筒体卷圆后表面凹坑的成因及对策分析

沙 勇 张彭博

（欧萨斯能源环境设备（南京）有限公司，江苏南京210058）

0 引言

近期，某公司制造了多台容器，其中一张钢板（规格56mm×2 460mm×6 800mm，材质Q345R）在筒体卷圆后，发现其表面有许多凹坑，内表面尤为严重，局部区域的凹坑深度甚至已超过公差范围，严重影响了产品的使用安全及预期交付时间。

本文通过对凹坑缺陷成因的具体分析，找出了产生问题的根源，并提出了相应的解决措施，对筒体卷制企业有一定的借鉴作用。

1 卷圆筒体表面凹坑的特征

筒体在卷板过程中，发现有大量氧化皮脱落，卷板内表面有大量凹坑，直径约10～50 mm，深度约1～2mm，面积约占整张板面的1/5左右，凹坑缺陷严重超标，形貌如图1和图2所示。若筒体外表面仅有少量凹坑，外观质量基本满足规范要求。

图1 表面凹坑形貌之一

图2 表面凹坑形貌之二

从图1可看出，凹坑边缘有尖锐的线段和棱角，形貌光滑，有金属光泽，有的凹坑边缘呈三角、圆形状，此情况基本在卷圆筒体内表面居多。而图2所示的凹坑缺陷表现为凹凸不平，有的凹坑内有异物，形状呈流线状，边缘线圆滑。

2 凹坑产生的原因分析

卷圆筒体表面产生凹坑的原因大致可分为2个方面：一方面，多数是卷圆过程中操作不当引起的筒体内表面产生凹坑。如筒体卷圆过程中脱落的氧化皮未及时清除而压入筒体表面形成凹坑，卷板机的辊轴上表面凸起在卷圆过程中形成凹坑。另一方面，也与钢板原材料表面质量有很大关系，如表面的翘皮、轧制氧化皮等。其中，对于卷圆工艺操作是筒体加工制作企业可控的；对于原材料，作为筒体的制作企业应对其进行必要的检验，将不符合标准规范要求的材料尽可能前期识别出来，并加以隔离处理。

2.1 脱落的氧化皮被压入筒体表面形成的凹坑

从实际卷圆过程中可以看到，在卷圆的初始阶段会有大量的氧化皮脱落下来，如果清理不及时，氧化皮就堆积在筒体的内部和卷板机的上辊轴之间，在卷曲压力的反复作用下，堆积的氧化皮被挤压压入筒体内侧表面，脱落后形成凹坑。

从凹坑的形貌看，凹坑有被外物压入的痕迹，表面尖锐，有金属光泽。如果是筒体外表面脱落的氧化皮直接掉下，不会堆积在筒体表面，也就不会有氧化皮压入筒体外表面的现象发生，这也正是导致卷圆筒体内表面凹坑较多的原因所在。

2.2 卷板机辊轴表面凸起形成的凹坑

卷板机辊轴的表面质量对筒体表面的质量也有较大影响。在卷板现场，可发现卷板机辊轴表面局部有凸起，此凸起在筒体卷圆过程中会压入筒体表面进而形成凹坑，经过与辊轴上的凸起形貌比较，此种凹坑缺陷的形貌和辊轴上的凸起完全一致。

2.3 钢板表面的质量缺陷形成的凹坑

钢板表面的质量缺陷，特别是翘皮、轧制氧化皮等，如果清理不干净，会造成卷板筒体表面形成凹坑。在钢板卷制时，筒体表面发生弯曲变形，而氧化皮没有金属的延展性，比较脆，被挤压变形破碎，大部分便“蹦”出了筒体表面，形成无规则的凹坑。对于一些翘皮，尽管其与板材基体相连，但另一端由于已经与基体分层，卷制时，板材被弯曲，在应力的作用下，一些翘皮端部就脱离了板材基体表面，造成一些凹坑缺陷。

之所以会产生上述的缺陷，这与板材的生产工艺有很大的关系。数十吨钢坯在出炉开坯时，由于板坯温度很高，在板坯表面会产生大量焦化的、比较厚的氧化皮。由于温度太高，通常采用高压水将氧化皮冲干净，然后再轧制，由于温度高，板坯处于奥氏体化区，比较软、容易变形，而没有被高压水冲洗干净的氧化皮，便被后道工序的轧辊碾压进板材表面，经过多道次的轧辊碾压，氧化皮就被牢牢地嵌进了板材表面的金属中。由于是中厚板，需经正火或调质处理，钢板经热处理后表面会形成氧化层，该氧化层与热轧时嵌入钢板的氧化皮颜色一致，加上又没明显的“纹痕”，因此在板材入厂外观检查时，就很难发现该类缺陷。

3 防止形成凹坑缺陷的措施

针对以上卷圆筒体表面凹坑的成因，提出了以下一些简单实用的解决办法。

3.1 卷圆前筒体表面质量的处理

在进行卷圆前，对钢板表面进行喷砂处理，使钢板表面的翘皮、轧制氧化皮等缺陷暴露出来，这样便于作业者及早作出判断，进而采取适当的处理措施。实践证明，经喷砂处理的筒体板卷圆后内表面凹坑缺陷明显减少。

3.2 卷圆过程中及时清理脱落的氧化皮

在卷圆过程中，要及时清扫脱落的氧化皮，防止氧化皮堆积，每卷一圈都应清扫，特别在卷圆前期，清理特别重要。清理一定要及时、干净、彻底。实践表明，及时清理脱落的氧化皮大大减少了凹坑缺陷的产生。

3.3 将检查卷板机辊轴的表面质量作为制度且有效执行

卷板机辊轴的表面质量对卷圆筒体的表面质量影响很大，生产中由于钢板的起吊比较频繁，钢板容易撞伤辊轴表面，局部会形成凸起。被卷圆的钢板表面若没清理干净，可能会携带一些硬质异物而粘附在辊轴表面形成凸起。因此，在筒体板卷圆前，应及时检查辊轴的表面质量，必要时进行光照检查，对辊轴表面有凸起的地方，应采用细砂纸进行打磨抛光，处理要圆滑过渡，确保辊轴的表面弧度。将检查卷板机辊轴的表面质量作为卷板操作的步骤之一是很有必要的。

3.4 选用筒体板质量较好的厂家

对筒体板的采购应尽量选用质量比较好的厂家。对于比较重要的订制筒体板，必要时，还应派人现场见证工艺生产过程，以防止钢板在压轧过程中，由于高压水除“鳞”不彻底，造成二次氧化皮压入板材基体，进而造成后续卷圆时形成表面凹坑。

4 结语

本文通过分析及实践表明，卷圆后的筒体表面凹坑缺陷大多是由于筒体板卷制过程中脱落的氧化皮清理不及时造成的，少数凹坑缺陷是由于筒体板本身制造过程中氧化皮冲洗不彻底压入筒体形成的，另外还有极少数凹坑是由于卷板机辊轴表面存在凸起造成的。本文根据凹坑缺陷产生的原因，提出了比较经济实用的解决措施，在实际应用中极大地避免了卷圆筒体表面凹坑缺陷的产生，提高了产品质量。