浅谈带钢缺陷分析方法

2010-09-23冯志强

科技传播 2010年24期

关键词：产线氧化铁分析法

冯志强，姜丰

宝钢股份热轧厂，上海 200941

浅谈带钢缺陷分析方法

冯志强，姜丰

宝钢股份热轧厂，上海 200941

在带钢生产过程中会出现各种各样的缺陷，为了便于缺陷产生原因的查找，促进生产中的质量改进。本文通过平时工作中的实践经验总结了几种常用的缺陷分析方法，主要包括缺陷特征分析法、相关性分析法和验证分析法，并通过列举生产中的实际质量问题分析过程具体说明了各种缺陷分析方法的实际应用方法。

缺陷；热轧；质量；分析方法

当今囯内外钢铁市场竞争日益激烈。钢铁企业如果要保持其领先地位，不断提高钢铁产品的质量就显得极为重要。钢铁产品的质量包括其尺寸公差、板形、表面质量、外形及性能等方面。就产品表面质量而言，在热连轧生产过程中，带钢表面经常会产生各种各样的缺陷，有些缺陷甚至是以前从未出现过的，也没有相关的参考资料，作为质量工作者，我们必须在实际工作实践中，搞清是一种什么样的缺陷，摸索其产生原因，找到解决问题的办法。不断的实践、摸索、试验和总结，形成一套带钢缺陷的分析方法，就有利于缺陷原因的查找和消除。即使随着热连轧生产工艺技术不断发展，热连轧带钢表面在线检测技术已经在生产实践中得到广泛应用，但它也离不开质量检查人员对带钢表面缺陷的正确判定，以提供在线自动检测装置的判定标准和不断学习之用。本文通过平时工作中多年的实践经验，总结出一些常用的并且行之有效的缺陷分析方法。

1 缺陷特征分析法

生产过程中，带钢表面会产生种种缺陷，只要仔细观察就不难找出一些规律来，比如：按照缺陷的特征如形貌特征、宏观慨貌、分布规律及微观分布等，根据这些特征，再通过对这些规律的查找归纳，就可以对带钢表面缺陷有一个清晰的分析。

1.1 宏观形貌分析法

通过对带钢表面缺陷的宏观形貌特征来判断缺陷产生的原因的方法为宏观形貌分析法。

这种方法主要是针对热连轧带钢生产中较常出现的、原因明确的表面缺陷。通过观察带钢表面缺陷的宏观形貌，可以大致确定缺陷的程度以及所属缺陷大类。这种方法要依靠长时间的经验积累。对于生产中常见的缺陷根据形貌进行分类，是目前应用最广泛且最实用的一种方法。目前热轧主要依靠在线表面检测仪并结合尾部开卷检查来对缺陷宏观形貌进行观察。

图1 氧化铁皮

例如：对于带钢表面氧化铁皮缺陷，目前就主要依靠其宏观形貌特征来进行判定。由于氧化铁皮在热轧中发生频率较高，因此在多年的生产经验中我们已经总结出了较为成熟的根据缺陷宏观形貌来判断产生原因的方法。表面氧化铁皮缺陷按照产生原因共分为四类：温度类、板道类、轧辊类、除鳞类[1]。不同类型的表面氧化铁皮缺陷就可以按照不同的原因找出不同的解决办法，使表面氧化铁皮缺陷得到控制。这4种氧化铁皮的典型形貌如图1所示。

1.2 缺陷分布规律分析

通过对带钢表面缺陷的分布规律来判断缺陷产生的原因也是一个极为有效的手段。有些缺陷的宏观形貌是非常相似的，但不同原因产生的缺陷分布情况往往存在明显的差异，通过对缺陷分布的观察就可以判定缺陷产生的原因，从而找到解决办法。目前热轧主要是依靠在线表面检测仪和精整开卷来对带钢缺陷的分布进行观察。

例如：划伤和黑线缺陷，其缺陷宏观形貌极为相似（见图2），但是这两种缺陷由于产生原因不同，所以在带钢上的分布存在明显差异。划伤缺陷由于是机械性的损伤，跟据其特点，我们可以知道缺陷在带钢宽度方向上的位置是固定的，而黑线是一种钢质缺陷，而钢质缺陷的分布一般是无规律的，所以缺陷在带钢上应该是随机分布的，划伤和黑线的分布情况见图3。通过缺陷的不同分布我们可以快即的明确缺陷的产生原因。

图2 缺宏观形

图3 缺陷分布

1.3 微观形貌分析和成分分析

微观分析法就是通过对缺陷微观形貌的观察并辅以成分的分析来找到缺陷的特征点，从而明确缺陷的产生原因。目前该项工作主要由技术部门完成。

例如：冷轧异物压入和热轧氧化铁皮缺陷，在冷轧轧后的形貌和分布规律极为相似。通过缺陷宏观形貌特征和缺陷分布规律来判断这两种缺陷显然是困难的。但是由于其产生原因不同，其缺陷处的微观形貌和成分都存在明显差异[2]，在这种情况下我们通过对缺陷的微观形貌和能谱分析就可以很好的区分这两种来判断这两种缺陷显然是困难的。但是由于其产生原因不同，其缺陷处的微观形貌和成分都存在明显差异[2]，在这种情况下我们通过对缺陷的微观形貌和能谱分析就可以很好的区分这两种缺陷，成份分析图谱见图4。通过微观形貌可以发现，热轧氧化铁皮压入表面破碎后呈颗粒状，且缺陷底部较毛糙锐利，而冷轧异物压入缺陷底部较平缓光滑；通过成分谱图我们可以发现异物压入的缺陷处一般含有橡胶辊及聚胺脂类辊剥落的较柔软的有机物或酸洗沉淀物、机架落尘等异物中的特征成分。而氧化铁皮压入缺陷主要是O和Fe的成分，为热轧过程中压入带钢表面。

图4 成分谱图

2 缺陷相关性分析法

热连轧带钢表面缺陷种种色色。有些缺陷是无法按形貌特征来分析的，只能寻求别的方法加以考虑。相关性分析则可以对有些缺陷进行归纳分析总结。

2.1 工艺相关性分析

工艺相关分析法就是将缺陷带钢与正常带钢的各项生产数据进行对比分析，从而发现其中的差异，来查找缺陷的产生原因，该分析可以从横向和纵向两方面进行对比，即对同一时间段内生产的正常带钢与缺陷带钢的各项数据进行对比和对同一品种带钢的历史数据和近期数据进行对比。

例如：带钢边部线状缺陷，一般分布在带钢的边部20mm以内，带钢的两侧上下表面均有可能发生。该缺陷最初发生时无法明确产生原因，怀疑为钢质缺陷，取缺陷样做缺陷成分及截面金相的分析，结果如下：翘皮缺陷底部夹有密布的氧化铁；缺陷处晶粒大小不一，混晶严重。炼钢调查也无明显异常。为了查找缺陷产生的原因，调出一定时期内轧制的带钢生产数据，通过对缺陷带钢和正常带钢生产数据的逐项对比发现：缺陷带钢的侧压量明显高于正常带钢；缺陷带钢的出炉温度也高于正常带钢。对比数据见表1。

表1 生产数据

基于上述发现通过对侧压量和出炉温度的优化，带钢边部线状缺陷的程度和发生频率大大降低。

2.2 设备相关性分析

设备相关分析法就是针对各个工序中的设备变更履历和设备的投入情况等的变化进行相关性分析，从而查找缺陷产生原因的一种方法。

例如：带钢上表传动侧距边部100mm处的划伤缺陷，沿带钢全长断续分布。通过对缺陷的分析发现存在划伤的带钢全部为边部加热器投入状态，而边部加热器不投入时无此划伤缺陷。后对边部加热器进行检查，发现其传动侧防撞轮有明显的烫痕和粘铁，精轧边部加热器传动侧的防撞轮直接压在中间坯上，形成明显划痕，经精轧轧制后缺陷无法完全消除，后将防撞轮更换后再投入边加，划伤缺陷消失。

3 缺陷验证分析法

还有的带钢表面缺陷是通过各中验证方法来分析其产生的原因，找出消除其办法的验证包括工序验证、产线验证等分析方法。

3.1 工序验证分析法

工序验证分析法就是对缺陷带钢的生产过程进行调查，并从后至前逐一排除，直至锁定异常工序。

例如：带钢擦划伤毛刺缺陷，缺陷形貌为翘起的片状，主要在带钢工作侧全长断续分布，带钢尾部偏重。仔细观察缺陷会发现毛刺不是从带钢表面延伸出来的普通毛刺，而是从带钢端面延伸出来，且无毛刺缺陷处带钢端面质量良好，不存在异常变形等情况。

首先对精轧区域进行调查，经调查确认精轧无异常，基本可确定缺陷在精轧前已经产生。为了验证缺陷的产生工序将一块R2轧制后的中间坯推长条。观察中间坯边部可以发现存在明显缺陷。该缺陷在中间坯上间断性分布，与带钢上毛刺的间断性分布特征相符。另外该缺陷也在中间坯的端部位置，经精轧后缺陷应该在带钢的端部，这也与缺陷特征符合。由此可以推断毛刺缺陷为该缺陷在粗轧产生。

为了进一步明确缺陷在粗轧的产生位置，将一块经R1轧制后的板坯再推长条。观察板坯可以发现其端部已经存在明显的损伤。根据形貌和其分布情况我们认为中间坯上的缺陷为该缺陷造成。至此，可以推出缺陷产生于SP和R1之间。对SP至R1之间所有可能与带钢边部接触的设备进行检查，发现R1入口导板变形磨损严重，且由于刮蹭工作侧有少许粘铁，随后，对粘铁进行处理，并对侧导板加大了开度和重新标定，随后生产中该缺陷消失。

3.2 产线验证分析法

产线验证分析法就是对于同一批次或同一品种的带钢在不陷产生的工序。该方法又可分为两类：同一原料来源不同后续产线情况对比和不同原料来源同一后续产线情况对比。

3.2.1 同一原料来源，不同产线情况验证

在缺陷的产生原因无法通过技术手段明确找到时，可以通过对同一来源地的原料在不同后续产线进行生产，收集各不同后续产线的质量情况。对于同一来源的原料，如不同后续产线都存在相同缺陷，则可证明缺陷产生的根本原因在原料供应工序；如不同后续产线中只有特定的产线存在该缺陷，则基本可证明缺陷产生原因在该产线。

如某牌号带钢的边部翘皮缺陷，该缺陷出现时无法明确产生的原因，为了验证缺陷产生的工序，安排了二炼钢生产的同一批板坯在一热轧和二热轧分别轧制的试验，轧制生产后一热轧和二热轧都发生了边部翘皮缺陷，则基本可明确该缺陷产生工序为二炼钢。

为了验证该结果，后对同牌号板坯进行检查，发现板坯上存在角横裂缺陷。

3.2.2 不同原料来源，同一产线情况验证

同样的，对于无法查找缺陷产生原因时，采取不同来源原料在同一后续产线生产的手段也可以方便得找到问题所在。如果不同来源的原料在同一产线生产时产生了相同的缺陷，则基本可以判断缺陷的产生工序为该后续产线；如果不同来源的原料在同一后续产线生产时只有某一原料来源的存在缺陷，则也可明确缺陷产生工序。

例如：冷轧反馈二热轧供料卷轧后存在批量“边部翘皮”缺陷，缺陷全长间断性分布，距边部（切边10mm后）10mm。

该缺陷形貌与热轧边部翘皮冷轧后形貌类似，分布也基本相同。对缺陷进行成分分析，只含有氧元素和铁元素。缺陷的产生原因难以明确。针对上述情况，对冷轧退火后成品库、轧硬卷库中的不同供料厂家钢卷进行抽查，发现不同厂家的部分钢卷内外圈均存在“边部翘皮”缺陷，缺陷位置主要集中在冷轧酸轧机组操作侧，距边部10mm（切边后），且所有钢卷宽度均不同。与二热轧供料卷缺陷情况相同。这说明该缺陷在冷轧产生的可能性较大，后经查证冷轧切边圆盘剪存在异常。