莱钢4 300 mm宽厚板产品表面缺陷成因分析与控制

石大勇

（山钢股份莱芜分公司宽厚板事业部，山东 济南271104）

1 前 言

宽厚板产品在生产、堆垛、倒运过程中，因工序设备不良、关键工艺参数设定不合理、操作不当等原因极易造成钢板表面缺陷。随着国内中厚板市场逐渐饱和，越来越多的宽厚板生产企业开始重视钢板表面质量，以此提高市场竞争力。通过对莱钢4 300 ㎜产线表面缺陷进行长期跟踪与统计，发现少部分表面缺陷无法避免，其他缺陷可通过加强控制、规划合理流程、合理设定参数等措施，减少缺陷钢板的产生，以达到减少返工作业、降低产品质量成本损失的目的。

2 工艺流程简介

莱钢4 300 mm宽厚板生产线，整条生产线的轧机及控制系统等关键设备和技术均从西门子—奥钢联引进，设备配置齐全，整体设备和技术达到国际领先水平。主要品种有低合金结构钢、船舶及海洋工程用钢、压力容器用钢、工程机械用钢、建筑结构用钢、管线钢、耐磨钢等。主要生产流程为：连铸坯→加热→预除磷→粗轧→精轧→ACC→预矫直→热矫直→冷床→切头剪→UST 探伤→双边剪→定尺剪→冷标识→下线堆垛→入库发货。

3 常见缺陷分析及控制

3.1 表面裂纹

因铸坯表层区域存在缺陷，经轧制后在钢板表面形成的一条或多条长短不一、宽窄不等、深浅不同、形状各异的条形缝隙或裂缝。裂纹根据缺陷所处钢板位置分布情况，大致可分为边部裂纹、板面裂纹、端部裂纹、上/下表面裂纹等。根据裂纹缺陷形态，大致可分为纵向裂纹、横裂纹、星状裂纹、山峰状裂纹、蜂窝状裂纹等。

形成原因：主要是铸坯表层存在缺陷，导致钢坯轧后在钢板表面形成缝隙缺陷［1］。

预防措施：连铸生产时要合理控制钢坯浇注温度和拉速，做好连铸机结晶器、扇形段、配水等关键环节的管控，对连铸头尾坯及时进行火焰清理。轧制工序加强原料接收管理。

处理方法：对钢板表面较浅且面积较小的裂纹进行修磨处理；裂纹较深或面积较大时需做切除处理；裂纹缺陷位于钢板宽度方向位置呈通条或通板裂纹缺陷时，需做判废处理。

3.2 表面夹杂

钢板本体内嵌入或压入非本体异物的统称，分非金属夹杂和金属夹杂两大类，常见表面夹杂缺陷有“点状”夹杂和“块状”夹杂等。

形成原因：主要是铸坯表层存在夹杂物缺陷，导致钢坯轧后在钢板表面形成点状或片状嵌入式缺陷。

预防措施：检修前连铸停浇前最后几支铸坯，必须下线及时进行火焰清理；检修后重新生成连铸开浇前几支铸坯，必须下线及时进行火焰清理，防止因除渣不彻底、设备附着金属异物等缺陷问题嵌入铸坯表面，缺陷铸坯经轧制后形成夹杂缺陷。

处理方法：夹杂缺陷为嵌入式缺陷，缺陷深入钢板基体深度远大于日常钢板轧制公差范围，出现此类缺陷时：如果缺陷位置较为聚集，可以做局部切除处理；如果缺陷分布较为弥散，位置不一，呈通板分布，需做判废处理。

3.3 表面结疤

在钢板表面呈现为舌状、块状或鱼鳞状压入或翘起的金属片。一种是与钢的本体相联结，并折合到表面上不易脱落；另一种与钢的本体无联结，但粘合到表面，易于脱落。

形成原因：铸坯端部采用火焰切割分段时，因熔渣未完全去除，切割熔渣附着于铸坯上下表面端部位置，经轧制后，熔渣在钢板表面头尾位置形成舌状或鱼鳞状薄片压入缺陷。

预防措施：提高切割渣切除设备精度及运行可靠性，杜绝切割过程晃动，减少割渣飞溅问题；在铸坯分段出口辊道位置，增加铸坯在线表面质量监控系统，对铸坯切割渣去除情况进行逐支检查。增加铸坯在线清理装置，采用火焰清理枪及时对未去除干净的铸坯进行二次清理。规范和提高人工检查频次，及时有效地填补表检等设备盲区，对存在表面结疤起皮缺陷的钢板，安排下线划线切割，确保表面缺陷全部切除。

处理方法：结疤缺陷为压入式缺陷，缺陷深入钢板基体深度一般大于日常钢板轧制保留公差范围，出现此类缺陷时，钢板未分段切割前可通过人工划线定位后切割去除，个别深度较浅缺陷可通过修磨处理完成处置。

3.4 表面辊印

由于轧机工作辊或矫直辊上粘附有较厚的氧化铁皮、其他外来金属附着物，以及生产过程被撞伤、辊面掉肉、辊面裂纹等，钢板经轧制或矫直时，在钢板表面压出周期性痕迹，主要特点为存在明显的周期性，周期性一般为对应辊径周长。

形成原因：辊印形成主要是轧辊辊面、矫直辊面、辊道辊面、双切边剪夹送辊等辊式设备表面不光滑，生产过程中在钢板表面留下的周期性痕迹；个别分散或独立的压痕主要为生产过程中异物掉落轧材表面，经轧制、矫直后形成的点状或者块状凹陷。

预防措施：提高轧制钢板头尾上翘或下扣控制精度，减少轧制、矫直过程中钢板对辊面的撞击；加强钢板运输辊道的检查和维护力度，对硬度不足、圆度超标、严重掉肉的辊道进行打磨或更换处理；设备维护检修时，禁止在运输辊道上乱点乱焊，辊道上方螺栓、焊接件等紧固件必须牢固，防止生产过程中出现脱落；在生产线关键位置增加质量检查关口，采用如表面检测仪、直照灯光等非接触式辅助检测设备完成钢板全方位检查，对发现的周期性缺陷问题及时完成处置。同时，规范和提高人工检查频次，及时有效地填补表检等设备盲区，提高钢板表面规律性缺陷检出率。

处理方法：缺陷可分为凸起状缺陷和凹陷状缺陷。凸起状缺陷明显高于钢板基体，缺陷经修磨后不会出现厚度不合等问题，因此凸起的点状缺陷可通过修磨处理完成处置；凹陷状缺陷需使用探针测量凹陷深度，凹陷超出公差范围则需做改尺或判废处理。如果辊印缺陷仅在钢板表面存在阴影痕迹，缺陷无明显凹凸感，可根据实际情况给予放行或供需方协商接收。

3.5 表面划伤

钢材在轧制、矫直和输送的过程中，被设备、工具刮出的单条或多条沟痕状表面缺陷。

形成原因：生产过程运输辊道导梳存在凸起、堵转，步进式冷床两侧不同步，冷床托架存在凸起，钢板吊装时起吊不平稳，上下叠放钢板之间存在边部凸台等，均能对钢板表面造成划伤缺陷。划伤缺陷是钢板生产中较为常见的一种表面缺陷，大部分划伤缺陷较浅。

预防措施：热轧区域输送辊道导梳水冷系统要运行完好，防止因缺水过热造成导梳膨胀凸起或划伤辊道；加强钢板运输辊道、步进式冷床的检查和维护力度，对出现堵转、不同步的辊道及时做好更换处理；在生产线关键位置增加质量检查关口，采用如表面检测仪、直照灯光等非接触式辅助检测设备，完成钢板全方位检查，对发现的划伤性缺陷问题及时停机排查并完成处置。

处理方法：根据生产经验，生产过程中出现的划伤缺陷一般深度都较浅，缺陷经修磨后缺陷可正常消除，因此凸起的点状缺陷可通过修磨处理完成处置；如果划伤缺陷较深，经探针测量超出钢板厚度判定标准时，需要做改尺处理，划伤位置较大深度较深时，需要做判废处理。

3.6 表面氧化铁皮压入、花斑

钢板表面氧化铁皮主要分为一次氧化铁皮和二次氧化铁皮。一次氧化铁皮多为灰色Fe3O4；二次氧化铁皮多为灰色FeO 及红色Fe2O3组成，在轧制过程中氧化铁皮压入钢板表面，呈现红褐色条状、块状、斑点状氧化铁皮，经抛丸后钢板表面可见一定深度压痕［2］。

形成原因：铸坯加热过程中形成较厚的氧化铁皮，钢板经除鳞后炉生氧化铁皮无法完全去除，钢板经轧制后在钢板表面形成片状氧化铁皮压入缺陷；控制轧制过程中间坯温度过高或者待温时间过长，中间坯表面会生成次生氧化铁皮，精轧阶段轧制时，该部分次生氧化铁无法完成去除，钢板经轧制后在钢板表面形成片状氧化铁皮压入缺陷。

预防措施：细化加热工艺操作要点，分规格、分牌号、分坯型，详细制定加热一段、二段、均热段加热参数，严格控制钢坯加热过程中炉生氧化铁皮的生成；定期对预除鳞、粗除鳞、精除鳞进行除鳞打击测试，对比每次测试效果，及时发现除鳞系统中存在的故障问题，保证生产过程中钢板表面除鳞全覆盖。

处理方法：根据生产经验，生产过程中出现的氧化铁皮压入缺陷一般深度都较浅，如用户无特殊说明或者要求，一般不用处理；如果氧化铁皮压入缺陷较深，经探针测量超出钢板厚度判定标准时，需要做改尺处理，面积较大时做判废处理。

3.7 表面麻坑

在钢板表面形成局部的或连续的成片粗糙面，分布着大小不一、形状各异的铁氧化物，脱落后呈现出深浅不同、形状各异的凹坑或凹痕。

形成原因：轧制过程中钢板运输辊道上方存在氧化物聚集物等散状异物，因震动、剥落等原因，异物掉落至钢板表面，经轧制或矫直后，散状异物在钢板表面形成弥散状凹坑或粗糙面；钢板轧制过程中冷却水滴落到钢板表面，水将钢板表面的粉状次生氧化铁皮聚集成堆，经矫直后聚集的氧化铁皮压入钢板表面形成粗糙面或者凹坑。

预防措施：检修时，对工艺通道等关键区域设备表面附着的氧化铁皮进行人工清扫，并用水冲洗，保证工艺干净，运输辊道上方无附着物；定期对上轧辊冷却水密封情况进行维护，保证生产过程中无漏水等现象。

处理方法：麻坑缺陷弥散分布于钢板表面，并形成凹陷，属于较为严重的一种表面缺陷，局部麻坑需要做改尺处理，满面麻坑做判废处理。

4 结 语

针对以上几种常见表面缺陷，采取相应控制措施后，莱钢每月因表面缺陷脱合同重量占入库量比例控制在0.1%以内，产品获得了造船厂等高表面要求用户的认可，增强了市场核心竞争力。