焊線鋼軋制工序常見表面缺陷的原因分析及控制

張 奇

（首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠，山西 長治 046031）

隨著國內品種鋼所占比重越來越大，下游工業對表面質量的要求也越來越高，首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠（以下簡稱長鋼）必須不斷提高產品質量，才能得到用戶的認可、獲得更大的市場份額。劃痕、結疤是線材盤條最常見的表面缺陷。若盤條線材表面存在劃痕、結疤缺陷，在下游加工工序的拉拔過程中，易造成鋼絲表面缺陷或缺陷部位發生斷裂；對于需要淬火熱處理的鋼絲，缺陷部位則容易形成集中應力，導致淬火后斷裂。若盤條出現劃痕、結疤時，在不能通過修磨、修剪等手段完全清除的情況下，只能判為廢品。因此，劃痕、結疤是線材生產中需要重點控制的缺陷。

1 下游加工后焊絲表面缺陷及原因

在通過拉拔、鍍銅后制成焊絲的下游加工過程中，經常出現的兩種缺陷為拉毛現象表面缺陷和表面毛刺缺陷。

1.1 拉毛現象表面缺陷

拉毛現象表面缺陷焊絲的金相分析及電鏡照片如圖1所示。

由圖1可知，焊絲的表面缺陷應該在鍍銅工序之前就已經存在，在鍍銅后或者纏繞包裝的過程中，缺陷部分位置掉落或翻起，成為目前狀態。從缺陷形態看，該缺陷類似于表面翹皮、無規則凹坑，或在軋制過程折疊并經過拉拔后產生的缺陷。

1.2 表面毛刺缺陷

表面毛刺缺陷圖片如圖2所示，缺陷盤條和焊絲的金相照片如下頁圖3、下頁圖4所示，盤條和焊絲能譜分析圖如下頁圖5、圖6所示。

圖2 盤條表面缺陷

圖3 盤條缺陷金相照片

圖4 焊絲缺陷金相照片

由下頁圖5、圖6的盤條和焊絲能譜檢測分析結果可知，在缺陷處都發現了含有保護渣成分的外來物，確認在煉鋼生產澆鑄時存在結晶器卷渣現象。因此，卷渣是造成這批產品出現缺陷的原因。

圖5 缺陷盤條試樣的能譜分析

圖6 缺陷焊絲試樣的能譜分析

2 軋制工序劃痕、結疤的類型及產生的原因

表面質量缺陷的特征不同，其產生的原因也不同：既有軋制工序造成的，也有坯料原始缺陷造成的。焊線鋼生產過程中通常見到的結疤主要有條形劃痕、塊狀結疤、翹皮狀凹坑等幾種類型。

2.1 條形劃痕

條狀劃痕一般在成品表面呈現寬度不規則、深度為0.5 mm左右的缺陷形貌（見圖7），有尾部劃痕和整體存在劃痕兩種形式。尾部劃痕主要形成原因：吐絲機轉速與成品速度不匹配、夾送輥不夾尾或夾持不住等，使得甩尾現象嚴重，尾部出吐絲管后與土絲盤摩擦形成。整體存在條狀劃痕的原因：在集卷下落過程中，與集卷筒、鼻錐摩擦形成。

圖7 盤條表面劃痕

2.2 塊狀無規則凹坑

成品料整體出現不規則的凹痕（見圖8），嚴重影響表面質量。主要形成原因：坯料自身攜帶有夾雜、表層縮孔，在軋制過程中并無法消除類似缺陷。

圖8 塊狀無規則凹坑

2.3 翹皮狀結疤

該缺陷為片狀翹皮，黏附在盤條表面，面積稍大（一般大于1 cm2），翹起或緊貼于盤條表面，其中一側與基體相連，如圖9所示，部分擦拭可脫落，有時要用力才能撕脫，留下片狀凹坑。主要形成原因：坯料表面清理不良（由于單支軋制時間較長，造成駐爐時間長，表面氧化鐵皮較多，高壓水除鱗不徹底）；軋制過程中冷卻水控制不當，軋件表面局部激冷（高壓穿水與中壓穿水流量分配不均），產生表面層裂。

圖9 翹皮狀結疤

2.4 軋槽表面掉塊

軋槽表面掉塊后，在軋件上造成凸塊，被后續軋機壓入軋件表面所致，此種結疤缺陷通常呈周期性分布。在軋制過程若料型控制不佳，耳子會產生折疊或微裂紋，進一步延伸而形成結疤；軋件在軋制過程中由于導衛對中不佳、料型控制不佳等會發生拉絲、劃傷，這也是形成表面缺陷的一個原因。

3 防止結疤產生的措施

3.1 坯料自身缺陷造成結疤的預防措施

1）連鑄工序在生產過程中，嚴格執行操作要點，拉速不得隨意調節，減少因頻繁調節拉速引起的結晶器鋼水液面波動，從而減少卷渣。

2）連鑄生產過程中若發生套眼、大包長水口翻鋼、拉速大幅波動等異常情況，要將對應鑄坯切割挑出，避免流入下道工序。

3）做好鋼坯入爐前的檢驗，檢驗人員需把肉眼可見的，有翹皮、結疤、耳子、裂縫、夾雜、縮孔等缺陷的坯料剔除，禁止入爐。

3.2 軋制過程形成劃痕、結疤的預防措施

1）合理組織生產，減少鋼坯駐爐時間，減少坯料表面氧化鐵皮；調整加熱制度，保證坯料加熱溫度的均勻性，若坯料局部過熱，坯料溫度不均勻，會造成晶粒粗大、晶間結合力下降、塑性降低，在軋制過程中很容易產生裂紋；軋制前，提前對設備進行調試及維護，高壓水除鱗壓力保證≥18 MPa。

2）確保軋制中心線對中。利用長時間檢修時間，測量、校正整條產線的軋制中心線；在平時生產時，確保進出口導衛、跑槽、空過管等安裝對中；并在生產過程中做到勤卡量、勤調整，可以有效地控制盤條由于軋制原因造成的結疤缺陷。

3）更換焊線前，繼續用普碳鋼進行調試，檢查粗中軋實料尺寸，不能出現過充滿現象，并保證進預精軋及精軋前的實料尺寸。

4）調整中壓穿水和高壓穿水流量壓力。冬季只開中壓冷卻水壓力0.6～0.93 MPa，壓縮空氣壓力為0.4～0.6 MPa，中壓穿水水溫控制在35℃以下；夏季加開高壓穿水壓力1.0～1.3 MPa，流量為150 m3/h，防止軋件表面局部激冷，產生表面層裂。

5）調整吐絲機與成品速度、夾送輥的速度匹配，防止甩尾產生的劃痕；對散冷輥道、集卷系統、PF線、打包、堆垛等進行檢查，清理尖銳、凸起等容易發生劃痕的部位，保證與成品料接觸部位光滑、圓潤。

4 效果驗證

4.1 2020年焊線鋼合格率指標情況（表1）

表1 2020年焊線鋼合格率指標情況

4.2 下游用戶使用情況

2018年生產焊線制成焊絲，出現過拉毛現象表面缺陷。

2019年3月份生產的那批線材制絲后又出現了表面毛刺現象，廢棄了3 t左右線材。

2020年7月、11月份生產焊線雖有部分盤條w（N）監測達到70×10-6以上，但目前未出現拉毛、或毛刺現象。

5 結語

根據不同種類的缺陷原因，制定相應的改進控制措施，并對相關缺陷實施控制措施后，焊線鋼合格率提升到了99.17%，且出現拉毛、毛刺的現象大幅度下降，有效降低了殘次品的產生量，提高了品種鋼技術經濟指標，從而降低了生產成本以及經濟效益的損失。