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带钢外观质量是带钢质量中很重要的一个方面，它是企业轧钢技术水平的体现，也是产品品牌的缩影。在钢铁产品的生产和销售中，由于外观质量发生的异议不在少数，它不仅会对企业的直接经济效益造成影响，还会损害企业的整体形象和信誉，降低产品竞争力。因此，各大钢厂对钢材外观质量尤为重视，不断采取有效措施加以改进和提高。结合我公司带钢外观质量缺陷预防攻关项目，通过搜集相关信息情报，编写了本期调研，希望能有一些启发和借鉴作用。
一、热轧板材外观质量的主要问题
根据热轧板带材的发展形势，板带的外观“美”已成为市场竞争的重要指标。然而由于钢铁产品生产的特殊性，钢铁企业板带产品的外观质量问题比较普遍，主要包括：卷形不良、氧化铁皮卷、结疤、折边、辊印、划伤、边裂、浪形、规格偏差、其他等。
1、卷形不良
（1）塔形卷
塔形卷是一种带钢边部卷绕不平齐，一处或多处呈螺旋状出边的不良卷形。主要分为头塔和尾塔两种。
头塔是由于带钢头部偏离轧制中心线或2—3圈后从轧制中心线偏离导致的。尾塔是由于带钢尾部偏离轧制中心线或2—3圈后从轧制中心线偏离导致的。
（2）塔形卷形成原因
①带钢自身原因
来料镰刀弯、楔形、异常凸度以及波浪、气泡、头部温度低，材质硬度大等都容易产生头部塔形。对策是要求精轧调整压下水平，卷取操作方面应尽早打开助卷辊。
②操作上的原因
导板夹力过大，带钢弓起，运行不平稳，以及带钢中心偏离导板中心进入卷取机。对策是采用适当的夹紧力、夹紧方法，以及适当的导板开口度。
③设备上的原因
侧导板的部分松动以及动作不一致，夹紧力不足、侧导板偏心、下夹送辊不水平、夹送辊左右辊缝不平衡。由于带钢尾部从精轧抛出时，带钢张力比正常状态低，因此，平时因为高张力而未能表现出来的使带钢横向移动的力就变得明显，使带钢横向移动后卷取，有时可以通过改变减速点来达到控制尾部张力。
（3）松卷
松卷是指钢卷没有卷紧，处于松散状况的缺陷卷。对策是根据带钢的厚度、宽度、材质、卷取温度、卷取速度设定合适的张力。
2、氧化铁皮卷（麻点、粘结、黑线）
氧化铁皮是影响热轧带钢表面质量的重要因素之一，氧化铁皮压入的板材酸洗后，会严重影响后道工序冷轧板的表面质量，造成产品质量下降。
（1）一次氧化铁皮
钢坯表面与高温炉气生成的氧化铁皮称为一次氧化铁皮,一次氧化铁皮压入缺陷呈小斑点、大块斑痕和带状条纹形式不规则地分布在带钢上，常伴有粗糙的麻点状表面。一次氧化铁皮压入产生的原因有以下几个方面：
①加热方面的原因:加热温度高，加热时间长；炉内气氛不好，供入风量过大；炉内形成负压，吸入冷风；炉内加热温度低于规程规定的最低温度过多。在加热过程中，若出现上述情况的一种或数种，在出钢轧制时，氧化铁皮便会粘在钢坯、钢板上，不容易被清除掉，从而形成一次氧化铁皮压入缺陷。
②除鳞设备方面原因：高压水压不足；喷嘴磨损严重，能力小；高压水嘴堵塞；高压水未能集中喷射到钢坯表面上；除鳞喷嘴（喷嘴角度）装配不当；喷射距离不佳；除鳞时序不当；设备投入不足。
③板坯化学成分的影响，如含硫、硅、铝过多。这里主要是钢坯本身性质决定的，应该加强上一工序精炼及连铸水平。
④生产轧制计划安排不合理。
（2）二次氧化铁皮
在轧制过程中表面氧化铁皮脱落，热的金属表面与水和空气接触，会生成新的氧化铁皮，称为二次氧化铁皮。
二次氧化铁皮呈颗粒状压入，分布多象分散的盐。二次氧化铁皮压入产生的原因为：①开轧温度过高；②除鳞时序不当；③精轧、粗轧除鳞设备（除鳞设备原因上同）原因；④无法高速轧制，在精轧机内进行轧制时间长，加快了氧化铁皮的增长。
（3）轧辊磨损氧化铁皮（三次氧化铁皮）
在精轧机内由于轧辊的表面氧化形成的氧化铁皮称为轧辊磨损氧化铁皮。轧辊磨损氧化铁皮呈黑褐色、小舟状、相对密集、细小、散沙状地分布在缺陷带钢表面,细摸有手感。轧辊磨损氧化铁皮压入产生的主要原因有：
①轧机在轧制过程中，出现辊面氧化膜剥落被碾入带钢表面；
②剥落后的粗糙辊面对带钢表面产生类似犁沟作用，促进带钢自身表面氧化铁皮形成；
③精轧机组每架或部分轧机之间无清除氧化铁皮装置；
④温度和机械疲劳造成工作辊表面微裂纹，会导致氧化铁皮的积累；
⑤轧辊控制不当。比如轧辊落水、温度和机械疲劳造成工作辊表面微裂纹，会导致氧化铁皮的积累，这些氧化铁皮粘在轧辊上，然后传到并压在带钢表面上；有无使用轧制油轧制等等，都影响到氧化物的产生。
3、结疤
粗轧板的蛇行弯曲、钢板与精轧辊中心线偏离、精轧机组穿辊、轧制、离辊控制不良,引起钢板头尾部侧边撞击精轧机组侧导板,撞击飞溅物在后续机架压入钢板表面形成结疤。结疤缺陷易出现在热轧板、冷轧板的上表面,多随机分布在钢板头尾部50 m、边部300 mm 以内。热轧板结疤以单个或成串凹坑出现,形貌为深浅不一、延伸量较小的凹坑。
避免钢板撞击精轧侧导板是控制结疤缺陷的关键。轧制中心线对齐,提高粗、精轧机组轧制稳定性、控制粗轧板板形,避免钢板在精轧穿辊过程中跑偏,增加精轧侧导板润滑,可有效抑制结疤缺陷的产生。
4、规格偏差
（1）宽度超差
宽度超差一般指宽度超过标准范围（0—+20mm）。从设备上看：粗轧机组是决定宽度的基准，也是轧制中宽度变化最大的地方，在控制上一般超差不会在这里，粗轧机组各种工艺参数和设备参数的变动以及中间坯沿长度方向上尺寸、温度不同,都会引起带钢宽度的变化，立轧机是对宽度中的重要设备，现在一般是液压伺服控制和AWC控制技术，精度都比较高。
精轧机组各种工艺参数和设备参数的变动以及中间坯沿长度方向上尺寸、温度不同,都会引起带钢宽度的变化。精轧机组影响宽度变化的主要因素有:
①水平轧制矩形件引起的宽度增加。由中间坯轧制成成品带钢, 随着厚度的不断减小, 必然要伴随着一定量的自然宽展。
②精轧机架间张力引起的宽度减小。带钢因宽厚比值很大, 轧制时对拉应力极为敏感, 易被过渡拉伸而变窄。在精轧机组中, 由于各种因素造成的轧机速度不平衡和活套套量变化, 机架间张力都要发生波动, 从而引起宽度变化。
③板凸度对宽度的影响。板凸度变化时要伴随着一定量金属横向流动, 尤其是薄板,宽度随板凸度变化更加明显。
④水印的影响。沿板坯长度方向水印处的温度低, 与板坯其它部位的温差可达50～100℃。由于水印处变形抗力大且板宽方向温差大, 使它在精轧机组水平轧制过程中宽展量增加。
（2）厚度超差
厚度超差是指板带厚度超过一定标准范围（一般为?0μm）。轧制过程中，影响板厚的主要因素有以下四大类：①辊系因素。轧辊偏心、轧辊磨损、轧辊弯曲、轧辊热膨胀、油膜厚度变化等；②来料因素，来料厚度、宽度、硬度变化、轧制区摩擦系数变化；③轧制过程参数变化，包括轧制力、张力、轧制速度的变化；④控制模型误差和检测仪表误差。
由于以上因素的影响，目前采用反馈式、厚度计式、前馈式、直接辊缝检测式、张力式和秒流量计式等厚度自动控制系统来控制板坯厚度。
5、板形问题
板形问题通常指板带的平直度（波浪形和瓢曲）和凸度（横向厚度）。
①波浪形
浪形分为边浪、中间浪、特殊浪形；形成原因主要由于轧辊的热膨胀及轧辊本身的弹性变形而引起；边浪指轧辊中间呈凹形，易产生带钢侧边浪形（单边浪、双边浪）；中间浪指轧辊中间呈凸形，易产生中间浪。
②瓢曲
带钢不同截面一边凸的变形，形成原因主要是由于钢板两侧冷却不均加上最后机架压延量过小造成。
③凸度
板凸度即为板中心处的厚度与边部代表点处的厚度之差。热轧及冷轧板带材往往具有共同的特点即除板带边部外，90％的中间带材断面大致具有二次曲线的特征，而在接近边部处，厚度突然迅速减小，这种现象称为边部减薄（Edge dorp）。其实质是钢板轧制时，宽度上的各处在厚度方向上不均匀压缩塑性变形，或由于带钢冷却不均而导致其在宽度方向上纤维产生不均匀延伸。由于各纤维内部相互制约，形成了轧件内部的拉压应力,因而造成带钢不平，出现质量问题。
6、辊印
辊印主要是由于轧辊表面有缺陷而造成的。主要有沾肉和掉肉两种（网纹也归入其中）。辊印的判断主要是根据带钢表面的缺陷形状来进行的。如果是有规律的缺陷（这里一般是缺陷的间隔长度一定），那么一般都是轧辊上产生的，再可以根据间隔的长度来判断是什么样的轧辊产生的（工作辊、夹送辊、助卷辊、托辊）。
7、划伤
划伤为带钢轧制过程中与硬物接触，带钢表面（特别是下表）产生一条或多条痕迹。
产生的主要原因有：精轧最后一架轧机出口的大、小溜板损坏，沉头螺丝冒出，过渡板或间隙处有小废钢残片，活套辊表面转动不灵活或者有缺损，卷取热输出辊道辊子不转，小导板高出辊面等等。
8、边裂
边裂是一种主要出现于带钢上表面边部、呈纵向曲线或山形分布的裂纹（山裂），也有的在带钢边部。形成原因主要是因为钢坯存在着粗大柱状晶、皮下裂纹、角裂及大量的夹杂等内在质量问题;钢坯在进加热炉之前已有微裂纹;钢坯加热温度偏高,且各处加热温度不均,造成组织异常,从而引起性能下降,造成钢坯在热轧后出现边裂。
解决办法主要是①合理控制连铸机的拉速与冷却水比率,控制钢坯的冷却速度,防止出现粗大柱状晶及钢坯裂纹；②严格控制均热炉加热速度及温度,避免高温下过长时间加热,并定期检查加热炉及仪表的校检工作。
9、翘皮
翘皮主要分布在带钢上表面，边部出现较多，呈“舌状”或“鱼鳞状”，大多数有一部分与带钢本体相连。影响因素主要有①钢质的影响（夹杂）；②异物的影响（表面清洁度）；③刻痕的影响；④毛刺变形的影响。
二、热轧带钢表面质量控制要点及前沿技术
通过对热轧带钢表面质量缺陷的分析研究发现，由于热轧板带材生产工艺的特殊性，以及加上大的轧制力和低温轧制技术，这些特点使得板形缺陷－氧化皮压入成为板带材的主要表面缺陷。因此除板形及尺寸方面的问题外，防止出现氧化皮成为压入板带钢表面质量控制的重点。
1、控制热轧板带氧化铁皮压入的主要技术措施
保证和提高热轧板带面质量应当从钢铁生产的全流程着手。首先必须保证钢质，避免大块非金属夹杂物的出现和充分脱气，对于薄规格产品，这点尤为重要。为防止氧化皮压下，目前采用的方法主要有以下几个方面：
①控制好轧制温度，包括板带坯料出炉温度、进入精轧前的温度以及轧辊表面温度等；
②增加除鳞次数，即在精轧机组内也安装除鳞设备；
③适当增加换辊次数及在线磨辊，保证工作辊的表面光洁度。
2、热轧带钢表面质量检测系统的研制及实践
热轧带钢表面质量检测通常只对带钢尾部一段采用目视检查方式。这种只对带钢尾部很短的一段区域进行表面质量抽检的检测方式,不能及时反映带钢表面质量的全貌,给下道工序生产带来困难,造成用户质量异议。另外,由于缺乏有效的带钢表面质量检测手段,无法提供轧辊更换优化指导,不能进行准确的产品质量等级判定,造成不必要的产品降级。
近年来国内外一些研究机构都致力于热轧带钢表面质量在线检测系统的研制，比较有代表性的是以VAISIAS为代表的线扫描摄像机检测系统和以Parsytec为代表的面扫描摄像机检测系统。宝钢分公司热轧厂为了保证热轧产品表面质量,满足下道工序生产和市场对高质量产品的需求,于2003年在2050mm热轧线上安装了一套Parsytec公司的带钢表面质量在线检测装置,取得了良好的使用效果。2004 年又在1580mm热轧成功投入运行一套带钢表面质量检测装置,为热轧厂产品质量控制提供了高效的控制手段。
①表面检测系统原理与构成
Parsytec公司的带钢表面质量在线检测装置采用CCD高速摄像系统,其主要设备包括上、下表面检测单元,图像数据转换单元,图像数据处理单元,图像数据记录单元,网络设备,配电系统,操作终端,系统调整终端,打印设备及开发维护设备,辅助设备等。表面检测系统见下图。(略)
图：表面检测系统图
表面检测系统通过设置在热轧辊道上、下方的面扫描CCD高速摄像系统,将移动带钢表面质量数据输入图像处理系统。如遇带钢表面质量异常时,系统进入缺陷识别程序。通过采用图像处理和模式识别技术,自动识别带钢上、下表面缺陷,并按照系统定义的分类,将缺陷归类至其所属类型,根据其严重程度,采取不同的报警措施。
检测系统可在多台终端上显示和记录带钢的缺陷图像和数据。表面检测系统通过热轧基础自动化系统和过程计算机系统,获取带钢的代码、状态、钢种、速度、宽度和长度等数据,结合表面质量检测结果,最终形成每卷带钢完整的质量信息。
②热轧带钢表面质量自动检测系统的作用与效果
热轧带钢表面质量自动检测系统的投入,为操作人员提供了带钢表面缺陷的可视图像,改变了传统的热轧带钢表面质量抽检模式,使得带钢表面质量数据有了完整记录,为带钢质量级别确定提供了依据,保证了带钢最终用户的满意。同时,表面检测系统的投入,为热轧工艺优化创造了条件。
三、宝钢热轧氧化铁皮缺陷、挫伤、边裂、翘皮问题的研究及控制
1、宝钢2050mm热轧带钢表面氧化铁皮缺陷控制措施
（1）完善和优化精轧轧制润滑油系统
轧制润滑的作用是防止轧辊表面氧化膜脱落后轧辊表面粗糙, 导致氧化铁皮压人带钢。针对轧制润滑油当时状况, 优化轧制润滑油投人时刻、水压、油水比、油喷嘴型号、油水混合点位置等, 做法如下：① 精轧轧制润滑油投入时刻的优化；②投人厚度规格由以往的小于4.0mm改为小于4.6mm都自动投人；③ 精轧轧制润滑油水压的提压；④ 轧制润滑油水改为常喷, 之前是当有钢的时候喷；⑤ 加大轧制润滑油喷嘴的型号；⑥ 调整精轧轧制润滑油水混合点与轧机的距离。
（2）完善和优化高速钢轧辊使用及轧辊冷却条件
宝钢分公司2050mm热轧厂在推进F1-F3高速钢轧辊使用过程中取得了明显的效果，使用后不但能大大减少带钢表面氧化铁皮细孔的发生, 同时也能降低辊耗和生产成本。高速钢轧辊冷却条件优化为：①精轧轧辊冷却水形过滤器改进, 增加有效过滤面积；②优化F4、F5轧辊冷却水嘴型号:将F5出口上水箱第3排水嘴改型；③由于轧辊辊温随气温升高而上升, 对辊面氧化膜的保护不利, 进行轧辊冷却水提压。
（3）优化工艺设计
①终轧温度目标值的优化
对氧化铁皮缺陷的热轧最终封锁作进一步规格分层分析, 无论从最终封锁量, 还是封锁率看,氧化铁皮缺陷的热轧最终封锁主要发生在厚度≤2.55mm, 约占封锁总量的2/3（见下图）。根据有关数据分析, 在保证产品性能的前提下, 适当下调薄板终轧温度目标值, 有利于氧化铁皮缺陷的控制。
图：06年4、5月份不同厚度带钢氧化铁皮封锁量
②热轧轧制工艺的优化
工艺制度的优化主要是针对中间坯厚度、单位宽度轧制力的优化和规范。考虑到精轧工作辊辊面状态的变化对钢卷质量的影响, 精轧负荷也被严格限制, 以防因轧辊粗糙带来的表面缺陷。
2、宝钢热轧带钢表面挫伤缺陷的控制措施
宝钢通过近年来对热轧带钢表面挫伤缺陷的研究,对减少该缺陷取得了明显的效果。主要措施有：
①提高PFC 板形控制功能的正常投入率, 加强对板形控制的精心操作；
②侧导板定期更换, 保证补焊质量和进一步完善验收制度；
③正常投入侧喷水, 护板焊接牢固防止松动；
④保证夹送辊的修磨量, 冷卷取后检查辊面是否正常, 辊面粘铁应立即修磨；
⑤提高卷取张力的稳定性和卷取操作的技术水平, 以及质检人员的判定能力。
3、宝钢热轧板带边裂、翘皮问题的控制措施
宝钢热轧厂在投产初期，板带产品曾一度出现边裂、翘皮问题大量出现的状况，在相关专业人员研究分析后，提出了以下几方面控制措施，并取得了较好的成效。
①加强设备的检查、维护。边裂、翘皮集中发生的日期、浇铸号、炉次，对应其铸机状况较差（如结晶器铜板间嵌冷钢、结晶器铜板上有凹坑、断辊、喷嘴渡塞等）。浇铸间隙注意结晶器检查和辊子润滑、喷嘴检查。
②优化生产组织。生产组织上尽可能将边裂、翘皮易发钢种（中碳钢）安排在铸机定修前期、中期浇注，以减少边裂、翘皮发生的可能性。
③加强异常坯管理。由于浇铸异常坯和头、尾坯表面易产生缺陷，加强对这些板坯的检查、清理，尽可能去除板坯表面缺陷。
④强调辅材管理和工序匹配。加强耐火材料和保护渣的质量管理，减少辅材对质量造成的影响，提高精炼-连铸之间的时间、温度匹配，稳定操作。
⑤适宜的加热温度和加热制度。加热炉内含铜钢宜缓慢加热，严格控制加热时间和加热温度，防止板坯局部过热。冷、热混装时，冷、热坯应间隔一段距离，温坯装炉（装炉温度<500℃）间隔5m；热坯装炉（装炉温度>500℃）间隔10m。
四、结论
外观质量是产品质量的一个重要组成部分，对于某些产品，如汽车板、家电板、不锈钢板等来说，表面质量更是对总体质量起到至关重要的作用。在生产实践中，一种缺陷的产生往往诱发另一种缺陷的产生，而一种缺陷又往往是几个因素综合作用的结果。所以解决生产中的具体问题需要注意对现场的细致检查，准确把物其根源所在，找出主要因素和次要因素，再一一解决才会有较好的效果。 |
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发表于 2008-5-29 09:35:54
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