高表面质量钢板表面麻面缺陷的成因与预防措施

车超

摘要：通过对高表面质量的钢板进行研究，分析其各个缺陷形成的特点，以及从各方面工艺对其进行研究。并提出了很大几率可以降低钢板的麻面的生成概率的一些预防方法，再通过现场实施的配合，便可以使产生的钢板中麻面的数量明显减少。

关键词：原因分析;优化工艺;解决方法

某世界知名工程机械制造商常年大量采购某个牌号的高表面质量钢板，并在使用中进行抛丸处理、弯型、焊接、装配后直接喷涂金属漆，因此对钢板表面质量拥有更高的要求，上下表面不得进行修磨，不允许存在麻面及氧化铁皮压入等缺陷，抛丸前后均不能出现麻面，每平方米面积内不允许有多于3处的麻面。近几年来，随着供货量的大幅度增加，钢板麻面缺陷时有出现，在原始热轧钢板表面上不易被发现，经过抛丸后才显现出来。

一、缺陷描述

某一制造商在2018年从我厂订购的具有高表面质量的钢板共约有一万余吨。为了避免表面产生红锈，其采用了具有低硅成分的设计，并且考虑高表面质量的要求。但在抛丸后的表面上仍然会不时有麻面缺陷产生。

二、产生原因分析

表面麻面产生的直接原因是氧化铁皮压入，一般的氧化铁皮由最外层Fe203、中间层Fe304和最里层Fe0三层组成，多年来有关的学术研究已相当成熟，本文将不再对此加以赘述，而是结合钢板表面实际质量状况从板坯清理、加热、除鳞、轧制等工序的工艺和轧辊设备角度，对高表面质量宽厚板麻面缺陷的成因进行分析和讨论。

1.板坯缺陷。板坯的氧化铁皮、结疤、重皮、皮下气泡等缺陷经过精整、加热和轧制后，大部分得到改善甚至消除，但仍有小部分存在。板坯在入炉前如果精整不好，表面的氧化铁皮在加热炉高温气氛中熔化而形成板坯表面结疤，继而产生钢板麻面，带有这两种表面缺陷的钢板经抛丸处理后就会形成麻面。另外，由于非板坯自身缺陷原因，如连铸坯火焰切割渣在轧钢中咬人，就会造成轧辊压痕，最终导致钢板表面产生麻面。目前大部分钢厂都采用火焰清理的方法将坯料表面的缺陷熔化后去除，此方法成本低、效率高，但缺陷部位在温度骤升时会因热应力作用产生裂纹。

2.加热缺陷。板坯加热时，表面与高温炉气接触发生氧化反应，生成一次氧化铁皮，一次氧化铁皮产生的数量除与钢的化学成分有关外，还受加热温度、加热时间及炉气成分等因素的影响，表1为该钢种板坯的几种加热参数以及产生的氧化铁皮结构情况。从表1板坯的加热参数可以看出，加热时间愈长、加热温度愈高、升温速度愈快，氧化铁皮最内层Fe0就愈多，如果在后续生产工序中除鳞效果不好，氧化铁皮将会压入钢板表面产生麻面。

3.除鳞控制。高压水除鳞是目前宽厚板轧机通用的除鳞手段。在高压水喷射时，板坯表面激冷，氧化铁皮和金属基体遇冷后不同的收缩率起到破碎氧化铁皮的作用。氧化铁皮破碎后.高压水沿裂缝进入氧化铁皮与金属基体之间，对其实施进一步破碎和铲除。除鳞效果除与氧化铁皮状况有关外，还取决于除鳞水的压力、喷水量、集管配置和喷嘴结构等影响因素。

为针对不同因素的影响程度所绘制的帕累托排列图。由图中可见，喷嘴压力与流量大小是影响除鳞效果的最关键因素，占总影响因素的68%。高压水除鳞实验结果和实践经验证明，清除低合金钢在加热过程中产生的一次氧化铁皮，所需高压水的打击力为196～245kPa，清除二次再生氧化铁皮所需高压水的打击力为49～78 kPa。高压水流量主要应满足除鳞箱和轧机多点除鳞的需要，若流量随除鳞时间延长而减小，将导致系统压力降低，进而影响除鳞效果。

4.轧辊材质及维护。轧辊是实现轧制过程中金属变形的直接工具，对强度、硬度、耐热性、耐冲击韧性都有要求，在轧制过程中，轧辊与板坯接触而发生物理摩擦，与冷却水在高温高压下接觸发生化学腐蚀和氧化作用都会引起轧辊磨损和破坏，轧辊由此产生的麻面缺陷。因此需要刘钢种进行分类，区分使用轧辊类型。通过多次对比研究，认为工程机械用高表面质量宽厚板的轧制选用半硬辊为宜。

5.轧制过程二次氧化铁皮压人。热轧过程中表面氧化铁皮脱落，热金属表殖与水和空气接触，还会生成新的氧化铁皮，称为二次氧化铁皮，其在轧钢过程中形成的缺陷形态主要表现为压入凹坑，呈现较大面积分布，钢板经抛丸清理后缺陷暴露更加明显。常规轧制工艺一般采取两阶段控轧，粗轧阶段前三道次通常采用≥15%压下率的大压下量，单道次往复轧制，不易使残余氧化铁皮破碎和剥离，导致压入，虽然利用粗轧阶段除鳞3～4次，但由于氧化铁皮与金属基体结合比较紧密，除鳞效果会受到影响，容易产生麻面缺陷;精轧阶段首道次前待温控制轧制，增加了中间坯氧化时间，若在精轧过程中除鳞道次过多，会导致轧后成品板材表面出现条纹水印，还会产生轧制周期长、轧件温降大等负面影响，若除鳞道次过少，则不利于二次氧化铁皮的去除。表2列出了部分关键影响因素及其变化对表面质量的影响。从表2可以看出，影响表面质量的因素多且复杂，要更好地控制表面质量就需要所有因素的共同作用，同时还要考虑这些因素对钢板性能的影响作用，有些因素对表面质量产生正面作用，但对钢板的力学性能却产生消极影响，如粗轧机的前几道次压下量、精轧开轧温度、终轧温度对表面质量和性能作用是矛盾的，需要在现场实际控制中综合考虑。

三、解决措施

针对上述情况中的麻面缺陷的产生，研究其发生的主要因素，我厂根据实际的情况对钢板的表面质量做出改进措施。优化了加热工艺，采用了新的轧制技术，很好的提高了表面质量，减少了麻面的产生。

1.加热。首先在加热阶段控制合适的加热时间和加热制度，避免坯料在高温下长期卧炉，保证炉内为若还原性气氛。为了减少氧化，在坯料进行热装炉时可尽量缩短坯料停留在高温区之下的时间。最好控制在零点八分每毫米左右。还需控制炉内压力稳定，且避免冷空气进入炉内。对于表面质量要求高的坯料，在保证可顺利轧制的前提下适当降低加热温度和加热时间。

2.轧制。高压水的流量需要满足多台机器的除鳞需要并且需要保证管路通畅，然后再对喷嘴的工作状态进行定期检查。除鳞箱中和轧机除鳞的压力需大于23兆帕。并保证除鳞喷嘴高度和角度合适，保证除鳞时是通长除鳞。由于坯料尺寸多样，为了优化表面质量，对除鳞箱进行了改造，使上除鳞集管可以根据坯料厚度随动，保证上除鳞集管距坯料上表面高度在100mm左右。在轧制表面质量要求较高的钢板时，提前通知除鳞间提高除鳞压力，使除鳞压力提高道25兆帕左右。轧制此类钢板时粗轧适当增加除鳞道次，精轧开轧时必须做到通长除鳞，而为了避免钢板的表面出现麻面的情况，最后单道次中禁止除鳞。而且在不会使性能降低的前提下，减少精轧阶段的轧制道次，并使终轧的温度需要尽量的降低。

为了提高表面质量我厂采购了表面硬度较高的高铬铁轧辊，并对轧辊冷却水水质进行了治理，增加了新的冷却水过滤系统，大大减少了冷却水中的杂质。钢板表面之中麻面的现象。是在许多因素的互相作用之下产生的，并且与控制氧化铁皮有直接的关系。而且除鳞系统和轧钢的过程是最为关键的因素。

参考文献：

[1]王涛.中厚板钢板表面麻点的研究与控制[D].西安建筑科技大学，2017.

[2]吴季.热轧宽厚板二次氧化铁皮压人形成机理及预防措施[A].中国金属学会.[C].中国金属学会：，2017