高速线材产品表面质量缺陷识别与控制.doc

CL0404-高速线材产品表面质量缺陷识别与控制案例简要说明:依据国家职业标准和金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

该案例是高速线材生产企业涉及生产环节及质量检验与控制的真实案例，属于质量检验与控制类型。

本案例充分体现了国家有关标准中关于高速线材产品表面质量的规定要求，常见几种典型表面质量缺陷的特征、判定依据、可能原因及预防控制措施，员工在企业生产及技术管理岗位进行产品表面质量缺陷识别与判定，并提出可行控制措施的岗位能力。

高速线材产品表面质量缺陷识别与控制
1. 背景介绍
钢材产品质量通常包括两个方面的内容：一是尺寸和外形，主要包括尺寸精度及表面质量；二是内在质量，主要包括化学成分、微观组织和力学性能等。

高速线材热轧盘条是热轧型钢中截面尺寸最小的一种。

由于截面积很小、轧制道次较多、一般呈盘卷供货，产品质量控制难度较大。

高线产品的尺寸精度及表面质量主要由轧制生产工艺控制，而内在质量除由轧制生产工艺控制外，还受前续工序的影响。

为了准确的判断和控制高线产品表面质量缺陷，首先必须要把缺陷产生的原因分析清楚，并设法将它控制或消灭在最初工序或前续工序，而缺陷的识别、判定及清理越早，产品质量控制会越好，造成损失也将越少。

2. 主要内容
高速线材产品表面质量缺陷产生主要来自两个方面：一是上游原料带来的，二是在加热、轧制和精整环节中造成的。

《低碳钢热轧圆盘条GB/T701-2008》以及各类热轧盘条标准中关于表面质量都有以下规定：盘条应将头尾有害缺陷切除。

盘条的截面不应有缩孔、分层及夹杂。

盘条表面应光滑，不应有裂纹、折叠、耳子、结疤，允许有压痕及局部的凸起、划痕、麻面，其深度或高度(从实际尺寸算起) B级和C级精度不应大于0.10mm，A级精度不得大于0.20mm。

高速线材生产过程中易出现的产品表面质量缺陷主要有以下几种。

现分别就其缺陷形貌及主要特征、检查判定依据、产生原因，危害，预防、消除与控制方法予以介绍：
2.1 耳子
图1 线材产品表面质量缺陷：耳子
（一）缺陷形貌及主要特征
线材表面平行于延轧制方向的条状凸起叫耳子，呈连续或断续分布。

在线材一侧的叫单边耳子；在线材两侧的叫双边耳子；线材上下两个半圆错开的叫错边耳子。

主要是轧槽过充满造成的。

在高速线材轧机连轧生产中，最终产品的头尾两端很难避免耳子的产生。

（二）检查判定依据
用肉眼检查；整盘有耳子则判废，头尾耳子应切净。

（三）产生原因
（1）孔型设计不大，对宽展估计不当。

（2）轧件温度不均匀或温度过低造成宽展过大。

（3）调整不当，操作不良，孔型磨损严重，使金属进入该孔型的较多。

（4）导卫安装偏斜，尺寸过大、松动或磨损严重。

（5）原料有严重的缩孔或夹杂。

（四）危害
带有耳子的高速线材产品机械性能不均匀。

当用于深加工时，会产生严重不均匀变形，降低拉拔性能，且会对模具产生不均匀磨损。

（五）预防及控制方法
（1）确保钢坯加热质量，避免轧辊冷却水直接浇到轧件表面。

（2）孔型设计要合理。

（3）导卫设计要合理，导卫加工和安装要符合工艺要求。

（4）提高轧辊加工和装配质量。

（5）加强料型调整，合理分配各道次压下量。

（6）注意坯料的质量检查，减少坯料质量带来的缺陷。

（7）经常检查孔型，预防孔型发生错动。

2.2 结疤
（一）缺陷形貌及主要特征
在线材表面上与本体粘合一边或部分粘合的金属层叫结疤。

一般呈舌状，厚薄不均，大小不一，有的生根，有的不生根，在线材全长上，呈有规律或无规律分布。

（二）检查判定依据
用肉眼检查；用于深加工线材不允许有结疤缺陷存在。

（三）产生原因
（1）原料本身存在耳子、折叠或结疤（与盘条本体部分结合）。

（2）轧件表面氧化铁皮未清除干净，压入轧件表面形成结疤。

（3）折叠进一步轧制后，折叠层被拉裂形成结疤。

（4）由于外界金属物落在轧件表面上，同时被带入轧槽，经轧制后，被压附在轧件表面而产生结疤。

这种结疤不生根，分布是无规律的。

（5）轧制过程中轧件划伤严重。

（6）导卫内表面粘有铁屑。

（四）危害
影响线材表面质量等级，在深加工时，易起毛刺，严重时还易发生断裂，
图2线材产品表面质量缺陷：结疤
降低拉拔性能。

（五）预防及控制方法
（1）加强原料验收，杜绝表面有质量缺陷的钢坯进入下一道工序。

（2）合理控制加热工艺，避免钢坯表面氧化层过厚。

（3）严格料型控制，防止过充满。

（4）仔细检查导卫内表面情况，对粘有氧化铁皮的部位要及时清除氧化铁皮。

（5）合理调整机架间的秒流量，避免对轧件严重划伤。

（6）加强轧槽表面质量检查。

2.3 折叠
（一）缺陷形貌及主要特征
线材表面沿轧制方向呈直线状或锯齿状的未焊合缝隙，在横断面上呈现折角的缺陷叫折叠，一般是延轧制方向呈连续或断续分布。

折叠的两侧常伴有脱碳层或部分脱碳层，折缝中间氧化铁夹杂。

（二）检查判定依据
用肉眼检查，或通过镦粗、扭转或金相检查，按相关标准进行判定。

（三）产生原因
（1）原料本身存在折叠。

（2）钢坯表面清理不当，有尖锐棱角，或清理时深宽比过大，轧制时形成折叠。

（3）非成品孔轧件产生明显耳子（单边耳子、双边耳子、错边耳子等），
图3线材产品表面质量缺陷：折叠
当轧件翻转90o进入下一孔型时，耳子被压倒而形成折叠。

（4）线材表面划伤较深，再轧制后形成折叠。

（5）连铸坯上的缺陷处理不当留下的深沟，轧制时形成折叠。

（四）危害
带有折叠的线材在深加工时，极易起毛刺或断裂。

（五）预防及控制方法
（1）加强原料检查，严禁使用表面质量不合格的原料轧制线材。

（2）保证轧制温度正常。

（3）加强料型调整，规范操作，避免成品前某道次出现耳子。

（4）定期检查轧制情况，防止轧件刮伤。

2.4 裂纹
（一）缺陷形貌及主要特征
线材表面有不同形状的破裂称裂纹，分为纵向裂纹和横向裂纹两种。

一般纵向裂纹在线材表面呈连续或断续分布；而横向裂纹呈不连续分布。

有的裂纹内有夹杂物，两侧也有脱碳的现象。

（二）检查判定依据
用肉眼检查，可通过镦粗、扭转或金相判断；有裂纹缺陷的部位必须切除或判废。

（三）产生原因
（1）线材用钢坯上存在未消除的裂纹（无论纵向还是横向），皮下气泡及
图3线材产品表面质量缺陷：裂纹
非金属夹杂都会在盘条上产生裂纹缺陷；连铸坯上的针孔如不清除，经轧制被延伸、氧化、熔接就会造成成品的线状发纹。

（2）钢坯加热时过烧，对于高碳钢盘条或合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等）。

（3）在轧制过程中严重的温度不均或变形不均（还很可能出现横向裂纹）。

（4）轧件冷却过快或局部骤冷形成的裂纹。

（四）危害
有裂纹的线材极易断裂，造成报废。

（五）预防及控制方法
（1）加强钢坯质量检查，杜绝轧制不合格钢坯。

（2）合理控制钢坯加热温度，严禁钢坯过烧。

（3）合理控制线材的轧制温度和变形制度。

（4）合理控制冷却工艺制度。

3 分析路径
该案例是高速线材生产企业涉及生产环节及质量检验与控制的真实案例，属于质量检验与控制类型。

本案例充分体现了国家有关标准中关于高速线材产品表面质量的规定要求，常见几种典型表面质量缺陷的特征、判定依据、可能原因及预防控制措施，员工在企业生产及技术管理岗位进行产品表面质量缺陷识别与判定，并提出可行控制措施的岗位能力。

根据国家职业标准关于高级轧钢工工种要求，对应专业教学目标，从此案例中归纳和提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

采用企业现场调研、案例分析、实物及图片展示、视频讲解等教学手段，引导学生通过小组讨论、获取资讯、制定工作计划、小组代表讲解、自评与讨
论等方式学习有关高速线材产品表面缺陷识别与控制的知识，掌握对高速线材产品典型表面质量缺陷进行识别与判定，分析可能原因并提出可行控制措施的职业能力，达到教学目标要求。

4 教学目标
（1）了解国家有关标准中关于线材产品表面质量的规定要求。

（2）掌握几种典型缺陷的特征、判定依据、可能原因及预防控制措施。

（3）能对产品典型表面质量缺陷进行分析判定，并提出可行控制措施。

（4）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

5 教学方式方法
现场教学、问题讨论、任务引出、知识资讯、案例分析、巡回指导、小组讨论、课堂练习、课后作业等。

具体教学过程设计如下：
一、课前计划
（1）学生回顾知识：高速线材生产工艺流程、主要生产设备等。

（2）与企业提前联系，进行现场教学准备，包括安全教育、劳保用品、行走路线，现场兼职教师，现场教室等。

（3）学生分组，5-6人一组，明确组长。

（4）教师带领学生下厂调研，收集产品表面质量案例相关资料。

（5）请企业兼职教师协助提供高速线材产品质量缺陷事故真实案例。

（6）教室设置成学习岛，准备投影，为每组准备2张0开白纸，大号记号笔1支、作业纸每人2张。

二、课中计划
（1）学生按小组就座学习岛周围，确定小组记录人、发言人。

（2）由企业产品质量典型案例引出本次任务，明确任务要求，分发学生工作任务单和学生工作页，时间5～10分钟。

（3）教师讲解高线产品典型表面质量缺陷，按缺陷特征、判定依据、可能原因、危害、预防及控制措施流程讲解，时间40～45分钟。

（4）学生根据所学知识和现场调研学习中获得的资料，制定完成典型工作任务计划，时间5～10分钟。

（5）采用头脑风暴法，小组成员每人总结一种高线产品表面质量缺陷，按顺时针顺序轮流发言，记录人将操作要点在0开白纸上按缺陷特征、判定依据、可能原因、危害、预防及控制措施流程记录。

要求每人发言，直到所有人员无法补充为止，每组时间15～20分钟。

（6）整理完成后，小组发言人上台展示0开白纸上的记录，并向全体师生汇报高速线材产品表面缺陷识别与控制要点；发言学生汇报完成后，同组学生可以补充。

汇报完成，本组自评，其它组及教师进行点评打分，每组时间10～15分钟。

（7）企业兼职教师讲授该企业高速线材产品质量缺陷事故真实案例，时间30～40分。

（8）教师讲解高线产品典型表面质量缺陷识别与控制方法，时间30～40分钟。

三、课后计划
布置作业，见6.3
6 思考题及考评
6.1 课前思考题
布置课前思考题，确保学生下厂调研过程中知道找什么材料、看什么产品及生产环节、思考为什么要这样做。

（1）产品质量在企业生产中的地位如何？
（2）高速线材的生产工艺流程特点如何描述？
（3）高速线材产品的特点如何描述？
（4）高速线材产品常见表面质量缺陷可能有哪些？
6.2 课堂练习
课堂提问或者集体回答。

目的：及时复习、巩固知识，检查教学效果。

练习题
（1）在一般轧制条件下，用带有严重夹杂的钢坯进行轧制，轧件可能会产生（ACD）。

A、结疤
B、折叠
C、分层
D、开裂
（2）轧制过程平稳，轧件尺寸合格，（BC）是辊缝调整质量的判断依据。

A、力学性能符合标准
B、轧件形状正常
C、压下量分配均匀
D、各机架间张力恒稳不变
（3）椭圆—圆孔型系统的优点是（ABD）。

A、变形均匀
B、共用性好
C、延伸系数大
D、轧件无棱角
（4）实际生产中当钢温均匀时，轧件头尾好几米长有耳子，主要是（B）调整不当所致。

A、导卫的开口度
B、张力
C、红坯尺寸
（5）供给轧辊冷却水的主要作用是（C）。

A、润滑
B、降低轧件
C、降低轧辊温度
（6）轧辊轴向调整装置是用来调整（A）。

A、上下轧槽是否对正
B、上下辊之间的辊缝大小
C、上下辊的水平度
（7）当轧件出现单侧耳子时，其原因之一可能是（B）。

A、过充满
B、导板偏向一侧
C、导卫左右摆动
（8）生产中影响宽展的主要因素是（C）.
A、轧制速度
B、前滑和后滑
C、压下量和轧制温度
（9）辊缝调整以及张力调整的依据主要来自于（C）。

A、钢温变化
B、钢种变化
C、轧件尺寸的检查
（10）轧钢生产中导卫装置的主要作用是（B）。

A、轧制轧件
B、诱导轧件
C、去除轧件上的氧化铁皮
D、机架间过度连接
6.3 课后作业
课后作业，复习巩固知识、提升能力。

（1）以小组为单位，结合企业调研结果，选择一个典型高线产品表面质量缺陷，分析其外观特征、判定依据、可能产生原因、危害、提出消除、减轻及控制措施。

（2）分析导卫装置的作用，以及对产品表面质量的可能影响。

6.4 评价建议。