在熱軋生產(chǎn)中鋼板邊部附近出現(xiàn)了數(shù)量較多的異物缺陷，嚴(yán)重影響了熱軋產(chǎn)品質(zhì)量。本文對(duì)用作冷軋?jiān)系臒彳埖吞间撲摪灞砻娈愇锶毕莸漠a(chǎn)生原因進(jìn)行了多組對(duì)照實(shí)驗(yàn)和微觀組織分析，初步確認(rèn)異物缺陷來(lái)源于鑄坯。推斷異物缺陷產(chǎn)生過(guò)程為：異物落在鑄坯表面，被軋制壓入鑄坯基體；受除鱗水的影響，異物迅速降溫，在熱軋過(guò)程中形成了纖維狀組織及碳化物；鋼板母材與異物的接觸處的組織受異物低溫和鑄坯高溫的影響，提前轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，并在鑄坯基體溫度的緩慢下降過(guò)程中不斷長(zhǎng)大，形成了異常粗大的鐵素體。

熱軋鋼板表面出現(xiàn)的結(jié)疤或異物缺陷一般都具有與鋼板母材不一樣的組織，其中結(jié)疤缺陷一般來(lái)源于鑄坯缺陷，而異物缺陷的來(lái)源有多種。黃其義研究了3種異物壓入缺陷[1]：精軋入口側(cè)導(dǎo)板襯板上有“積瘤”、結(jié)疤等脫落導(dǎo)致；機(jī)架入口隔熱板、機(jī)架間冷卻水集管等設(shè)備上附著氧化物灰脫落導(dǎo)致；卷取前側(cè)導(dǎo)板與帶鋼刮蹭產(chǎn)生“火花”黏在帶鋼表面導(dǎo)致。彭凱等[2]研究了鋼板撞擊精軋機(jī)組側(cè)導(dǎo)板形成的結(jié)疤缺陷。熱軋鋼板異物缺陷嚴(yán)重影響鋼板的質(zhì)量，導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品等待切除異物缺陷而延遲生產(chǎn)進(jìn)度，甚至出現(xiàn)缺陷嚴(yán)重的產(chǎn)品判廢情況。本文對(duì)用作冷軋?jiān)系臒彳埖吞间撲摪灞砻娈愇锶毕莸漠a(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。

熱軋鋼板異物缺陷及位置

某熱軋廠(chǎng)熱軋生產(chǎn)低碳鋼、超低碳冷軋?jiān)系倪^(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了出現(xiàn)在鋼板軋制邊附近的異物缺陷，每卷鋼出現(xiàn)1~3處，且在鋼板長(zhǎng)度方向異物缺陷出現(xiàn)的位置并不固定。異物沒(méi)有沿軋制方向的較大變形且深深硌入鋼板中，如圖1所示。某熱軋廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，異物缺陷在鋼板寬度方向上表現(xiàn)為：多數(shù)出現(xiàn)在軋制邊附近，少量出現(xiàn)在鋼板板面中部。操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)、板面中部出現(xiàn)異物缺陷的鋼卷數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果初步推斷，可能是熱軋前期有異物落在鑄坯邊部導(dǎo)致的。

不同生產(chǎn)工序的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

根據(jù)異物缺陷出現(xiàn)位置統(tǒng)計(jì)結(jié)果，鋼板表面異物缺陷產(chǎn)生的原因有兩種可能：(1)鑄坯自身攜帶異物如毛刺等在熱軋過(guò)程中脫落而被壓入鋼板表面；(2)熱軋導(dǎo)尺與鑄坯邊部滑擦，造成鑄坯“掉肉”，并被壓入鋼板表面。為了進(jìn)一步判別是在哪個(gè)生產(chǎn)工序出現(xiàn)了異物問(wèn)題，對(duì)鑄坯進(jìn)行不同預(yù)處理工序組合，進(jìn)行對(duì)比生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)選取42塊鑄坯(1#鑄機(jī)26塊鑄坯，7#鑄機(jī)16塊鑄坯)進(jìn)行掉頭、翻面、熱軋產(chǎn)線(xiàn)等生產(chǎn)工序的多種組合，見(jiàn)表2。掉頭用于確認(rèn)是否有鑄坯尾部毛刺影響，翻面用于確認(rèn)是否有上表面的毛刺影響，使用不同的熱軋生產(chǎn)線(xiàn)用于確認(rèn)是否有熱軋刮劃“掉肉”影響。

表2可以看出：(1)掉頭與否的鑄坯均存在異物缺陷，比率相當(dāng)。7塊掉頭鑄坯中3塊有異物缺陷，占比42.86%；35塊未掉頭鑄坯中16塊有異物缺陷，占比45.71%。(2)翻面與否的鑄坯均存在異物缺陷，比率相近。22塊翻面鑄坯中9塊有異物缺陷，占比40.91%；20塊未翻面鑄坯中10塊有異物缺陷，占比50%。(3)熱軋產(chǎn)線(xiàn)中三熱缺陷比率是一熱缺陷比率的兩倍。一熱生產(chǎn)12塊鑄坯中，3塊鑄坯有異物缺陷，占比25%；三熱生產(chǎn)30塊鑄坯中，16塊鑄坯有異物缺陷，占比53.33%。

異物缺陷微觀組織分析

沿鋼板橫向?qū)愇锴虚_(kāi)取試樣，觀察橫斷面微觀組織，見(jiàn)圖2(a)。異物壓入鋼板基體并鑲嵌其中，有明顯纖維狀組織，說(shuō)明異物在壓入鋼基體的過(guò)程中有一定的變形；異物附近為異常粗晶區(qū)，母材組織為細(xì)晶區(qū)。

光學(xué)顯微鏡

對(duì)異物微觀組織進(jìn)行金相觀察發(fā)現(xiàn)，異物組織為鐵素體+碳化物，碳化物呈圓球狀，圖2(b)。異常粗晶區(qū)微觀組織如圖2(c)所示，鐵素體晶粒異常粗大，直徑達(dá)到了幾百微米，推斷異常粗大的晶粒是不斷吞噬周?chē)蔫F素體長(zhǎng)大的結(jié)果。母材細(xì)晶區(qū)微觀組織如圖2(d)所示，母材組織為鐵素體，平均晶粒尺寸約為15μm。

掃描電鏡

采用掃描電鏡分析異物的化學(xué)成分主要為Fe、O、C元素，如圖3所示。異物上多個(gè)位置(位置1、2、4、5、6)的化學(xué)成分相同，僅位置6含有極少量的Mn元素。異物化學(xué)成分組成與母材(位置3)的成分相近，因而推斷異物極有可能是母材的一部分。

分析和討論

掃描電鏡能譜分析可以看出，異物化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分相近，推斷異物為母材的一部分，然而無(wú)論是來(lái)自鑄坯毛刺還是來(lái)自熱軋刮劃“掉肉”的異物均為鑄坯的一部分，因此暫時(shí)無(wú)法明確區(qū)分異物來(lái)自于哪個(gè)部位。金相組織分析顯示，在異物和母材之間有一層異常粗大的鐵素體晶粒。異常粗大的鐵素體晶粒推測(cè)可能是在熱軋期間由奧氏體提前轉(zhuǎn)變而成，并在一定溫度下不斷吞噬周?chē)蔫F素體，進(jìn)而長(zhǎng)大到幾百微米。

因此，推測(cè)熱軋生產(chǎn)中異物產(chǎn)生過(guò)程為：在鑄坯經(jīng)過(guò)高壓除鱗水進(jìn)入粗軋機(jī)時(shí)，鑄坯上的一小塊毛刺或“掉肉”脫離鑄坯，飛落到鑄坯表面，并迅速被粗軋機(jī)壓入鑄坯表面，形成異物；由于異物與除鱗水的接觸非常充分，異物冷卻至800℃以下，組織由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，且溫度持續(xù)降低；鑄坯基體與異物接觸處由于受較低溫度的異物影響而溫度降低，且隨著鑄坯整體溫度的降低，接觸處的溫度降低至組織轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下，提前出現(xiàn)了鐵素體，并且隨著整體鑄坯溫度的緩慢下降，鐵素體不斷長(zhǎng)大；異物經(jīng)過(guò)熱軋，被深深壓入鑄坯基體中，受粗軋和精軋的大壓下的鑄坯變形影響，異物的組織呈現(xiàn)纖維狀，并出現(xiàn)了碳化物，但是由于異物的強(qiáng)度大于鑄坯基體，異物的形變相對(duì)較小，鑄坯基體與異物的接觸處的鐵素體晶粒在鑄坯基體溫度緩慢下降過(guò)程中持續(xù)長(zhǎng)大；經(jīng)過(guò)層流冷卻后，鋼板母材組織快速形成細(xì)小的鐵素體組織。由于異物在粗軋壓入鑄坯前飛落的位置具有不確定性，因此并不是每個(gè)鋼卷都存在異物缺陷。

結(jié)束語(yǔ)

(1)熱軋生產(chǎn)低碳鋼、超低碳冷軋?jiān)蠒r(shí)產(chǎn)生的異物缺陷為鑄坯的一部分。(2)要確定異物是如何形成的，需要增加實(shí)驗(yàn)，以區(qū)分異物是來(lái)自于鑄坯毛刺還是鑄坯熱軋時(shí)刮劃“掉肉”。(3)在溫度較低的異物和溫度較高的鑄坯共同作用下，兩者的接觸處形成了異常粗大的鐵素體晶粒。

文章來(lái)源——金屬世界