作不夠規范而引發的，通過大量的實踐發現，中厚板生產中主要有以下幾個類型的缺陷問題。

1.1 板坯方面

若是在板坯方面存在嚴重的質量問題，那么就很有可能會在鋼板表面出現夾雜、結疤抑或是裂紋等現象，而且裂紋情況還可能展現出不一樣的方向和形狀。這些問題產生的原因主要是由于沒有在實際入爐之前將板坯清理干凈，這樣通過加熱和軋制作用后就很容易在鋼板表面形成裂紋、折疊等缺陷。而所謂的結疤，指的是在鋼板表面會出現不同大小突起的金屬，出現此類問題的原因是在板坯進行熱處理的過程中，沒有去除干凈相應的毛刺[1]。最后的夾雜問題，是指將一些非本體異物壓入到鋼板中，主要包括有非金屬性夾雜和金屬性夾雜兩種，其中，前者形成的原因主要是由于在煉鋼時加入了很多脫氧劑，很容易產生大量異物，再加上沒有及時處理，最終被留在了鋼坯表面上，再經過后續的軋制操作，從而出現了夾雜缺陷問題。

1.2 氧化鐵皮壓入所引發的缺陷

在中厚鋼板的表面，存在氧化鐵皮被強制壓入的缺陷，這主要是因為在生產鋼坯的過程中，沒有將產生的一次與二次型氧化鐵皮清理干凈。而鋼板表面出現麻點，表現為凹坑或者是平整度不高的粗糙面，在不同生成條件下，會有不同的分布形態和形式。

1.3 設備表面清理不夠徹底

若是在完成設備檢修之后，沒有及時做好相應的清理工作，就會在后續的軋制中有異物落到鋼板面上，從而導致異物壓入。與此同時，火切之后的鋼板中，如果不及時徹底清除火切瘤，抑或是在電磁吊上存在異物，那么實際在進行堆垛時就會使得鋼板表面出現壓痕問題[2]。

1.4 設備功能不具備足夠的精度

由于設備功能的精度不足，很有可能會引發網紋或者劃傷等缺陷。其中，網紋主要指的是在鋼板表面會出現一些凸狀紋路，實際分布呈現出周期性特點，這種缺陷的產生很多時候都是因為軋輥上有熱裂紋的存在。在具體軋制時，工作輥中冷卻水量不夠大，且沒有按照周期實行更換，再加上軋制操作中出現壓鋼情況，這些都會在一定程度上在工作輥的表面上形成裂紋現象，進而發展成板面網紋問題。而劃傷是指在運輸鋼板的過程中，受到運輸鏈、輥道抑或是其余設備的影響，最終造成有一定深度的刮傷缺陷。

2 中厚鋼板生產中防范缺陷產生的工藝措施

要想有效防范中厚板表面上出現的缺陷問題，首先就要提高原始板坯的質量，盡可能確保待軋板坯中沒有缺陷存在，這樣能夠減少裂紋、結疤以及夾雜等缺陷出現的概率；其次，要抑制在加熱與軋制中產生氧化鐵皮，避免出現嚴重的氧化鐵皮壓入或麻點等缺陷；最后，對于生產過程中形成的各種問題，需要及時發現并做好相應處理，防止缺陷的重復出現。

2.1 合理設置板坯表面質量檢測系統

要想讓原始板坯表面的質量得到有效保障，就需要在正式入爐之前做好相應的檢測工作，及時發現板坯中存在的缺陷，而為了提高工作的質量和效率，可以在輥道區域中設置合理的質量檢測系統，這樣不僅能夠及時找到板坯中存在的缺陷，還能有針對性的清理缺陷部位，確保入爐板坯的質量滿足各項標準規范[3]。

所謂的板坯質量檢測系統，主要是在機器視覺的基礎上，使用模塊化方式設計而成的一種結構，根據CCD 攝像的原理，可以將光源所產生的光照到生產線上正在運行中的鋼板表面，借助CCD 攝像機將鋼板反射回來的光線收集起來，并將反射光強度轉換成灰度圖像形式。因為鋼板表面上無缺陷和有缺陷位置會對光反射性質產生影響，例如，斑痕、夾雜或者是氧化鐵皮等有色缺陷會吸收較多的光，使得反射光線強度比無缺陷表面的弱；裂紋、麻點或者是劃傷等三維缺陷會讓入射光出現散射情況，導致反射光強較弱，所以能夠通過灰度圖像來檢測鋼板上是否有缺陷存在，并準確定位缺陷位置，便于及時進行處理。

2.2 有效控制加熱過程

在加熱爐中對坯料進行加熱的過程中，若是不展開合理控制，那么很有可能會導致嚴重的氧化情況，不僅加大了金屬的耗費量，還會在完成軋制操作后出現麻點缺陷，更有甚者會壓入一些氧化鐵皮雜質，給鋼板表面質量帶來不利影響。眾所周知，空燃比、加熱時間與溫度等因素會影響到坯料氧化的效果，當空燃比較高、加熱時間長、溫度高時，就會讓氧化鐵皮變得既厚又粘稠，很難清除干凈，在軋制作用下會壓入很多氧化鐵皮，由此觀之，有效控制加熱環節中的各項影響因素就顯得很有必要[4]。

為了能夠更加精準的對爐溫進行控制，可以合理掌控每個燒嘴燃燒的時間，確保其在最恰當的狀況下工作，讓爐內溫度保持均勻，這樣就實現了爐溫的有效控制，并且即便是工況波動時，也能讓爐溫得到高精度的控制。與此同時，可以構建燃燒管控模型，將坯料加熱時間控制在合理范圍內。除此之外，要依據燃氣實際的熱值波動來調整爐內氣氛和空燃比，盡可能減少爐內的氧氣量，一般而言，空燃比都不會超過2：l。

2.3 增強除鱗打擊力

在加熱坯料時，會在表面上形成一行比較厚的氧化鐵皮，不僅量很多，而且有著很強的附著力，難以去除，這種情況下，就需要借助粗除鱗系統來進行清除。經過粗除磷之后的板坯結構在軋制過程中，因為會與空氣、水等物質接觸，很容易產生稍薄的二次型氧化鐵皮，比起一次型鐵皮要容易清除很多，大多數情況下都借助除鱗集管來完成相關工作。要想將氧化鐵皮清除徹底，高壓水所具備的打擊力能夠產生重要影響。對于高壓水的打擊力而言，主要和噴射距離、流量以及射流壓力等息息相關。

打擊力與射流壓力平方根呈正相關，所以，在除鱗系統本身壓力允許的情況下，可以通過適當加大射流壓力來讓除磷效果得到增強。板坯粗除鱗系統使用30MPa 的壓力時，能夠將高合金鋼上附著的高黏性鐵皮去除，而針對普通品種來說，系統壓力達到25MPa 就已經能夠滿足處理要求。所以，可以將這兩種壓力的系統組合起來，根據實際除磷需求來切換系統，這樣不僅提高了各項設備使用的壽命，還有效減少了能耗與資金投入[5]。

打擊力與射流流量呈反相關，可以通過改變噴嘴孔徑來調整流量，當射流壓力符合鱗片碎裂條件時，適當加大射流流量能夠讓打擊力得到提高，并增強射流沖刷的能力。然而，因為流量的增大，會讓鋼坯表面上的溫降增加，一般來說都要將溫降控制在20℃之內。所以，在進行除鱗集管的設計過程中，需要與溫降影響、噴嘴選型與布置等因素有機結合起來，通過綜合考慮來合理設定射流流量。

打擊力和噴射距離平方值呈反相關，所謂的噴射距離，指的是噴嘴出口與鋼坯表面之間的垂直距離，粗除鱗系統將距離從150mm 降低到100mm 時，能夠增加125%左右的打擊力。然而，噴射距離縮短，會減小噴射的寬度，增加噴嘴的數量，現如今，粗除鱗系統最高的打擊力大約是0.85N/mmz，而通過對射流壓力、流量以及噴射距離的優化，讓打擊力能夠上升到1.7N/mmz。

2.4 合理設置冷卻系統

若是使用TMCP工藝進行中厚板的生產，那么就需要確保中間坯的待溫效果。其中，所需的待溫時間基本都在5min～10min之間，對于那些厚度比100mm 大的中間坯結構而言，需要花費30min 以上，因為中間坯溫度能夠達到800℃～1000℃，這種情況下鋼板的表面會持續氧化，并且隨著待溫時間的延長而加重氧化程度，同時形成更厚的二次鐵皮，增大了除鱗集管工作的難度，提高了壓入氧化鐵皮等缺陷出現的概率。

為了盡可能防止在中間坯上產生氧化鐵皮，可以在相應的待溫輥道上建立冷卻系統，這樣能夠對中間坯實施噴水冷卻操作，并通過合理控制冷卻時間與水量，在不破壞中間坯性能的基礎上，提高其冷卻的速度。在中間冷作系統的作用下，能夠有效減少其待溫的時間，降低鋼板被氧化的幾率；除此之外，在中間冷卻過程中，會產生一定的氣霧，能夠起到隔絕空氣的效果，從而有效抑制二次鐵皮的形成[6]。

2.5 科學設置矯直前的除磷系統

在完成鋼板的軋制之后，在表面上可能仍然存在未去除干凈的氧化鐵皮，或者是受到高溫影響而重新出現細小的鐵皮，尤其是那些比較厚的鋼板上，因為軋制的次數相對少，而終軋的溫度較高，這種情況下更加容易形成氧化鐵皮，如果直接將其送入預矯直機中，那么很容易就會使得在中厚板表面上壓入鐵皮，不僅會影響到鋼板的質量，還會在一定程度上縮減矯直輥使用的壽命。

要想盡可能將矯直前相關軋件上的鐵皮去除掉，可以在矯直機入口位置安裝除鱗系統，該系統具備壓力小、流量小的特征，既可以將那些比較細小的鐵皮清除掉，又不會在除磷工作中讓鋼板產生較大溫降，從而讓矯直效果得到有效增強。對于此系統而言，其壓力只要比16Mpa 高就能符合除磷要求。

2.6 合理設置鋼板表面質量檢測系統

中厚板在實際的生產過程中，為了能夠及時而準確的將各類質量缺陷找出來，特別是因為有外來物黏附在設備表面上，使得表面出現壓傷、裂紋等不能用手段處理的缺陷，需要在鋼板質量檢測系統的作用下，避免重復產生缺陷問題。可以將該系統建設在冷床之前抑或是定尺剪切之后，這樣就能合理檢測母板以及成品鋼板，盡可能保證每塊板上存在的缺陷都能被及時發現。與此同時，若是系統檢測到有嚴重程度較高或者是周期性的問題時，就會發出警報提醒相關人員，讓他們能夠依據缺陷種類和特點進行有效處理，例如，表面出現麻點、有鐵皮壓入等，要及時對生產工藝進行調整。除此之外，若是檢測到表面有壓傷缺陷出現，就要做好表面的清潔工作；出現網紋或劃傷情況時，要開展換輥抑或是檢修組織設備，避免重復產生各種缺陷。

3 結語

綜上所述，在進行中厚板的生產過程中，為了盡可能降低鋼板表面出現質量缺陷問題的概率，就需要對整個生產環節展開科學的管理與控制，防止那些不必要的問題產生，給鋼板表面的質量帶來嚴重影響，降低材料形成率。這種情況下，就需要采取有效措施，例如，設置合理的質量檢測系統、準確控制加熱爐工作過程、增強除鱗效果等，不僅能夠讓鋼板表面的質量得到保障，還能起到節省成本投入的作用，進而在很大程度上推動整個社會經濟的健康發展。