热轧卷板生产工艺流程及常见缺陷辨识及原因

1热轧卷板生产工艺流程及常见缺陷辨识及原因唐山不锈钢有限责任公司张玉文2018年9月15日脱磷精炼RH加热炉粗轧精轧卷取连铸机脱硫转炉上游冶炼和热轧典型产品工艺流程图一、上游炼钢和热轧工艺炼钢工艺设备设计能力150万吨/年的铁水脱硫装置采用复合喷吹模式，为有效控制转炉回硫，在A、B工位分别配置了可远程操作的捞渣机。该脱硫装置配置了L1系统与L2系统，可以实现自动喷吹功能，终点硫≤0.003%。铁水预处理为转炉提供良好的原料条件，同时减轻LF炉脱硫的负担，可减轻脱硫时钢水搅动引起的氧化和增氮，LF炉主要功能转为调温、精调成分、软吹氩促进夹杂物上浮，可减少夹杂物数量和改善夹杂物型貌，提高钢水质量。有利于提高深冲级和高强度汽车钢产品质量。铁水脱硫与扒渣系统炼钢工艺设备转炉自动化炼钢系统采用PT公司技术，集成了LOMAS烟气分析装置、L1系统和L2系统。配置了成分控制模型、物料平衡模型、智能专家吹炼终点优化模型、合金化模型等,实现了转炉终点碳的精准控制，减少后吹，降低钢水含氧量，减少倾炉取样次数和后吹，减少脱氧剂消耗，降低脱氧夹杂物水平。在C±0.012%，T±12℃范围，终点双命中率实现93%。BOF转炉炼钢工艺设备LF炉L2自动化炼钢系统采用PT公司技术，集成了造渣模型、升温模型、合金化模型等功能。LF炉精炼出站温度合格率达到98.2%（±7℃范围），出站综合成分命中率实现92%。LF精炼炉炼钢工艺设备RH真空精炼装置由PT公司设计与供货，采用了机械真空泵，配置了L1系统与L2系统，集成了脱碳模型、真空度调节模型、合金化模型等功能。可以实现碳含量≤25ppm、氮含量≤20ppm的稳定控制。RH出站温度合格率达到92%（±7℃范围），出站综合成分命中率实现90%。RH真空精炼炼钢工艺设备3#板坯连铸机采用PT公司技术，配置了结晶器专家系统（包括液面自动控制、在线调宽与漏钢预报功能）、动态轻压下、动态配水、质量专家系统、切割优化模型等，实现了高强汽车钢、超低碳深冲钢的稳定生产。3#板坯连铸机1580热轧线工艺装备特点1580热轧线300万吨。产品规格：1.5～12.7×800～1440mm；生产主要种有高强汽车钢、深冲钢、家电板、镀锡基板等。•1580板坯库设有两台板坯修磨机，可用于汽车面板铸坯修磨。两座步进式加热炉配有智能燃烧系统，保证加热质量。•1580热轧线工艺布置采用1架粗轧＋7架精轧，设有热卷箱对中间坯进行保温，轧线采取七点除鳞，高压水除鳞能力强，可保证20MPa以上工作压力，层冷线长86.4米，有利用实现钢材的均匀冷却，避免钢材板面性能不均。•粗轧立辊控宽能力强，可提高边部质量，设有立辊SSC短行程控制，宽度控制精度高。•粗、精轧轧机按照轧制不锈钢设计，刚性高，精轧采取CVC窜辊+WRS弯辊技术，保证汽车高强钢轧件尺寸精度控制和轧制稳定性。•轧线检测仪表齐备，精轧后配置有厚度、凸度、平直度、宽度等大型检测仪表，2013年新增了Parsytec公司的面扫描式热轧在线表面检测系统，对热轧表面进行自动检验判定，目前缺陷识别率已超过95%，保证产品的品质。轧钢工艺设备配置两座以高炉煤气为介质的双蓄热式、步进式加热炉；步进梁和固定梁采用交叉布置，可有效减轻板坯水印。出炉温度控制精度为±20℃。步进式加热炉高压水除鳞系统压力为25MPa，工作压力＞20MPa，满足了炉后（2点）、粗轧（2点）和精轧（2点）六个除鳞点的除鳞，强力去除氧化铁皮，保证了热卷表面质量。轧钢工艺设备高压水除鳞系统轧钢工艺设备二、主体工艺装备1580粗轧机为附带立辊的四辊可逆式轧机，轧制5/7道次，将坯料减薄至25-50mm。E1立辊开口度为750-1580mm，最大侧压量为100mm，具有宽度自动控制（AWC）和短行程控制（SSC）功能。R1四辊轧机采用电动与液压微调压下，保证了中间坯厚控精度及板型质量。R1粗轧机最大轧制力为4200吨。粗轧机（四辊可逆式）1580生产线采用了热卷箱技术。其作用是将粗轧后的中间坯在进精轧机前热卷成卷，从而达到保温、均温、减少中间坯头、尾温降的作用，确保中间坯全长范围内温度的均匀性。轧钢工艺设备热卷箱（钢卷无芯移送式热卷箱）精轧机组由FE1立辊轧机和F1-F7精轧机组成。F1-F4最大轧制力4200吨，F5-F7最大轧制力4000吨，轧机能力较强，可满足高强钢的生产要求。轧机采用全液压AGC自动厚度控制、液压低惯量活套控制轧制润滑工艺等技术。通过板型仪反馈调节工作辊弯辊和CVC窜辊实现自动板型控制。厚度精度±0.03mm。板型控制≤34IU通条合格率达到95%。轧钢工艺设备精轧机（7机架四辊连轧）层冷控制系统采用3组“TurboCooling”可调节流量的加强型精细冷却控制系统和12组常规粗调及3组精调层流冷却构成，“TurboCooling”提高冷却能力和冷却控制精度，实现热轧双相钢和热轧高扩孔钢、热轧复相钢等先进高强钢（AHSS）的多段冷却路径控制的要求，实现先进高强钢的性能稳定。卷取温度±16℃，通条合格率达到95%轧钢工艺设备层流冷却（分段调节冷却模式）U型冷却工艺在提高低碳、超低碳钢钢卷性能均匀性的优化未使用U型冷却的卷取温度控制用U型冷却的卷取温度控制未使用U型冷却和卷取头尾升温20℃U冷却控制与镀锌成品性能杜比1580卷取设备采用2台全液压三助卷辊地下卷取机。助卷辊采用AJC液压踏步，减轻助卷辊对带钢咬入时的压痕。侧导板具备短行程及压力控制，可确保钢卷齐整。轧钢工艺设备卷取机（全液压三助卷辊地下卷取机）全流程监控仪表测宽仪（非接触式F-200~C平直度仪和测宽仪）进口美国NDC公司设备，生产全程宽度监控，检测精度偏差0.05mm。另外在宽度控制方面粗轧运用立辊控宽调宽，采用AWC及SSC宽度控制功能。三、质量管控设备测厚仪测厚仪选用英国进口设备，通过模型控制在线时时检测和反馈，测量精度达到了0.0001mm。目前厚度精度达标率≥99%。全流程监控仪表平直度仪（非接触式F-200~C平直度仪）在线配置高精度平直度检测仪，美国知名检测设备提供商NDC公司供货，通宽测量点数由5点测量增加到了27点测量，增加检验密度，保证板型测量数据的全面性和准确性，实现在线闭环板型控制。全流程监控仪表在线装备德国伊斯拉公司提供的面阵扫检测系统，实现全带钢表面状态实时监控，保证表面质量水平满足特钢产品。全流程监控仪表表面检测仪三、质量管控设备检化验设施扫描电镜冲击试验机碳硫仪冷弯试验机1580线主要产品及规格1580线产品类别覆盖CQ～SEDDQ、H180-260Y、H170-H250P1、H260-H550LA、DP450-1180、QP980、H1500HS供冷轧和热镀锌用热轧高强和深冲钢基板；SPHC-S、MRT1-5、TDR1-6；冷轧马口铁热轧钢带；SAPH370-440、SPFH540-590、QStE340-700TM、S355MC-S700MC酸洗热轧钢带、汽车用高强钢；420L-700L汽车大梁钢、330CL-590CL车轮钢等汽车结构钢热轧钢带及管线钢、石油套管钢、焊瓶钢、低合金结构钢及花纹板热轧钢带等。铁素体贝氏体高扩孔钢等先进高强钢（AHSS）热轧钢带和屈服强度550MPa以上超高强钢带，已批量投放市场。232、卷板常见缺陷外观类塔形扁卷内圈松卷边裂浪形.........表面类翘皮划伤异物压入夹杂氧化铁皮压入.........尺寸重量类窄尺超宽厚度不符重量不符长度不符.........缺陷分类24缺陷分类工艺类卷取温度不符终轧温度不符未平整退火温度不符速度不符.........管理类计划封锁计划改规冷轧退料钢质判定延迟........25缺陷介绍（表面类）夹渣产生机理：板坯连铸工序，由于卷渣原因造成板坯内部存在大量夹杂物，后续热轧轧制减薄过程中延伸并露头；宏观特征：呈条状或细线状；目视可见黑色或灰黑色非金属物质，与周边金属存在明显的色差；沿长度方向延伸，大小不一，分布无规律。26缺陷介绍（表面类）翘皮产生机理：产生机理：板坯表面存在物理损伤，如机械损伤、板坯裂纹等，在热轧轧制过程中，无法轧合，部分金属翻起；或者是有板坯夹渣造成。宏观特征：一般在长度方向单条分布，宽度方向位置固定，呈起皮状。划伤类翘皮钢质类翘皮27缺陷介绍（表面类）气泡产生机理：由于板坯表层气泡轧制后形成的梭形缺陷。宏观特征：位于带钢边部或者中部，全长或局部分布，局部有明显起皮，皮下无保护渣；28缺陷介绍（表面类）表面裂纹产生机理：板坯宽面存在横裂、纵裂，在热轧轧制过程中，未能轧合，继续扩展延伸；宏观特征：纵裂表现形式：目视缺陷处呈不规则弯曲条状，缺陷有明显开口或缺陷端部呈钩状；缺陷明显向皮下延伸。横裂表现形式：目视缺陷处呈“山峰”或“M”形状、缺陷处存在明显开口。29缺陷介绍（表面类）机清条纹产生机理：板坯机械火焰清理后，在板坯表面留下沿长度方向的沟槽，经热轧轧制变形后，钢带表面形成浅色条纹；宏观特征：边缘齐整，一般为浅灰色，与周边金属有明显的色差；宽度方向单条或多条分布，等间距；缺陷延伸方向平行于轧制方向，30缺陷介绍（表面类）小结：以上表面缺陷都属于钢质类缺陷，对下工序产品以及最终产品都会造成较严重的影响，在选材时如果有此类缺陷，要慎重，需要详细了解用户的最终用途，对于需要冲压或辊压变形的零件，或其它安全件，不建议选择。板坯裂纹板坯夹渣板坯机清条纹板坯物理损伤31缺陷介绍（表面类）氧化铁皮（除磷系）产生原因：除鳞水系统跳泵、延迟等原因，未能正常投入冲刷轧件表面，表面大范围金属氧化物被轧辊碾入轧件。宏观特征：覆盖面积大，内有密集的氧化铁颗粒压入，氧化物延伸方向与轧制方向相同；32缺陷介绍（表面类）氧化铁皮（轧辊系）产生原因：轧辊氧化膜针孔状破损后，在沿轧辊周向的剪应力作用下延伸，扩展为类似笔尖的形状，导致氧化铁颗粒被轧辊碾压入轧件。宏观特征：呈弥散状分布，覆盖整个板面。目视带钢表面有明显的粗糙感，可观测到密集的小黑点，酸洗后可见密集分布的针孔状点坑；33缺陷介绍（表面类）氧化铁皮（温度系）产生原因：成分中含有P等促进氧化的元素、高温环境轧制等原因，造成轧件表面金属快速氧化；宏观特征：呈云雾状，目视可观察到氧化金属浮于表面。34缺陷介绍（表面类）氧化铁皮（板道系）产生原因：轧件在高温、高速轧制过程中，由于辊道被动转、辊道死辊、辊道弯曲变形、辊面磨损等原因，表面造成划伤、挫伤缺陷，轧件表面破损，氧化铁颗粒堆积在破损处，在后续轧制变形过程中，被碾压入轧件。宏观特征：缺陷位置基本固定，形貌类似划伤、挫伤。35缺陷介绍（表面类）铁皮灰轧入产生原因：精轧经长期生产，大量堆积金属粉尘、水、油等物质的混合物，当积累到一定程度，掉落至轧件表面，经过后续轧制碾压嵌入轧件表面。宏观特征：多呈彗星状（有颜色较淡的“尾巴”），目视可观测到嵌入的金属颗粒及黑色油脂残留物。36缺陷介绍（表面类）红铁皮产生原因：加热炉中生成的氧化亚铁（FeO）与析出的硅（SiO2），在高温环境结合生成红褐色的硅酸亚铁（Fe2SiO4），黏附于板坯表面；宏观特征：呈条带状分布，缺陷呈红褐色。37缺陷介绍（表面类）氧化铁皮（除磷系、轧辊系、温度系、板道系）对需要涂装的零件有影响。红铁皮铁皮灰压入38缺陷介绍（表面类）精轧周期压痕（冷轧“辊印”）产生原因：热轧轧制过程中，精轧工作辊表面受到损伤或黏附异物；宏观特征：外观呈凸块或凹坑状、沿长度方向周期性分布、宽度方向上分布无规律39缺陷介绍（表面类）卷取周期压痕产生原因：带钢卷取过程中，夹送辊、助卷辊表面在长期使用后损伤或压力设置过大；宏观特征：外观呈凸块或凹坑状、沿长度方向周期性分布、宽度方向上分布无规律40缺陷介绍（表面类）振动痕产生原因：由于精轧设备原因，机架或轧辊在轧制过程中出现简谐振动；宏观特征：外观呈宽条状态，垂直于轧制方向，贯穿板宽，缺陷之间相互平行；无明显手感，缺陷之间距离相等。41缺陷介绍（表面类）腰折（冷轧产品“拉伸应变痕”、“滑移线”、“抬头纹”）产生原因：热轧带钢开卷或者重卷过程中，主要由于张力过大超过材料屈服极