中厚板生产中常见缺陷的类型及预防

中厚板生产中常见缺陷的类型及预防中厚钢板是国民经济发展所依赖的重要材料，广泛用于高层建筑、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械、管线及国防建设等各个方面，中厚钢板的品种繁多，使用温度区域较广（-200℃~600℃），使用环境复杂，（耐候性、耐蚀性），使用要求高（强韧性、焊接性）。目前,我国中厚板生产厚度为4～250mm,宽度可达4000mm,最长可达27m。在品种方面,已能生产难度比较大的装甲、船身、不锈、高压锅炉容器、桥梁等专用中厚板。但是,高档次板仍然比较少,专用板只占20%多一点,大多数厂以生产大路货普碳板为主,产量占70%～80%。由于大部分企业炼钢缺少炉外精炼手段,钢质纯净度差,钢板夹杂、分层现象有时较为突出,在轧制生产中,钢板表面铁皮多,麻点面积大且深,修磨量大,严重影响了钢板品种与质量的发展。另外国产中厚板尺寸偏差、表面质量、力学性能也存在很多问题，只是大多数厂生产以普碳钢为主，钢板质量问题还未完全暴露出来。（中厚板市场）随着国民经济的发展,各行各业对中厚板品种、规格、尺寸精度、内外部质量及性能提出了日益增高的要求。所以中厚钢板不仅要有好的机械性能，还要求有优良的表面质量和内部质量。目前，国内中厚板存在的主要质量问题有：(1)产品质量不能满足国际标准,国际标准要求产品表面无缺陷且无修磨痕迹,厚度公差带较国内标准减少50%,不平度长度测量单位增加一倍,产品全部双定尺交货。国内中厚板双定尺率只有65%左右。(2)产品品种单一,不能满足国内和国际市场需求,有订单不能接受。大部分企业只生产普碳和低合金钢中的A、B级钢，C、D级不能保证性能。(3)钢板外观质量差，如断面有兰边,锯齿、撕裂、错牙等缺陷，表面有划伤、铁皮、油污、麻点等缺陷，厚度偏差大、宽度大小头差大、对角线差值大等非矩形缺陷。国内外中厚板外观质量对照表项目国内水平国际先进水平厚度精度(mm)一般：0.50.045先进：0.3宽度精度(mm)一般：155先进：10长度精度(mm)一般：4010先进：20表面质量一般：有麻点等较严重缺陷表面光洁无缺陷（徐州卡特彼勒公司）先进：铁皮稍厚无大缺陷包装质量一般：人工作业，不清晰自动喷字、打印、贴签、清晰、美观先进：接近国际先进水平(4)机械性能一次检验合格率低，,性能商检不合格率大。专用板一般70%-85%，水平高的到95%。(5)用户对钢板的使用方便性和非标准规定的外观质量要求越来越多,因此而产生的质量异议日渐增多。使用要求高于标准。内部质量不探伤，外观质量瓢曲度。中厚钢板生产过程中竟产常见缺陷主要有表面缺陷和内部缺陷。表面缺陷钢板的表面质量，是以表面和断面缺陷的程度以及外形缺陷的程度来表示的，这些缺陷基本上可分为允许存在和不允许存在两类。允许存在的表面缺陷，是指缺陷的程度轻微，在产品标准的规定范围内；不允许存在的表面缺陷，是指超过了标准所允许的范围的缺陷，但这些缺陷一般允许清理，只要清理的深度能保证钢板的厚度在公差规定的范围之内。中厚板表面缺陷处理主要是根据标准的要求修磨清理。各钢种标准对修磨清理要求各不相同。①低合金及普通碳素结构钢GB3274—88钢板表面不得有气泡，结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂和压入的氧化铁皮。钢板不得有分层。低合金钢板表面允许有不妨碍检查表面缺陷的薄层氧化铁皮、铁锈，由于压入氧化铁皮脱落所引起的不显著的粗糙、划痕，轧辊造成的网纹及其他局部缺陷，但凹凸度不得超过钢板厚度公差之半，并应保证不超过允许的最小厚度。钢板表面的缺陷不允许焊补和堵塞，应用凿子或砂轮清理。清理处应平缓无棱角，清理深度不得超过钢板厚度负偏差的范围，对低合金钢板并应保证不超过钢板允许的最小厚度。切边钢板的边缘不得有锯齿形凹凸，但允许有深度不大于2mm，长度不大于25mm的个别发纹。不切边钢板，因轧制而产生的边缘裂口及其他缺陷，其横向深度不得超过钢板宽度偏差之半，并且不得使钢板小于公称宽度。根据供需双方协议，厚度大于10mm的钢板可逐张进行超声波检验，检验方法由双方协商确定。②船板（GB712---1988）：钢板表面不得有气泡，结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂和压入的氧化铁皮。钢板不得有分层。．不允许有妨碍检查表面缺陷的薄层氧化铁皮、铁锈，由于压入氧化铁皮和轧辊所造成的不显著的粗糙、划痕，网纹及其他局部缺陷，但深度不得大于负偏差之半，且应保证钢板的允许最小厚度。钢板表面缺陷允许修磨清理，但应保证钢板的最小厚度，清理处应平滑无棱角。③桥板（GB714---2000）：钢材表面不得有气泡，结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂。钢材不应有分层。如有上述缺陷允许清理，清理深度从实际尺寸算起，不应大于钢材厚度公差之半，并应保证最小厚度。清理处应平滑无棱角。④锅炉板（GB713---1997）：钢板表面不得有气泡，结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂。钢板不应有分层。如有上述表面缺陷允许清理，清理处应平滑无棱角，并应保证钢板的最小厚度。其他表面缺陷允许存在，但应保证钢板的最小厚度。⑤压力容器板（GB6654---1996GB3531---1996）：钢板表面不得有气泡，结疤、裂纹、折叠、夹杂。钢板不应有分层。如有上述表面缺陷，允许清理，清理深度从钢板实际尺寸算起，不得超过钢板厚度公差之半，并应保证钢板的最小厚度。缺陷清理处应平滑无棱角。其他缺陷允许存在，但深度从实际尺寸算起，不得超过钢板厚度公差之半，并应保证缺陷处厚度不超过钢板的允许最小厚度。⑥优质碳素结构钢GB711---1988：钢板和钢带表面不得有裂纹、拉裂、气泡、折叠、结疤和压入氧化铁皮，钢板不得有分层。钢板表面不允许有妨碍检查表面缺陷的薄层氧化铁皮或铁锈及凹凸度不得超过钢板和钢带厚度公差之半的麻点、凹面、划伤及其它局部缺陷，且应保证钢板和钢带允许的最小厚度。钢板表面局部缺陷允许清理，清理处应平滑无棱角，并应保证钢板允许的最小厚度。表面缺陷按来源又可分为两类，一类是由钢坯本身带来的缺陷，称为钢质缺陷；一类是在钢坯到成品的生产过程中造成的缺陷，称为操作缺陷。一：钢质缺陷1、裂纹和裂缝缺陷特征：这类缺陷在钢板表面呈形状不同、深浅不等、长短不一的裂口，一般呈鱼鳞状或水纹状。单个的裂纹和裂缝可以在任何部位产生，密集的裂纹多分布在钢板的边缘部位。产生原因：（1）这类缺陷一般是连铸坯存在的裂纹清理不彻底，原有的表面纵裂纹、表面横裂纹和星状裂纹轧制后暴露出来。表面纵裂纹是连铸坯宽面上或角部附近沿其长度方面的裂纹，一般是在结晶器中形成，在二冷区进一步发展。表面纵裂纹是由于在结晶器内生成的凝固壳不均匀、抗拉应力集中在某一薄弱部位产生的。表面横裂纹是连铸坯面上或角部沿其宽度方向的裂纹，宽面上的横裂纹主要是连铸坯在结晶器中或支撑棍之间的摩察、连铸坯在弯曲或矫直时坯壳的变形等引起的纵向拉应力造成的。角部横裂纹的产生原因是连铸坯角部过冷引起的纵向冷却和收缩应力、导辊和拉辊调整不适中和连铸坯受到过分的弯曲变形引起的应力造成的。含Nb钢裂纹敏感性较强，容易产生表面横裂纹。星状裂纹是连铸坯表面上呈星状的裂纹，主要是连铸坯局部过冷或过大的冷却间歇和局部再加热而产生的应力造成的；结晶器铜板中的铜渗入晶间引起的晶间脆化，也可形成铸坯表面的星状裂纹。含铜钢容易产生白表面星状裂纹（2）板坯的皮下气泡或皮下夹杂轧制时破裂或暴露形成点状或星状裂纹。板坯的皮下气泡或皮下夹杂未清理前很难发现，加热过程有部分气体溢出，轧制过程又有部分气体溢出表面，形成破口，经轧制形如裂纹。（3）板坯加热温度不均、加热速度过快等造成钢板塑性不均匀，轧制时出现拉裂。（4）导热系数低的钢种，保温时间不足，或温度不均，变形后内应力太大，轧制时拉裂或冷却时内应力释放出现炸裂。预防措施：（1）加强坯料的质量检查，板坯表面的裂纹和裂缝要清理干净。（2）防止钢坯过热，控制加热速度、达到温度均匀。（3）在高温下轧制尽量采用大压下量，使皮下气泡焊合。厚板累计压下率小，内部缺陷不容易压合，连铸坯轧制6-50mm钢板探伤合格率有98%，连铸坯轧70mm以上厚板，探伤合格率只有70%，连铸坯轧100mm以上厚板，探伤合格率只有30%。（2）气泡缺陷特征：这类缺陷在钢板表面为无规律的分布，在某些局部呈现圆形凸起，凸起的外缘比较圆滑，气泡是因钢板内部有气体，该处在轧制时不能焊合而造成的，有的在轧制时被撕裂。产生原因：板坯内部聚集了较多的气体。连铸坯内聚集气体主要是因为钢水脱氧不充分、钢水温度过低以及中间罐潮湿以及引锭杆头部潮湿在最先浇铸的板坯头部出现皮下气孔或气泡。预防措施：（1）炼钢时采取措施尽量去除钢中的气体。（2）加强板坯的质量检查，不使用气泡暴露的板坯。（未暴露的不能发现）3、表面夹杂缺陷特征：这类缺陷在钢板表面有肉眼可见的非金属夹杂，呈明显的点状、块状和长条状分布，颜色一般为红棕色、淡黄色或灰白色。严重的表面夹杂在轧制中会转变成裂口。产生原因：（1）原料本身带有非金属夹杂物，轧后暴露。结晶器中的钢液面波动卷入保护渣或有缺陷的侵入式水口在钢液内破损都造成钢坯夹杂。（2）轧钢厂的隔号砖和加热时炉顶或炉墙的耐火材料落在原料表面，轧制时压入钢板表面产生非金属夹杂。预防措施：（1）加强板坯的清理和验收，不使用带有表面夹杂的板坯。（2）保证高压水压力，除尽钢坯表面的氧化铁皮和杂物。4、结疤缺陷特征：结疤是在钢板表面呈现连接的舌状、块状或片状分布的金属薄片，不易翘起，周围留有痕迹，下面有夹杂物，有的与钢板本体相连，有的不相连。产生原因：（1）原料清理时的深宽比不当、毛刺没有清除掉或者清理后的凹坑有尖锐角，经轧制后被拉长或压扁，在钢板表面形成结疤。。（2）钢坯表面上的结疤、重皮等缺陷未清理干净，轧后残留在钢板表面。预防措施：（1）加强对原料表面的清理和检查，保证清理深宽比1：8以上，最少也要达到1：6，缺陷清理干净。（2）火焰清理后，除尽板坯上的残渣。二、操作缺陷1、凸包和压痕缺陷特征：凸包缺陷是钢板上呈现的有规律的局部突起，压痕是钢板表面被压出的不同形状和大小的凹坑。产生原因：（1）凸包是轧辊或矫直辊表面掉肉或表面因硬物压出凹坑轧制钢板时产生的。（2）压痕是在轧制过程中或矫直过程中辊面上粘有钢渣、铁皮等硬物，在钢板表面压出不同形状和大小的凹坑。（3）钢板表面落有异物，矫直时压入钢板表面，脱落后形成压痕。预防措施：（1）加强装棍和轧钢操作，不轧“黑印钢”，保持轧辊冷却均匀。（2）经常检查轧辊和矫直辊，发现异物压入或掉肉及时换辊。（3）轧制时防止异物掉在轧件上。2、麻点缺陷特征：在钢板表面呈现局部的或连续的凹坑，该缺陷根据形成原因可分为以下几种。产生原因：（1）原料加热时，燃料喷渍侵蚀钢坯表面，轧制后，钢板表面局部呈黑色蜂窝状的粗糙凹坑面，一般多为小块状或密集的麻面，故称黑麻点。（2）原料在加热时由于氧化严重，轧制时氧化铁皮脱落，在钢板表面形成块状或连续的粗糙平面或出现灰白色的光面凹坑，故称光麻点。（3）是钢板在辊底式热处理炉正火时，由于温度较高，钢板表面很软，炉底辊上粘接的有高熔点的煤气燃烧产物，在钢板表面压出有规律的或大面积的凹坑。缺陷处理：如果麻点不超过允许偏差范围，可修磨处理，如果麻点较严重或范围较大，只能判为废品切除。预防措施：（1）要控制好加热炉的温度波动和喷油量以及高温阶段的温度、气氛和时间。（2）要在轧制时加强除鳞，保证高压水压力，除尽钢坯表面氧化铁皮和异物；（3）要定期检修热处理炉的炉底辊，减少炉底辊粘接异物。3、氧化铁皮压入缺陷特征：钢板压入氧化铁皮，一般为灰褐色或红棕色，呈块状或条状分布。产生原因：这类缺陷主要是原料表面的氧化铁皮或轧制过程中产生的二次氧化铁皮除鳞不净，在轧制时压入了钢板表面。板坯从加热炉出来后，经除鳞点高压水除去氧化铁皮未尽后进行粗轧，粗轧过程中也未除尽氧化铁皮，压入后称为一次氧化铁皮压入;在粗轧过程中和粗轧后的凉钢过程中,钢板表面产生了二次氧化，钢板与二次氧化铁皮的界面应力小，所以剥离性差，如果精轧喷射高压水不能完全除去二次氧化铁皮，压入后称为二次氧化铁皮压入。氧化铁皮的组成主要为ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4和Ｆｅ2Ｏ3。一次氧化铁皮为灰