热轧带钢质量提升技术分析

摘要：介绍了唐钢热轧生产线工艺流程及在生产冷轧用钢钢带上下表面产生伤缺陷的形貌、分布特征，分析了产生划伤缺陷的影响因素，并制定了消除此缺陷的措施，取得了良好效果。

关键词：热轧带钢 横向划伤 侧导板 托辊

1、前言

唐钢热轧生产线产品定位考虑和UTSP生产线互补，以生产品种钢和冷轧用钢为主，其中冷轧用钢比例为70～80％。随着钢材市场竞争的日趋激烈，用户对热轧带钢的表面质量要求越来越高，从而使影响带钢表面质量缺陷问题愈加突出，尤其在生产冷轧用钢过程中，由于该钢种屈服强度较低，易出现表面划伤缺陷。划伤缺陷形貌及产生原因多样化，本文针对冷轧用钢缺陷产生原因进行研究，并实施改进，取得了良好效果。

2、 产品缺陷分析

根据用户质量反馈和产品质量追踪情况，冷轧后带钢缺陷主要是起皮，其次是细小的破碎状的黑印或鱼鳞状起皮。经过对冷轧后带钢质量缺陷的辨识发现，其主要为表面缺陷，而且是由原材料热轧带钢的质量异常引起的。为了提高Q195窄带钢的综合质量，以降低后续加工带来的废品，对热轧Q195窄带钢进行了实物质量分析。

2.1 低倍酸洗试验

通过低倍试验的方法对热轧Q195窄带钢进行表面酸洗。为了使所取试样具有代表性，在每炉钢的不同支数上，距头尾5～10 m处取两个试样，取样长度500 mm，共取试样597炉。

2.2 酸洗后表面缺陷统计

597炉酸洗试样中，有问题的炉次为94炉，占总炉数的15.75%。缺陷种类主要有氧化铁皮凹坑、结疤、麻点，统计情况见表1。

为了辨识统计缺陷对后续冷轧带钢质量的影响，以统计的3种缺陷为主，选取了部分窄带钢，进行模拟冷轧生产的验证试验。在试验前要求带钢表面酸洗充分，结果见表2。

表2显示，结疤缺陷在后续轧制过程中不能够消除，是致命缺陷；麻点仅有1支完好，也是致命缺陷。由于酸洗充分，氧化铁皮凹坑在后续轧制过程中得到了部分的修复，但考虑到在用户大规模生产过程中，不可能将每支带钢酸洗情况全部检查，所以可能存在氧化铁皮去除不净的情况。此外，如果氧化铁皮凹坑较深，则在后续轧制过程中也很容易出现鱼鳞状起皮。所以，此3类缺陷都是致命缺陷，都应加以控制。

3、 缺陷产生原因分析

带钢表面呈现的凹坑尤其是宏观形貌表现为没有明显裂痕的连续状凹陷，一般是由于铸坯加热后开轧之前，表面氧化铁皮去除不净造成的。在酸洗过程中，氧化铁皮压入较轻的，能够酸洗脱落。热轧带钢表面麻点一是由于铸坯存在过多的表面针孔气泡，二是由于细碎的氧化铁皮压入。

3.1 带钢金相检验

首先对部分热轧窄带钢存在的舌状或鳞状起皮试样进行了金相分析。热轧窄带钢基体组织为铁素体和珠光体。可见，裂纹周围发生了较为明显的脱碳现象，这说明带钢表面的结疤起皮是由于连铸坯表面结疤或翻皮等缺陷所致。对裂纹内部物质进行扫描电镜能谱分析，结果显示裂纹内部，存在的主要是氧化铁皮，这也进一步证明了带钢表面的结疤起皮是由连铸坯表面缺陷带来的。

通过金相观察还发现，在带钢内部，还存在裂纹，该裂纹并非从表面延伸而致，而是完全处在钢材的内部。通过扫描电镜印证，部分裂纹是由于钢材内部夹渣造成的，对裂纹内部物质进行定量分析，结果见表3。从夹杂物化学成分看，该裂纹确是由于夹渣所致。

对图1所示酸洗后呈现凹坑缺陷的试样进行金相组织观察，发现凹坑周围的组织和基体组织相同，没有明显的脱碳现象。说明该类凹坑不是连铸坯缺陷导致，而是由于轧制前除鳞不净，氧化铁皮压入带钢表面所致。

3.2 带钢用矩形连铸坯质量分析

热轧窄带钢所采用原料绝大多数为莱钢炼钢厂1#连铸机生产的矩形坯，使用的铸坯规格主要有120 mm×285 mm、120 mm×360 mm、120 mm×435 mm 3种。铸坯的质量是带钢质量的重要保证，为此跟踪了Q195带钢所使用铸坯的质量状况。对连续生产的50炉Q195带钢，取铸坯进行低倍试验，同时跟踪带钢表面和内部质量。低倍检验发现，铸坯的横向表面存在细小的针孔气泡，观察铸坯横截面也可以清楚地看到在铸坯的4个外表面，存在较为严重的皮下气泡。此外，部分铸坯存在角部裂纹及边部的中间裂纹。

从以上调查和分析看，铸坯存在不同程度的质量问题，主要表现在皮下气泡和内部裂纹。而从后续跟踪情况看，此两种缺陷也是对带钢表面和内在质量影响较为明显的。

3.3 成分对缺陷的影响

钢中S含量过高，一是可能发生过量硫化物夹杂偏析，导致钢材内部质量缺陷，二是S容易与Mn结合，硫化锰是使钢材产生热脆性的主要因素。相关资料[1-2]也表明，随着钢中S含量增加，铸坯出现裂纹的几率增大。统计结果显示，对于S元素，存在缺陷的产品比未出现缺陷的平均高0.013％。有缺陷的连铸坯的Mn/S平均只有12.3，最低的仅为8.0。

钢中的S高、Mn/S低，是影响连铸坯质量的主要因素之一。基于生产实践和试验，主要是增加了铸坯的内部裂纹，外观表现则是常常伴有内裂、鼓肚、凹陷、脱方。因此，必须尽量降低钢中S含量，提高Mn/S，以提高连铸坯和带钢产品的综合实物质量。根据有关资料，对碳结钢S≤0.030％，同时Mn/S＞16，可有效地提高铸坯和后续轧材产品的质量，实践统计也印证了这一点。

4、 改进效果

改进措施实施后，冶炼和轧制工序生产控制稳定，除鳞系统运行正常，Q195带钢表面光洁良好，生产节奏控制有序。铸坯表面和内部质量良好，成分控制稳定，带钢表面和综合实物质量有了显著的提升。跟踪用户使用情况发现，冷轧后产品表面质量良好。

统计100炉Q195带钢化学成分，计算Mn/S。结果显示，成分控制稳定，S最大0.026%，Mn/S最小为16.5，平均为21.1。在后续带钢酸洗验证试验中，共计取样361个，表面轻微凹坑和麻点质量缺陷样品共8个，带钢表面质量缺陷率为2.22%，比措施实施前的15.75%大大减少。

参考文献：

[1] 田燕翔，现代连铸新工艺、新技术与铸坯质量控制[M].北京: 当代中国音像出版社，2004:563-602.

[2] Hiroki GOTO, ken-ichi MIYAZAWA. Effect of oxygen content on　size distribution of oxides in steels[J].ISIJ Interantional,1995,35(32):86-291.