热轧带钢轧制过程中的表面质量问题与控制技术

热轧带钢轧制过程中的表面质量问题与控制技术

摘要：热轧带钢的表面质量对热轧带钢产品的质量有着显著的影响作用，已成为衡量热轧带钢质量的重要指标。本文总结前人研究成果，分析了影响热轧带钢表面质量的因素，总结了热轧带钢表面质量的形成原因及表面质量的控制方法，并详细介绍了氧化物压入缺陷的控制技术，希望能对提高热轧带钢产品质量能有一定的帮助。

关键字：热轧带钢；表面质量；控制

1.概述

近些年来，我国国民经济稳步上升，社会基础设施建设逐渐完善，各行各业快速发展的同时对钢材的需求量逐年增加，并且随现代社会人们生活质量的提高，科学技术的发展，对钢材的质量要求也是越来越高。作为钢材产品中特别重要的组成部分，热轧带钢对整个钢铁产业的技术发展和社会经济效益有着不可估量的影响作用。统计数据显示：发达国家的热轧钢材产业中，热轧带钢产量差不多能占据50%以上的份额，在国际市场竞争中一直处于领先地位。近些年来，我国的钢铁产业发展较快，钢材产品的市场份额也逐年增加，但生产出来的钢材质量远与国外的水平相比仍有较大的差距，同时高附加值的钢制品较少。我国热轧带钢产品的厚度下限一般是1.8mm，但实际生产中只有极少量热轧带钢的厚度能达到小于2.0mm的水平。因此，当要求带钢厚度小于2.0mm时，通常只能采用冷轧技术，冷轧带钢成本远高于热轧带钢[1]。

热轧带钢产品的质量指标主要有：热轧带钢的尺寸与形状精度、表面质量和力学性能。其中，热轧带钢产品的表面质量是提高产品总体质量水平最重要，也是最难控制的质量指标之一。现代科学技术的发展，使得热轧带钢产品的质量控制问题逐渐得以解决。例如自动宽度控制系统(AWC)、厚度自动控制系统(HAGC)、板形闭环控制系统(PFC)在带钢生产中的应用，使热轧带钢的尺寸与形状精度逐渐提高，现在已经能基本满足各个行业的应用需求[2]。同时，随着控制炼钢成分的研究和热轧制工艺的研究逐渐取得成功，热轧带钢的各项力学性能指标已经得到了很大提高。但是，由于热轧带钢产品研究过程中对产品的表面质量

缺乏关注，以及生产过程中某些工艺难以准确控制使得热轧带钢产品的质量一直难以取得突破性的进展。因此，综合了解目前热轧带钢的研究和应用情况，不难发现热轧带钢的表面质量问题是阻碍我国热轧带钢产品质量进一步提高的最关键因素。尤其是随着热轧带钢产品直接在建筑、船舶、汽车生产、日常电子设备等方面用作结构件表面，为了提高热轧带钢产品的市场竞争力，对热轧带钢表面质量的研究已经是一个无法回避的行业性问题。

2.热轧带钢轧制过程中的表面质量问题的定义与表现

2.1热轧带钢轧制过程中表面质量问题的定义

国家标准中，按热轧带钢表面可允许存在的缺陷，一般将热轧带钢的表面质量分为五个等级，其表示符号如下所示：T—很轻(Tiny)，L—轻(Light)，M—中等(Medium)，H—重(Heavy)，S—很重(Serious)。而那些可能会对用户设备造成损坏的表面缺陷如孔洞、严重辊印、超厚、严重划伤、氧化铁皮压入、严重夹杂则不允许存在。热轧带钢表面缺陷严重程度一般是根据不同缺陷采用不同主观判定方法，如色泽差缺陷常采取视觉感官，并结合触摸手感来判断。热轧带钢表面缺陷判定方法如表2.1所示。热轧带钢表面如果同时存在多个表面缺陷，缺陷等级的判定原则是以最严重的表面缺陷为准进行判定，同时，表面缺陷的影响区长度为各个表面缺陷影响区域长度之和。单个表面缺陷的影响区长度定义为2米，间隔小于4米的表面缺陷认为是连续表面缺陷。计算时，一般用表面缺陷影响区总长度与钢卷的总长度的比值作为表面缺陷所占比例。

表 2.1热轧带钢表面缺陷判定方法

缺陷程度程度编号视觉效果手摸感觉很轻T(1)侧面观察缺陷隐约可见打磨才能发现

轻L(2)侧面观察缺陷清晰可见无手感

中等M(3)正面观察缺陷隐约可见轻微手感

重H(4)正面观察缺陷清晰可见明显手感

很重S(5)正面观察缺陷明显可见强烈手感

2.2热轧带钢轧制过程中表面质量问题分类与表现

前人研究发现：影响热轧带钢表面质量的因素有翘皮、划伤、压痕、氧化铁

皮压入与细孔等。为了提高热轧带钢的表面质量，国内外许多科学家、研究单位和大型企业多年来投入大量财力和物力来探究各个缺陷的形成机理以及缺陷的控制方法，以期望能寻找出一条有效控制和消除表面缺陷的方法。

根据研究文献和企业生产过程中的实践成果[3]，热轧带钢表面质量缺陷可以分成八类：气体夹杂、夹层、裂纹、穿裂、氧化皮压入、其它压入类缺陷、机械损伤、边部缺陷和其它缺陷。而以上八类缺陷在生产实际中还包括多种形式(如表2.2所示)，以下将简要介绍各类缺陷的定义、特征和图样。

表2.2热轧带钢表面缺陷种类

缺陷种类表面缺陷存在形式

气体夹杂气泡、气孔和针孔

夹层表面夹层、带状表面夹层、飞翅、折叠；

裂纹纵裂、横裂、龟裂、边裂、M形缺陷；穿裂；

氧化皮压入一次和二次氧化皮压入、红锈、粉状氧化皮压入；

其它压入类结疤

机械损伤划痕（刮伤、擦伤）、凹坑和凸起；

边部缺陷边部裂纹、边部刮伤、折边、边部剪切缺陷、边部气割缺陷、边部过烧；

其它缺陷纵向麻点、边部粗糙、热轧重叠、横折印。

气孔：轧制过程中，坯料近表面的细小气体夹杂因变形程度的不同而被拉长并露出钢表面而形成气孔。热轧带钢中的气孔在除鳞后通常以亮条纹的形式出现，如图2-1(a)所示。

气泡：热轧带钢表面含有气体的凸起称为气泡，可分为闭口气泡和开口气泡。气泡在热轧带钢表面呈无规律分布，如图2-1(b)所示。

(a)气孔(b)气泡

表面夹杂：热轧带钢表面的薄层折叠引起的夹杂称为表面夹杂。表面夹杂缺陷通常呈灰白色并且大小、形状不一，在热轧带钢表面呈不规则分布，如图2-2(a)所示。

带状表面夹杂：带状表面夹杂在板带钢表面通常沿轧制方向呈线状或带状不规则分布，有时以点状或舌状逐渐消失，如图2-2(b)所示。

飞翅：热轧带钢上下表面上出现的不同尺寸的不连续的箭形微小折叠，常出现在带钢边缘部分，如图2-2(c)所示。

折叠：带钢中不规则表面材料的重叠，可出现在热轧带钢的不同部位，形状可能呈线状、舌状或层状，也可能呈M状，如图2-2(d)所示。

(b)表面夹杂(b)带状表面夹杂

(c)飞翅(d)折叠

图2-2热轧带钢表面夹层类缺陷图