萊鋼4 300 mm寬厚板產品表面缺陷成因分析與控制

石大勇

（山鋼股份萊蕪分公司寬厚板事業部，山東 濟南271104）

1 前 言

寬厚板產品在生產、堆垛、倒運過程中，因工序設備不良、關鍵工藝參數設定不合理、操作不當等原因極易造成鋼板表面缺陷。隨著國內中厚板市場逐漸飽和，越來越多的寬厚板生產企業開始重視鋼板表面質量，以此提高市場競爭力。通過對萊鋼4 300 ㎜產線表面缺陷進行長期跟蹤與統計，發現少部分表面缺陷無法避免，其他缺陷可通過加強控制、規劃合理流程、合理設定參數等措施，減少缺陷鋼板的產生，以達到減少返工作業、降低產品質量成本損失的目的。

2 工藝流程簡介

萊鋼4 300 mm寬厚板生產線，整條生產線的軋機及控制系統等關鍵設備和技術均從西門子—奧鋼聯引進，設備配置齊全，整體設備和技術達到國際領先水平。主要品種有低合金結構鋼、船舶及海洋工程用鋼、壓力容器用鋼、工程機械用鋼、建筑結構用鋼、管線鋼、耐磨鋼等。主要生產流程為：連鑄坯→加熱→預除磷→粗軋→精軋→ACC→預矯直→熱矯直→冷床→切頭剪→UST 探傷→雙邊剪→定尺剪→冷標識→下線堆垛→入庫發貨。

3 常見缺陷分析及控制

3.1 表面裂紋

因鑄坯表層區域存在缺陷，經軋制后在鋼板表面形成的一條或多條長短不一、寬窄不等、深淺不同、形狀各異的條形縫隙或裂縫。裂紋根據缺陷所處鋼板位置分布情況，大致可分為邊部裂紋、板面裂紋、端部裂紋、上/下表面裂紋等。根據裂紋缺陷形態，大致可分為縱向裂紋、橫裂紋、星狀裂紋、山峰狀裂紋、蜂窩狀裂紋等。

形成原因：主要是鑄坯表層存在缺陷，導致鋼坯軋后在鋼板表面形成縫隙缺陷［1］。

預防措施：連鑄生產時要合理控制鋼坯澆注溫度和拉速，做好連鑄機結晶器、扇形段、配水等關鍵環節的管控，對連鑄頭尾坯及時進行火焰清理。軋制工序加強原料接收管理。

處理方法：對鋼板表面較淺且面積較小的裂紋進行修磨處理；裂紋較深或面積較大時需做切除處理；裂紋缺陷位于鋼板寬度方向位置呈通條或通板裂紋缺陷時，需做判廢處理。

3.2 表面夾雜

鋼板本體內嵌入或壓入非本體異物的統稱，分非金屬夾雜和金屬夾雜兩大類，常見表面夾雜缺陷有“點狀”夾雜和“塊狀”夾雜等。

形成原因：主要是鑄坯表層存在夾雜物缺陷，導致鋼坯軋后在鋼板表面形成點狀或片狀嵌入式缺陷。

預防措施：檢修前連鑄停澆前最后幾支鑄坯，必須下線及時進行火焰清理；檢修后重新生成連鑄開澆前幾支鑄坯，必須下線及時進行火焰清理，防止因除渣不徹底、設備附著金屬異物等缺陷問題嵌入鑄坯表面，缺陷鑄坯經軋制后形成夾雜缺陷。

處理方法：夾雜缺陷為嵌入式缺陷，缺陷深入鋼板基體深度遠大于日常鋼板軋制公差范圍，出現此類缺陷時：如果缺陷位置較為聚集，可以做局部切除處理；如果缺陷分布較為彌散，位置不一，呈通板分布，需做判廢處理。

3.3 表面結疤

在鋼板表面呈現為舌狀、塊狀或魚鱗狀壓入或翹起的金屬片。一種是與鋼的本體相聯結，并折合到表面上不易脫落；另一種與鋼的本體無聯結，但粘合到表面，易于脫落。

形成原因：鑄坯端部采用火焰切割分段時，因熔渣未完全去除，切割熔渣附著于鑄坯上下表面端部位置，經軋制后，熔渣在鋼板表面頭尾位置形成舌狀或魚鱗狀薄片壓入缺陷。

預防措施：提高切割渣切除設備精度及運行可靠性，杜絕切割過程晃動，減少割渣飛濺問題；在鑄坯分段出口輥道位置，增加鑄坯在線表面質量監控系統，對鑄坯切割渣去除情況進行逐支檢查。增加鑄坯在線清理裝置，采用火焰清理槍及時對未去除干凈的鑄坯進行二次清理。規范和提高人工檢查頻次，及時有效地填補表檢等設備盲區，對存在表面結疤起皮缺陷的鋼板，安排下線劃線切割，確保表面缺陷全部切除。

處理方法：結疤缺陷為壓入式缺陷，缺陷深入鋼板基體深度一般大于日常鋼板軋制保留公差范圍，出現此類缺陷時，鋼板未分段切割前可通過人工劃線定位后切割去除，個別深度較淺缺陷可通過修磨處理完成處置。

3.4 表面輥印

由于軋機工作輥或矯直輥上粘附有較厚的氧化鐵皮、其他外來金屬附著物，以及生產過程被撞傷、輥面掉肉、輥面裂紋等，鋼板經軋制或矯直時，在鋼板表面壓出周期性痕跡，主要特點為存在明顯的周期性，周期性一般為對應輥徑周長。

形成原因：輥印形成主要是軋輥輥面、矯直輥面、輥道輥面、雙切邊剪夾送輥等輥式設備表面不光滑，生產過程中在鋼板表面留下的周期性痕跡；個別分散或獨立的壓痕主要為生產過程中異物掉落軋材表面，經軋制、矯直后形成的點狀或者塊狀凹陷。

預防措施：提高軋制鋼板頭尾上翹或下扣控制精度，減少軋制、矯直過程中鋼板對輥面的撞擊；加強鋼板運輸輥道的檢查和維護力度，對硬度不足、圓度超標、嚴重掉肉的輥道進行打磨或更換處理；設備維護檢修時，禁止在運輸輥道上亂點亂焊，輥道上方螺栓、焊接件等緊固件必須牢固，防止生產過程中出現脫落；在生產線關鍵位置增加質量檢查關口，采用如表面檢測儀、直照燈光等非接觸式輔助檢測設備完成鋼板全方位檢查，對發現的周期性缺陷問題及時完成處置。同時，規范和提高人工檢查頻次，及時有效地填補表檢等設備盲區，提高鋼板表面規律性缺陷檢出率。

處理方法：缺陷可分為凸起狀缺陷和凹陷狀缺陷。凸起狀缺陷明顯高于鋼板基體，缺陷經修磨后不會出現厚度不合等問題，因此凸起的點狀缺陷可通過修磨處理完成處置；凹陷狀缺陷需使用探針測量凹陷深度，凹陷超出公差范圍則需做改尺或判廢處理。如果輥印缺陷僅在鋼板表面存在陰影痕跡，缺陷無明顯凹凸感，可根據實際情況給予放行或供需方協商接收。

3.5 表面劃傷

鋼材在軋制、矯直和輸送的過程中，被設備、工具刮出的單條或多條溝痕狀表面缺陷。

形成原因：生產過程運輸輥道導梳存在凸起、堵轉，步進式冷床兩側不同步，冷床托架存在凸起，鋼板吊裝時起吊不平穩，上下疊放鋼板之間存在邊部凸臺等，均能對鋼板表面造成劃傷缺陷。劃傷缺陷是鋼板生產中較為常見的一種表面缺陷，大部分劃傷缺陷較淺。

預防措施：熱軋區域輸送輥道導梳水冷系統要運行完好，防止因缺水過熱造成導梳膨脹凸起或劃傷輥道；加強鋼板運輸輥道、步進式冷床的檢查和維護力度，對出現堵轉、不同步的輥道及時做好更換處理；在生產線關鍵位置增加質量檢查關口，采用如表面檢測儀、直照燈光等非接觸式輔助檢測設備，完成鋼板全方位檢查，對發現的劃傷性缺陷問題及時停機排查并完成處置。

處理方法：根據生產經驗，生產過程中出現的劃傷缺陷一般深度都較淺，缺陷經修磨后缺陷可正常消除，因此凸起的點狀缺陷可通過修磨處理完成處置；如果劃傷缺陷較深，經探針測量超出鋼板厚度判定標準時，需要做改尺處理，劃傷位置較大深度較深時，需要做判廢處理。

3.6 表面氧化鐵皮壓入、花斑

鋼板表面氧化鐵皮主要分為一次氧化鐵皮和二次氧化鐵皮。一次氧化鐵皮多為灰色Fe3O4；二次氧化鐵皮多為灰色FeO 及紅色Fe2O3組成，在軋制過程中氧化鐵皮壓入鋼板表面，呈現紅褐色條狀、塊狀、斑點狀氧化鐵皮，經拋丸后鋼板表面可見一定深度壓痕［2］。

形成原因：鑄坯加熱過程中形成較厚的氧化鐵皮，鋼板經除鱗后爐生氧化鐵皮無法完全去除，鋼板經軋制后在鋼板表面形成片狀氧化鐵皮壓入缺陷；控制軋制過程中間坯溫度過高或者待溫時間過長，中間坯表面會生成次生氧化鐵皮，精軋階段軋制時，該部分次生氧化鐵無法完成去除，鋼板經軋制后在鋼板表面形成片狀氧化鐵皮壓入缺陷。

預防措施：細化加熱工藝操作要點，分規格、分牌號、分坯型，詳細制定加熱一段、二段、均熱段加熱參數，嚴格控制鋼坯加熱過程中爐生氧化鐵皮的生成；定期對預除鱗、粗除鱗、精除鱗進行除鱗打擊測試，對比每次測試效果，及時發現除鱗系統中存在的故障問題，保證生產過程中鋼板表面除鱗全覆蓋。

處理方法：根據生產經驗，生產過程中出現的氧化鐵皮壓入缺陷一般深度都較淺，如用戶無特殊說明或者要求，一般不用處理；如果氧化鐵皮壓入缺陷較深，經探針測量超出鋼板厚度判定標準時，需要做改尺處理，面積較大時做判廢處理。

3.7 表面麻坑

在鋼板表面形成局部的或連續的成片粗糙面，分布著大小不一、形狀各異的鐵氧化物，脫落后呈現出深淺不同、形狀各異的凹坑或凹痕。

形成原因：軋制過程中鋼板運輸輥道上方存在氧化物聚集物等散狀異物，因震動、剝落等原因，異物掉落至鋼板表面，經軋制或矯直后，散狀異物在鋼板表面形成彌散狀凹坑或粗糙面；鋼板軋制過程中冷卻水滴落到鋼板表面，水將鋼板表面的粉狀次生氧化鐵皮聚集成堆，經矯直后聚集的氧化鐵皮壓入鋼板表面形成粗糙面或者凹坑。

預防措施：檢修時，對工藝通道等關鍵區域設備表面附著的氧化鐵皮進行人工清掃，并用水沖洗，保證工藝干凈，運輸輥道上方無附著物；定期對上軋輥冷卻水密封情況進行維護，保證生產過程中無漏水等現象。

處理方法：麻坑缺陷彌散分布于鋼板表面，并形成凹陷，屬于較為嚴重的一種表面缺陷，局部麻坑需要做改尺處理，滿面麻坑做判廢處理。

4 結 語

針對以上幾種常見表面缺陷，采取相應控制措施后，萊鋼每月因表面缺陷脫合同重量占入庫量比例控制在0.1%以內，產品獲得了造船廠等高表面要求用戶的認可，增強了市場核心競爭力。