热轧带钢边部翘皮缺陷产生原因及判定研究

热轧带钢边部翘皮缺陷产生原因及判定
研究
摘要：采用光学显微镜和SEM扫描电镜对热轧低碳钢边部的变形皮进行分析，研究发现，该产品的边沿弯曲缺陷主要表现为：其宏观形貌为舌条，距舌条边缘
20-50 mm。

将变形的表皮缺陷试样与轧制方向垂直，用光学显微镜对其进行了剖
面观察。

变形皮肤根连接于基质，其变形的表皮组织较正常部位较粗。

而MnO则
存在于经改变的皮肤组织中，利用扫描电镜观察。

同时，在轧制过程中出现了分层、弯曲等现象，从而产生了形变的表皮缺陷。

普通低碳钢的边沿弯曲现象主要
有两种：一是连铸时的板坯自身的缺陷，二是在热轧时的轧制。

通过对翘曲结皮
与正常翘曲的组织形态的差别、有没有明显的粗坯、脱碳层等进行对比，从而判
定和分析热轧翘曲的形成过程和成因。

关键词：热轧带钢；边部翘皮；产生原因；判定研究
引言
热轧和冷轧钢板的表面缺陷是造成板材质量问题的一个重要原因。

由于存在
上述缺点，导致了连铸板坯的不合格。

从上世纪90年代以来，尤其是最近几年，连铸坯、连轧、“翘曲”等问题呈逐年上升趋势，造成了较大的经济损失。

表面
缺陷对钢板的性能有很大的影响。

常见的表面缺陷有翘曲，裂纹和断裂。

热轧板
条的边沿剥离是导致热轧板坯表面质量下降的主要原因之一。

由于带材的边角剥落，使下一工序的边角数量增大，影响板坯的成材率，从而使板坯的成材率下降。

一、边部翘皮的特征
（一）边部翘皮宏观形貌
边部翘皮的宏观形貌如图1所示，卷曲的边缘距带钢20 mm，不连续地分布
于带钢的上部。

当出现较大的缺陷时，可以在热轧表面检测装置中检测到；若有
少量的锈蚀，则需要通过酸洗来除去氧化铁。

图1 翘皮缺陷形貌特征
（二）边部翘皮微观特征
首先，从脱碳层的角度来看，该钢材为低碳钢，因此不存在明显的脱碳现象。

将缺陷区的金相显微结构放大500倍，发现其正常组织为等轴铁素体，而变形区
为粗大的铁素体，且晶界不清。

由于变形表皮的厚度较薄，大约在15-20微米之间，组织中有黑色斑点，而大的铁素体晶粒比正常的基体大，表明变形表皮部位
的温度升高。

在热处理之前，温度也就是产生翘曲的原因[1]。

其次，SEM分析。

为对分布于变形的皮肤组织中的黑色斑点进行进一步的分析，先将其磨光，再用电子显微镜对其进行扫描，并对其内部成分进行扫描，扫
描的结果如图2所示。

用电子显微镜观察了弯曲缺陷试样的断面，发现在弯曲部
位组织中分布着许多细小的黑色斑点，这些黑色斑点是 MgO, MnO,Al
2O
3
,SiO
2
等氧
化性物质，这说明在加热期间，奥氏体不仅在变形区生长，在高温氧化条件下也会因变形层的厚度而产生少量的氧化点。

图2 翘皮缺陷截面电镜扫描结果
由此，可以从两个角度来判定该弯曲的问题。

一是弯曲部位的大晶粒比普通
铸型大，弯曲部位的组织在高温下变粗，说明在加热之前就存在缺陷。

二是在变
形后的表皮中发现了氧化质。

在热氧化条件下，翘皮组织在高温条件下，由于晶
粒的生长和粗化，在高温条件下产生了分布的氧化点。

二、“翘皮”缺陷产生原因
（一）铸坯因素导致的缺陷
板坯连铸造成的板带钢表面翘曲是由A36和Q235B等结构钢在生产中出现的。

裂纹在轧制过程中沿条形延伸，末端为钉形，宽度为1-5毫米，长度为10-100
毫米。

将弯曲部位的皮肤抬起，可见缺损处的表面较一般的粗糙。

缺陷表面有一
薄片薄钢板，破损部位的下表面则较为粗糙。

通过对产品质量缺陷的分析与检验，发现在板坯边沿的转角部位出现了局部裂缝。

由于在加热炉及随后的轧制过程中，局部裂纹未完全被压扁，而板坯的角点缺陷会造成成品带材的表面形变表皮缺陷
与边沿存在一定的间距，通常为30 mm[2]。

（二）轧钢因素导致的缺陷
第一，立辊粗轧。

调节立辊宽度对轧制工艺的影响最大。

采用立辊轧制坯时，由于存在较高的变形，使变形很难渗入到板坯中间。

这样，中间的工件就会更易
于在边沿上产生突起，并形成狗骨的剖面。

立辊变形后，边部延伸率较高，中间
部分延伸率较低，中间部分会产生拉伸应力，转角温度急剧降低，使变形超过了
热塑性极限，从而形成翘皮。

在对卷材宽度进行全面调整时，变形不会穿过板料宽度的中央，而是仅对板
料的一侧进行表面变形，因为宽度调节的减少量与板料的宽度相比很小。

粗轧中
坯的边沿出现了剧烈的胀大，凸部受到了水分的脱氧层和冷却水的影响，温度迅
速降低，在后续的精轧工序中出现了部分断裂。

若对卷宽进行纵向调节，则可使
变形深入，形成较为柔软的外形。

第二，精轧导卫系统。

精轧入口导卫在精轧机组中发挥着重要的作用，它能
把粗轧到一定厚度的中间钢坯顺利地导入到精轧机的各个道次，从而实现了整体
的轧制。

但是，在轧制过程中，边沿及侧导向板的内衬因长时间的磨蚀和刮擦，
使侧导向板产生沟槽，严重时会产生一定程度的粘结，从而使带材的边沿发生变形。

三、验证判定
（一）酸煮铸坯样本
为检验以上结论的准确性，本文对两个炉子进行了板坯的修整和酸洗实验。

对一批出现翘曲的坯料进行了角部抽样，以检验其是否存在翘曲缺陷。

结果表明：在工件边角酸烧后，出现了大小不等的角形横向裂缝，这些裂缝的长度在20-30 mm之间，沿着工件的纵向方向，沿着工件的斜面分布。

（二）火焰清理角部裂纹
要清除零件边角上的裂缝，可以采用火焰清除。

经酸洗后检验，发现边沿品
质优良，无早期翘曲，热轧酸洗后带钢边部质量如图3所示。

通过对工件的角横
裂进行火焰清洗，发现边部质量较好，表明工件的角横裂与弯曲缺陷之间存在较
强的相关性，从而验证了以上结论的正确性。

图3 带钢边部质量
四、采取的主要措施
（一）铸坯工艺控制和表面修磨
由于板坯连铸过程中没有进行合理的控制，单靠加热炉工艺就无法有效地控
制边裂对产品质量的影响。

对工件进行局部角磨可以有效地防止工件的边角弯曲。

但要从控制铸件中的氧化物、夹杂和熔渣等杂质和熔渣等方面着手，才能从根本
上解决问题。

通常，利用电子显微镜和 SEM观察到，变形表皮内的包裹体中存在
着独特的 K、 Na等元素，使脱模粉的性能较差或不能正常使用，从而使硬铸渣
变成包裹在钢液中，使钢液受到热压而损坏。

因此，对连铸工艺进行智能化控制，可以有效地解决带材的边沿缺陷[3]。

（二）修订加热炉加热制度
一般认为，通过热轧技术可以有效地改善铸件的内部缺陷，封闭缺陷如封闭
气泡、裂纹等，从而改善铸件的松散组织，从而提高铸件的致密程度。

然而，由
于存在着过热、烧坏、或未加热等原因，会导致连铸坯的组织恶化，从而导致连
铸产品的延展性大幅度降低，从而导致轧制开裂。

钢坯的受热温度直接关系到轧制工艺、板料的组织与性能。

在加热过程中，
奥氏体晶粒的尺寸对再结晶状态有重要的影响。

两相区加热后，初生奥氏体晶粒
逐渐长大，新奥氏体晶粒体积减小，并产生多种混合晶粒，故应避免在两相区进
行热加载。

但是，随着温度的改变，很容易在出炉时产生堆叠的铁皮。

所以，加
热炉的温度不能太高。

结语
一般认为，通过对翘曲壳与普通基底组织的区别、翘曲壳内的铁素体表面是否存在明显的粗糙度和脱碳层，从而判定热轧板坯翘曲产生的原因和工艺。

结果表明，在成形过程中，变形皮的铁素体组织呈现出较大的伸长、扁化现象，而铁素体则无明显的脱碳现象。

变形结皮的铁素体表面粗糙程度较低，且存在较高的氧化温度。

由此可以推断，这种缺陷是在铸坯时产生的，并且有大多数的缺陷，例如，工件的裂纹，都是由铸件产生的。

参考文献：
[1]王肖杰,牟海鹏. 热轧带钢边部翘皮缺陷的典型形貌及成因[J]. 河北冶金,2020(3):27-31.
[2]苏振军,马银龙,杨建宽,等. 热轧带钢边部翘皮缺陷产生原因及判定分析[J]. 四川冶金,2021,43(5):43-45.
[3]韦军尤,赵文博,陈利,等. 热轧带钢边部翘皮缺陷成因分析[J]. 连
铸,2020(6):48-56.。