热轧带钢边部缺陷分析

中图分类号：TE825 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0060-01

引言

随着经济的发展，镀锌板和彩涂板的用途日益广泛，需求量在逐步的增大。国内外许多研究结果均表明目前热轧带钢边裂缺陷产生的主要原因是：板坯边缘存在角横裂、皮下气泡等缺陷；板坯边缘有夹杂；轧件边部温度过低，或轧制张力设定过大；板坯的硫、铜含量较高，轧制时钢板的热脆性大。

1 质量问题

在板带材生产过程中，板带的质量问题直接影响到板带材的力学性能和工艺性能。其中，在应力集中和温度变化剧烈的板带边部，更易在轧制过程中产生各种缺陷，从而影响板带的整体质量，降低产品的成材率。热轧带钢常见的边部缺陷有边裂、单边浪、边部夹层以及黑线等，生产中的每一个环节都可能影响到板带的边部质量。

1.1 边裂

热轧带钢边裂缺陷是指钢板边缘沿长度方向的一侧或两侧出现破裂，其裂口处有氧化色或夹杂的缺陷，严重者钢板边部全长呈锯齿，带钢边裂是热连轧过程中常出现的缺陷，其产生的原因相当复杂，不同机、不同材质和不同生产工艺对其产生的原因均不同。热轧带钢边裂缺陷产生的主要原因是：板坯边缘存在角横裂、皮下气泡以及边部有夹杂；轧件边部温度过低或轧制张力设定过大；板坯的硫、铜含量较高；轧制时钢板的热脆性大。

通过分析表明：钢坯的内在缺陷、加热温度偏高及加热不均匀是产生边裂的主要原因，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。

1.2 黑线

黑线是常出现在粗轧中间坯距板边缘10～20mm的区域，经过对粗轧中间坯抽样调查，发现“黑线”问题具有普遍性。通过对轧件边角部金属跟踪，发现轧件的边角部金属在轧制过程中流动到轧件的上下表面，且在相同的轧制工艺条件下，孔型立辊轧制的翻平量大于平立辊轧制的翻平量；由于边角部的金属在轧制过程中始终处于低温、高应力应变状态，并且逐渐流动到轧件上下表面，每道次新生成的边界金属同样处于相同的状态，最终有可能导致轧件边部沿长度方向产生“黑线”等缺陷。

1.3 SPHE热轧卷板在冷轧镀锌后的边部缺陷

使用SPHE热轧卷板生产的冷轧镀锌板边部缺陷，在镀锌厂称之为“重皮”。其特征如下：

（1） 出现在距离边部的距离在15～150mm之间，纵向线状缺陷，而且仅在边部出现，板面的中部没有这种现象；

（2） 该缺陷在镀锌板的两个边部呈现镀锌不均匀的现象，也可以称之为线状挂锌；

（3） 该缺陷断续出现，无规律性，而且长短不一，缺陷宽度约为1mm左右；

2 原因分析及验证

2.1 对冷轧镀锌板的现场进行的跟踪情况：

（1）酸洗

开卷机设备正常，偶尔因矫平辊不转使下表面存在压痕，但是不影响使用；在酸洗的出口查看酸洗效果，没有发现明显的酸洗不净的现象，特别是边部洗不净的情况，更是没有发现。

（2）冷轧

酸洗板进入冷轧前板型良好，由于速度较快未发现明显的边部缺陷；冷轧下线后，检查尾部的上下表面质量，仅能展开最外一圈，经多次查看边部情况，无异常。

（3）镀锌

镀锌上线时，板面存在轻微的中间浪型，头尾焊接时偶尔出现焊接不良，需要重新焊接的现象。脱脂后，进入连续退火炉前，在上表面的边部可见有线状的缺陷，与挂锌疤的位置极其相似。该线状缺陷有的呈现黑褐色无手感，有的呈现基板颜色但是有手感，类似划痕。镀锌后，在卷取前可以看到间断性的线状锌疤出现在距离边部15～150mm的位置。长度长短不一，出现的频率较高。卷板的中部上下表面良好，未出现线形的缺陷。

2.2 分析与结论

（1）原因分析

公司浇铸用的浸入式水口采用的是两孔设计，钢液的流动方向与结晶器宽面平行。氧化物Al2O3在浇铸过程中极易蓄水口，随着浇铸的进行又会有部分脱落进入钢液。Al2O3脱落后受到钢液流场的作用，会有部分在铸坯边部富集，加上铸坯边部冷却的不均匀，存在角部弱冷区，导致铸坯边部出现成分偏析和边部裂纹。

（2）结论

第一、Al脱氧钢种浇铸过程中的蓄水口物质的残留和脱落后，进入浇铸的钢水中。由于边部的冷却不均匀，在边部出现弱冷区，产生热应力，致使边部形成成分偏析和角部凹陷和裂纹缺陷，导致冷轧镀锌板上产生了黑褐色的线条。

第二、在保护套管处通氩气保护的同时，少量氩气被钢液带进结晶器内的钢液中。由于进入钢液中的氩气泡较小，带入深度较深，而且浇铸速度较快，难以顺利上浮。受到结晶器中流场的作用，气泡富集的位置集中在边部。由于气泡很小，热轧难以暴露，通过冷轧的深加工，气泡破裂。脱脂后在表面留下线状、有手感的表面缺陷。

第三、浸入式长水口的两孔设计，使得夹杂物和气泡在进入钢液后，受到结晶器中向两边部的流场作用，会向两边聚集，导致产生缺陷的位置在两个边部。

第四、SPHE材质的成分结构和精炼手段影响了钢水的纯净度，为夹杂缺陷的存在创造了条件。

3 现场改进措施及效果

3.1 改进措施

（1）提高钢水的冷却速度，减少成分偏析和裂纹。可以采取如下措施：

①尽量使用新结晶器铜板，保证结晶器在最佳的状态下使用；

②保证水处理设备的工作状态，改善冷却水的水质，使结晶器铜板的冷却水槽畅通无阻；

③加大结晶器的冷却水量，增大冷却强度，减小结晶器冷却水的进出口温差；

（2）将结晶器窄面铜板的锥度由0.7%增大到0.8%，加大结晶器窄边的挤压力，减轻出现裂纹的几率。

（3）缩短结晶器长水口的使用周期，将原来的5小时更换一次，改为4小时更换一次。发现堵塞趋势后，尽量的更换水口，减少进入钢中夹杂物的量。

（4）保护套管上的氩气压力降到原来的60%，减少氩气进入结晶器的几率；

（5）适当的降低浇铸的速度，由原来的1.5～1.6m/s减小到1.45～1.55m/s；

（6）调整SPHE成分结构，根据标准和炼钢工的操作水平，适当增碳，增加拉碳的命中率，降低过吹几率，尽量减少钢中氧含量。

3.2 效果

通过更换新结晶器铜板，加强水处理设备的维护，冷却水的水质有了明显的改善，冷却效果较好。结晶器冷却水的进出口温差，由原来的8～10℃，降到了6～7℃。冷却速度有了一定程度的提高。结晶器窄面铜板的锥度增大到0.9%，坯面的较长裂纹消失，偶尔出现板坯边部的较短的微裂纹。效果较为明显。经过一系列的改进后，板坯的表面质量比以前有了很大的改观，边部的裂纹缺陷消失了，改进后连续10天，出现外观缺陷的板坯明显减少。

4 结束语

本文研究了邯钢热轧厂产生的质量异议，通过相关工艺调查分析、金相检验和跟踪试验等方法，研究了SPHE热轧卷板在冷轧镀锌后，镀锌板边部缺陷的产生原因，有效提高了2250钢卷表面质量。

参考文献

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