熱軋板材常見質(zhì)量缺陷的控制探究

劉旭東

（山鋼股份萊蕪分公司銀山型鋼板帶廠，山東 濟(jì)南 271104）

熱軋板材在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用廣泛，已基本取代以往較為傳統(tǒng)的冷軋板材。近幾年，熱軋板材逐漸成為了各類領(lǐng)域中的首選材料，由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著更高要求，熱軋板材在投入市場(chǎng)后，社會(huì)大眾也開始對(duì)板材質(zhì)量提出了高要求。因此，這就需要相關(guān)人員在進(jìn)行熱軋板材制造時(shí)，以板材制造質(zhì)量為基礎(chǔ)，以保證板材性能為目標(biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的很多因素都可能對(duì)板材質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致熱軋板材無法滿足社會(huì)大眾的質(zhì)量要求，因此，在使用熱軋板材之前，應(yīng)對(duì)其常見質(zhì)量缺陷進(jìn)行重點(diǎn)探析。

1 熱軋板材的基礎(chǔ)概念

熱軋薄板是指軋件經(jīng)過高溫加熱后，其溫度變形抗力小，可以直接實(shí)現(xiàn)大的溫度變形。鋼板的整體厚度比較小，對(duì)尺寸和精度的要求都比較低，不容易出現(xiàn)大變形狀況，對(duì)控制器有一定要求。此外，熱軋板材對(duì)于機(jī)械組織溫度也有特殊要求，但一般通過精確控制精軋的開軋帶卷溫度、終軋帶卷溫度和控制卷取帶軋溫度，即可精確控制各種帶軋型鋼的整體微觀機(jī)械組織和整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能。熱軋新型板材之所以擁有較為寬闊的國(guó)際應(yīng)用市場(chǎng)前景，主要因其具備以下幾點(diǎn)性能：優(yōu)質(zhì)熱軋薄板具有硬度低、易加工、伸長(zhǎng)率和性能好等特點(diǎn)；中厚熱軋板體強(qiáng)度相對(duì)較低，表面質(zhì)量容易氧化，光潔度低，熱塑性好；對(duì)于熱軋鍛造鋼板，其機(jī)械穩(wěn)定性能雖遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及冷加工所得板材，但也是僅次于冷軋鍛造的熱加工板材，有較好的機(jī)械韌性和延展性。

2 熱軋板材常見的質(zhì)量缺陷

2.1 裂紋質(zhì)量缺陷

裂紋包括點(diǎn)狀縱向直線裂紋、點(diǎn)狀縱向裂紋以及各種水平直線星形縱向裂紋。腐蝕裂紋具有尖銳的根部，具有一定的腐蝕深度，并與鋼材垂直。根部裂紋周圍存在嚴(yán)重的氧脫碳、腐蝕裂紋等非金屬夾雜物。裂紋主要是由于殼體厚度不均勻造成了大量拉應(yīng)力的積累，或由于原料殼體內(nèi)外溫差小而產(chǎn)生了最大熱應(yīng)力。其具體形貌如圖1 所示。

圖1 熱軋板材裂紋示意圖

2.2 麻點(diǎn)質(zhì)量缺陷

點(diǎn)蝕磨削后，熱軋鋼板坯表面局部呈現(xiàn)不均勻粗糙表面，也稱為磨削點(diǎn)蝕。一般情況下，軋輥被連續(xù)研磨成碎片，其部分或整個(gè)周期的磨損分布主要是由于軋輥涂層質(zhì)量差、涂層硬度大、冷硬化損失、軋輥涂層不均勻磨損、之前完成的孔或軋制成品的孔槽磨損、腐蝕或粘附破碎的氧化鐵黑所致，由于氧化嚴(yán)重，軋制時(shí)將鐵板直接壓入板坯表面，鐵板脫落后會(huì)形成小的圓形凹坑。熱軋板材麻點(diǎn)缺陷如圖2 所示。

圖2 熱軋板材麻點(diǎn)示意圖

2.3 夾雜質(zhì)量缺陷

由于連鑄過程的特殊性，夾雜是連鑄坯的主要缺陷之一（目前熱軋板皆使用連鑄坯，鑄錠已經(jīng)被淘汰）。從組成上看，渣包體有兩種類型：一種是硅酸錳夾渣，通常這類的顆粒大，進(jìn)入坯體的深度較淺；另類是氧化鋁嵌渣，顆粒小而分散，潛深約在10 mm之內(nèi)。在保護(hù)鑄造情況下，夾渣主要是指鋼液中含有的未熔化的渣粉或漂浮的夾雜物。在對(duì)熱軋板進(jìn)行保護(hù)時(shí)，夾雜產(chǎn)生的根本原因是結(jié)晶器液位不穩(wěn)定。因此，噴嘴插入深度不當(dāng)，拉拔速度突然變化，都會(huì)引起結(jié)晶器液面波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致夾雜。從夾雜物的組成來看，有未熔化的粉狀渣、浮渣、未被液渣吸收的夾雜物以及被吸收溶解的高黏度渣。

2.4 折疊質(zhì)量缺陷

折疊質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因主要有：整個(gè)導(dǎo)衛(wèi)和板坯的邊緣加工不良或者加工設(shè)備嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致邊緣不圓滑，導(dǎo)衛(wèi)和板坯在裝置整體結(jié)構(gòu)上的安裝、調(diào)整不當(dāng)，對(duì)整個(gè)導(dǎo)衛(wèi)板軋件所承受的摩擦壓力過大，從而使軋件易受熱而引起變形滑塊嚴(yán)重刮傷；導(dǎo)衛(wèi)板或者小型多孔型板上帶有大量黏附物的硬質(zhì)氧化鐵皮，易受熱引起變形滑塊嚴(yán)重劃傷；熱軋輥等加工區(qū)的整個(gè)導(dǎo)衛(wèi)爐在地板、輥道、冷軋輥等機(jī)床上都安裝有大量移送裝置，且加工設(shè)備之間存在尖角，軋件坯在平行方向通過時(shí)易被變形滑塊嚴(yán)重劃傷；大容量燃燒煤氣中的硫化物含量高，滑塊易受熱產(chǎn)生變形結(jié)瘤，造成整個(gè)導(dǎo)衛(wèi)爐和板坯裝置整體結(jié)構(gòu)表面嚴(yán)重磨損產(chǎn)生折疊、劃傷。

2.5 氧化質(zhì)量缺陷

熱軋板材厚度、涂層板厚度與涂料組成涂層板坯的主要化學(xué)成分、溫度和被高溫氧化后的持續(xù)時(shí)間及其長(zhǎng)度等有關(guān)。由二次氧化脫硫劑和氧化鐵皮鍍層腐蝕反應(yīng)引起的鍛造鑄鋼板件表面鍍層腐蝕及其缺陷，在高溫加熱后或終軋后的鑄造型鋼板上會(huì)逐漸發(fā)展成腐蝕區(qū)域，如輕微或鋸齒狀的圓形白色塊滴、波浪狀的白色圖案、光滑的圓形白色塊滴和流線型的白色結(jié)晶顆粒，亦或光滑的白色塊污漬和斑點(diǎn)。

3 熱軋板材缺陷的控制途徑

3.1 裂紋控制途徑

預(yù)防連鑄工藝裂紋的三種有效控制途徑如下：

1）不斷提高連鑄的鋼坯冶金工藝質(zhì)量，改善連鑄鋼坯的加工表面質(zhì)量，嚴(yán)格把控質(zhì)量檢驗(yàn)，對(duì)于不合格的各種連鑄坯不允許投入生產(chǎn)。

2）嚴(yán)格控制溫度，用于鑄鋼加熱。

3）建立和完善軋制冷卻系統(tǒng)，防止軋制冷卻不均勻，采用合理的溫度、冷卻道次。

4）對(duì)軋制后溫度進(jìn)行合理控制及冷卻，使鑄鋼軋件內(nèi)部冷卻均勻。

3.2 麻點(diǎn)控制途徑

由于麻點(diǎn)缺陷可能產(chǎn)生的原因較為多樣，預(yù)防和及時(shí)消除各種麻點(diǎn)的主要措施也是不一樣的：

1）在換輥時(shí)，仔細(xì)檢查軋輥，不使用嚴(yán)重腐蝕的鑄造熱輥，及時(shí)更換后的軋輥或孔形不易磨損。

2）不斷改進(jìn)鑄造軋輥所用材料，提高軋輥的耐磨性，在高壓熱軋軋輥過程中添加潤(rùn)滑劑，減少軋輥磨損，提高鑄軋槽的熱磨損。

3）嚴(yán)格控制材料的加熱爐溫度,在惰性氣體壓力下，材料很難氧化，從而保持材料溫度；對(duì)于一些容易加熱但不發(fā)生氧化反應(yīng)的材料，應(yīng)在表面均勻涂抹隔熱液。

4）可以采用控制高壓加熱水或壓縮空氣，在軋前或在軋制后，清除粘在軋件材料表面上的氧化鐵皮。

3.3 夾雜控制途徑

控制熱軋板連鑄工藝（目前均使用連鑄坯）夾雜缺陷的主要措施有：

1）為提高拉伸速度，保證熱軋板的均勻傳熱和良好潤(rùn)滑，并保持足夠的液渣層厚度和渣耗量，應(yīng)采取降低黏度的措施。但是，渣黏度過低會(huì)降低渣對(duì)軋制鋼水的阻力，增加軋制渣的概率。因此，應(yīng)在保護(hù)渣能順利流入結(jié)晶器和鋼坯，并形成連續(xù)的渣膜的條件下，適當(dāng)增加保護(hù)渣的黏度。確保液渣層厚度在10 mm 左右，避免未熔渣卷入鋼坯殼內(nèi)。

2）在熱軋板連鑄過程中，大部分中間包體由于使用時(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生一定程度的變形。同時(shí)改造后的中間包高度增加，使得原先使用的長(zhǎng)580 mm 的浸水噴嘴不能滿足1 150 mm 浸水深度的要求，而實(shí)際浸水深度僅為80 mm。在使用中，結(jié)晶器的液面經(jīng)常翻轉(zhuǎn)，增加了鋼坯表面夾雜的概率。實(shí)際測(cè)量后，將中間包底部與結(jié)晶器的距離和浸入式水口的長(zhǎng)度增加到640 mm，以確保水口浸入深度在合理范圍內(nèi)，結(jié)晶器不會(huì)翻滾。

3.4 折疊控制途徑

防止折疊缺陷和機(jī)械摩擦造成劃傷板材的保護(hù)措施主要有：

1）在對(duì)導(dǎo)軌底板進(jìn)行加工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)精度要求進(jìn)行加工，保證周圍邊緣的光滑。

2）為避免折疊狀況的發(fā)生，應(yīng)在其中安設(shè)傳動(dòng)裝置，以保障板材性能。

3）在完成底板加工后，針對(duì)表層展開進(jìn)一步觀察，確定其中不存在尖角、折疊等狀況。

4）需要及時(shí)檢查一下輥道運(yùn)輸機(jī)和其他輥道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)量和運(yùn)行工作情況，并及時(shí)排除故障。

3.5 氧化鐵皮控制途徑

控制氧化鐵皮壓入最有效的控制方法之一是有效縮短加熱精軋冷軋制造的時(shí)間，減少高溫下軋件與爐內(nèi)空氣的強(qiáng)烈接觸，進(jìn)而有效控制氧化鐵皮生成量及其厚度。要有效實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，主要有以下幾種解決方法：在能夠滿足精軋工藝精度要求的前提下，盡可能多地減小中間精軋坯料的厚度；采用高速高溫軋制可以減少二次氧化鐵皮帶鋼生成；使用精軋機(jī)間加熱冷卻有效控制提高軋速，同時(shí)對(duì)帶軋材料表面進(jìn)行加熱降溫也能使二次精軋氧化鐵皮帶鋼生成速度受限。無論材料是一次還是二次壓入氧化鐵皮，要正確解決材料壓入鐵皮問題的一個(gè)核心因素是除鱗機(jī)及其配套設(shè)備的操作工況。實(shí)踐中需將除鱗機(jī)設(shè)備作為最重要維護(hù)設(shè)備，規(guī)范其設(shè)備使用及日常維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。檢修時(shí)還要注意仔細(xì)檢查除鱗噴嘴是否磨損。定期徹底清理污水過濾器及排水管道內(nèi)壁，并做一次打擊試驗(yàn)活動(dòng)來用以驗(yàn)證及時(shí)除去除鱗的效果。這些準(zhǔn)備工作對(duì)于改善產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，此外，減少氧化鐵皮的壓力進(jìn)入產(chǎn)品缺陷，也對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起到了至關(guān)重要的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語

熱軋板材的質(zhì)量可以直接決定其在實(shí)際應(yīng)用中的效果，也能影響其在各行各業(yè)中的應(yīng)用情況。為了從根本避免熱軋板材在使用過程出現(xiàn)任何問題，最好及時(shí)掌握熱軋板材的常見缺陷，這樣便可根據(jù)這些缺陷采取針對(duì)性策略，降低熱軋板材出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的可能性。實(shí)際生產(chǎn)中，除了以上提出的五點(diǎn)常見缺陷以外，還有很多質(zhì)量缺陷，因此，相關(guān)人員必須將質(zhì)量缺陷作為未來工作的重點(diǎn)，積極探索各種有效的控制對(duì)策，從根本強(qiáng)化熱軋板材的使用效果。