Q235B热轧钢卷横折印缺陷分析

供稿|刘岩松，王旭生，张楠，于立伟 / LIU Yan-song, WANG Xu-sheng, ZHANG Nan, YU Li-wei

内容导读

通过分析本钢Q235B热轧钢卷横折印缺陷数据，缺陷集中在厚度5.5～6.0 mm的钢卷，主要由热轧工艺控制不稳定造成，通过采取改进措施，提高组织均匀性和强度，横折印缺陷有所改善。发现除了浪形影响横折印缺陷外，板形中凸度指标也是Q235B横折印缺陷的一个重要影响因素，凸度大的钢卷易出现横折印缺陷。通过跟踪对比开卷过程，凸度大的钢卷开卷时轧制边100 mm左右会出现向内翻边的现象，同时横折印出现在板宽中间的位置，距离轧制边100 mm几乎不出现横折印缺陷。因此，控制好凸度有助于避免Q235B横折印缺陷的产生。

Q235B热轧钢卷是应用最为广泛的产品，在制作零件之前需要将钢卷开卷并制成平板再分切使用。Q235B热轧钢卷在开卷时易出现横折印缺陷，影响最终产品的外观，严重时影响零件的使用。

周正元[1]研究了冷轧带钢的横折印产生及预防措施，在板形方面主要研究了浪形引起罩式退火带钢层间黏结，在平整时产生横折印缺陷。刘英明等[2]研究了热轧酸洗卷SPHC横折印缺陷，主要从材料的屈服现象与开卷过程受力、投入防皱辊和改善拉矫参数等进行详细的阐述，并找到了控制横折印缺陷的有效方法。王丹等[3]研究了热轧钢卷横折印缺陷的机理，认为产生横折的内因是低碳钢普遍存在屈服平台，外因是钢板的弯曲变形。这些研究表明，横折印缺陷普遍存在于低碳钢中，不管是热轧钢卷、热轧酸洗钢卷还是冷轧钢卷都会存在。出现横折印缺陷钢卷的共同特征是具有屈服平台并且受力发生变形。

统计分析Q235B热轧钢卷横折印异议钢卷数据，厚度3.0～6.0 mm的产品易出现横折印缺陷，凸度大的钢卷产生横折印质量异议占比36.23%，其中凸度大单独影响产生横折印质量异议占比15.22%，因此凸度也是影响横折印缺陷的重要因素。

横折印缺陷分析

通过钢卷开卷过程跟踪，不存在横折印缺陷的钢卷开卷，在板带与钢卷分离的时候出现横折印缺陷。

横折印数据统计中，钢种不仅有低强度的SPHC，一般强度的Q235B，还有较高强度的Q345B。屈服强度从180 MPa到400 MPa的钢种都出现过横折印缺陷，说明屈服强度不是横折印缺陷产生的决定性能因素。SPHC相对较多，Q235B较少，Q345B最少，说明强度高，有利于减少横折印缺陷。

Q235B横折印缺陷钢卷数据分析

分析Q235B横折印异议热轧钢卷，厚度范围2.75～11.75 mm，宽度范围1050～2000 mm。

厚度与横折印的关系

统计不同厚度区间横折印异议率，如表1所示。厚度≤25.4 mm涵盖Q235B热轧钢卷所有产品厚度，异议率为0.078%；厚度3.0～6.0 mm的产品异议率为0.12%，明显偏高；厚度5.5～6.0 mm的异议率达0.65%，是所有产品异议率的8倍多。横折印异议主要集中在厚度3.0～6.0 mm的钢卷，尤其集中在厚度5.5～6.0 mm。

表 1 不同厚度区间横折印异议率

宽度与横折印的关系

统计不同宽度区间横折印异议率，如表2所示。虽然宽度≥1500 mm的横折印异议钢卷较多，但这个宽度区间的生产量较大，两个宽度区间的异议率相差不大。

表 2 不同宽度区间横折印异议率

生产工艺与横折印缺陷的关系

根据Q235B横折印异议钢卷的生产数据，查询了生产工艺数据：终轧温度、卷取温度和凸度，出现终轧温度低、卷取温度高、凸度大等工艺问题的数据如表3所示，由于浪形缺陷无法在生产数据中查询，无上述工艺温度的钢卷定义为无显示工艺问题。

Q235B钢卷横折印缺陷影响因素分析

Q235B热轧钢卷横折印缺陷是多种因素影响共同作用产生的缺陷，是钢板受力不均产生局部塑性变形的结果。与低碳钢SPHC等产品相比，Q235B强度相对较高，因此对于出现横折印缺陷的影响因素，强度低的问题成为了次要因素。板形不良导致钢板各位置形成的内应力不一样，开卷时内应力将钢板复原为板形不良的形貌，浪形缺陷更容易发现，而凸度问题很难发现。

表 3 出现横折印缺陷的钢卷工艺问题

厚度5.5～6.0 mm的Q235B热轧钢卷的横折印异议率高，生产工艺查询中，发现此厚度的Q235B产品多作为热轧开轧料和过渡料，易造成稳定控制不佳、板形不良的问题。

温度控制不佳主要表现在终轧温度低和卷取温度高。终轧温度低会造成轧制面混晶缺陷，轧制边存在更为严重混晶或纤维状组织缺陷。实际检测发现，当温度低于818 ℃时，轧制边20 mm范围出现了全厚度的纤维状组织。组织不均匀导致钢板的内应力不均匀，易造成钢板扭曲变形，出现横折印缺陷。卷取温度高会导致晶粒粗大，强度较低，从而易产生横折印缺陷。

板形不良最大的问题是浪形，浪形是导致钢板内应力不均匀的重要缺陷，是横折印缺陷产生的重要影响因素[4-5]。横折印缺陷钢卷生产数据统计中，36.23%的钢卷存在凸度大的问题，其中15.22%的横折印缺陷钢卷凸度大为惟一影响因素。

生产工艺中凸度大会造成钢带横断面中间厚、边部薄，且厚度差大，在理想状态下，卷取后钢带宽度中间位置紧密接触，而轧制边疏松存在缝隙，带钢的凸度越大这种缝隙就越大。实际生产过程观察发现，受中间紧致的影响，两个轧制边会向钢卷圆心方向弯曲，钢带的横断面形成轻微“U”形，示意图如图1所示。钢卷开卷时，内应力释放，微“U”形钢带进一步“U”形化，板宽中间位置由于卷取紧密导致内应力大，内应力释放时钢板伸直，但因为钢板受自身重力的影响，导致钢板弯曲，中间位置受拉应力，从而在板宽中间位置出现较为严重的横折印缺陷，轧制边只受“U”形效应，避开了弯曲。钢卷凸度较大的钢卷开卷如图2所示。因此轧制边受力后，以翻边的形式变形，板宽中间位置受力后，形成横折印缺陷。

图 1 凸度大导致钢板“U”形形貌示意图

图 2 凸度大的钢卷开卷时照片

改进措施和效果

改进措施

根据横折印异议钢卷的生产数据分析结果，针对厚度3.0～6.0 mm的Q235B热轧钢卷，从三方面制定了改进措施：

(1)提高终轧温度设定值至870 ℃。提高终轧温度设定，能保障实际生产的终轧温度控制在较高水平，避免出现较为严重的混晶，提高钢板的组织均匀性；

(2)优化热轧生产工艺，提高凸度控制水平，将凸度控制在60 μm以下，提高凸度命中率；

(3)降低卷取温度设定值至580 ℃，提高屈服强度。

实施效果

终轧温度设定值提高后，终轧温度最小值由819 ℃提升至830 ℃，卷取温度平均值由627 ℃降低至594 ℃，产品性能屈服强度和抗拉强度提高10 MPa左右，凸度命中率保持在80%左右。

通过钢卷开卷检查，改进后的Q235B钢卷未发现横折印缺陷。

结束语

(1)本钢Q235B横折印缺陷集中在厚度5.5～6.0 mm的钢卷，主要由热轧工艺控制不稳定造成，通过采取改进措施，提高组织均匀性和强度，横折印缺陷有所改善。

(2)在板形不良的问题中，除了浪形影响横折印缺陷外，凸度也是影响横折印缺陷的一个重要因素。

(3)凸度大的钢卷开卷时，轧制边向钢卷圆心方向弯曲，钢带横断面形成“U”形，横折印出现在钢板宽度中间的位置，轧制边没有横折印缺陷。