赵晶龙

热轧板带表面质量的好坏和钢板产品的质量和生产线的生产效率有直接关系，因此要想保证企业的效益，就必须保证热轧板带表面的质量。炼钢原因造成的表面夹杂是造成热轧板带表面质量缺陷主要原因之一，这些夹杂缺陷的存在都会对于后续客户使用造成不同程度的影响。基于此，本文对热轧板带表面Q235B 大块夹杂缺陷以及客户生产使用后的Q235B 大块夹杂缺陷产生的原因进行具体的分析，并提出相关的控制措施。

1 研究背景

自2020 年8 月4 日开始炼钢二厂1#铸机两流均出现中心线裂纹、三角区裂纹、中间裂纹等缺陷，经技术部、炼钢二厂、热轧二厂、相关工程师现场共同确认原始铸坯及退炉坯裂纹缺陷较为明显，且同一铸坯头尾两侧均有体现。自8 月4 日开始，经热轧二厂表检挑出Q235B 大块夹杂14 卷，个别已经轧漏，均需判三级品处理，约378t，均对应一号机生产；挑出表面起包缺陷26 卷，约702t，金相检验有分层现象，准备协调发货，均为一号机生产。现场剩余缺陷铸坯6 支。客户杭钢国贸下游制管客户使用我公司热轧二厂轧制的钢卷Q235B，规格9.5*1500、9.75*1500，生产过程中发现多处大面积夹杂、异物压入，并伴有多处R 角开裂。

2 调查过程

2.1 炼钢生产情况

热卷大块夹杂及起包缺陷均为1#机直上Q235B 钢种，其中大块夹杂共14 卷，N1 流13 卷，N2 流1 卷，锰硫比12.5；起包缺陷26 卷，N1 流16 卷，N2 流10 卷，锰硫比13.2。生产日期在8 月4 日～8 月6 日之间。8.6 日炼钢二厂3：02 ～6：13 检修，重点进行扇形段漏油处理，未更换立弯段及扇形段，检修后铸坯偶见三角区裂纹情况，发现3 卷起包缺陷，至8 日未检出相关缺陷。

8 月7 日上午技术部组织炼钢二厂、热轧二厂及部分工程师现场跟踪两卷大块夹杂开卷，缺陷卷主要包括起包缺陷及大块夹杂缺陷，其中部分大块夹杂缺陷已经多处轧漏，无法外卖。

2.2 客户反馈情况

客户使用我公司热轧二厂轧制的钢卷Q235B，规格9.5*1500、9.75*1500，生产过程中发现多处大面积夹杂、异物压入，并伴有多处R 角开裂。

2.2.1 炼钢二厂调查情况

异议卷为3 月20 ～22 日1#铸机生产，走直上工艺，其中X20302586 炉降速处理，其余炉次无异常情况。与质量异议卷同批次轧制的带卷质量一级品入库、发货，未判表面质量二级品。

2.2.2 轧钢调查情况

异议卷于3 月20 日-23 日集中轧制，一级品入库、发货。各区域工艺控制符合操作规程。表面检测仪已经无缺陷记录。回查生产记录：3 月22 日检出出现5 卷Q235B 孔洞缺陷，涉及到三个炉次，均为直上和1#铸机1 流生产，且成品S 偏高，加热炉规律不明显，1#、2#加热炉均有出现。

2.3 相似案例

（1）2020 年7 月4 日9：50 分 左 右， 轧 制 钢 卷 号：00715601010 钢种规格：Q235B-W3.5×1530mm，穿带过程中F7 出口处传动侧上表面异常，F4 出口处有巨大异响，操作工田海军随即急停，此次事故造成废钢1 块00715601010 节奏废钢1块00715601020。经检查发现钢板中心部有较大的的分层。

炼钢二厂生产情况：2020.7.4 日1 号机生产钢种Q235B-W，走直上工艺，此炉成品成分正常，浇注8min 连铸二流有换水口操作，结晶器锥度S1：7.6/7.6，S2：7.7/7.6，当日通钢量881，累计22253。

轧钢生产情况：本炉一共8 块板坯，轧废2 块，轧废板坯号X201059741203，剩余6 块安排全部打回炉。

金相情况：缺陷部位切取横向试样进行观察，发现开裂部位裂纹根部有氧化铁，侵蚀后观察组织沿中心偏析扩展；正常部位纵向断续在中心分布着明显硫化物夹杂，级别：A 类细系3.0级，侵蚀后观察中心偏析严重（0.15mm）。中心部位组织：P+极少量F；其他部位组织：F+P+W。

电镜结果：裂纹内部及延伸处以FeO 为主，部分点存在硫化锰夹杂。正常部位纵向试样中心断续分布着大量硫化物夹杂。分层部位表面为Fe、O、C。

事故总结：查看回炉坯，发现2 个流都有四个角角裂、偏离角纵裂、三角区裂纹缺陷，考虑操作、设备都存在问题。

（2）2020 年10 月9 日8 点55 分，因板坯鼓包卡炉后除鳞箱造成停机事故，开轧时间10 点35 分，共计停轧1 小时40 分。鼓包板坯号为X203091144104，材质Q195-B，加热炉内还有此炉次板坯5 块，均存在鼓包缺陷，板坯号X203091144102、X203091144103、X203091144105、X203091144203、X203091144205 现场进行退回炉处理。

热轧三厂于2020 年10 月10 日15 点～15 点30 分，加热炉出炉板坯又发现两块存在鼓包缺陷板坯，板坯号K202093014203 和X203091164101，现场退回炉处理。

炼钢生产情况：铸坯鼓包缺陷均为4#机Q195-B 钢种，X203091 炉、X20309116 炉 走LF2 工 艺，X20209301 炉 走 直 上 工艺，鼓包缺陷共8 支，N1 流5 支，N2 流3 支，生产日期在10 月6日～10 月7 日之间，其中X20209301 炉连铸生产过程一流计划换水口，二流偏流换水口，其他无异常。

轧钢生产情况：两次发现鼓包缺陷板坯，均为冷装入炉，入炉板坯温度＜400℃。加热各段烧钢温度满足作业指导书要求，均热在1230±20℃以内。两次计划安排，主要钢种为无取向硅钢和Q195-B，另外一个是Q195-B 和SPHC，除了Q195-B 出现鼓包缺陷，其余钢种都正常。

金相及电镜分析：Q195-B 钢种X203091144104 板坯号中心偏析B 类0.5 级，中心疏松1.5 级，三角区裂纹小于0.5 级，其他未见。

（3）2021 年11 月27 日，炼 钢 二 厂1#铸 机 生 产 钢 种Q355B-2/-3，断 面230*1030，Q355B-3 共7 炉，Q355B-2 共7 炉，供热轧二厂轧制。热轧二厂11 月27 日轧制120 卷，规格13.75-18.2*1020mm，其中21 卷表检情况较为严重判三级品处理。

炼钢生产情况：成分符合内控要求，后取样做氮成分90。表面裂纹卷为1#机走LF 生产钢种Q355B-2/-3，断面230*1030。同一炉次两个流存在裂纹，不同炉次两个流存在裂纹，铸机流数无规律。其中4 炉有换水口、降速情况，其余正常。

轧钢回查情况：缺陷卷共计21 卷，对应炼钢7 炉次。X21408913、X21408916 炉次各7 卷，占缺陷比67%。此3 炉次对应Q355B-3 钢种，含AL 元素。对应轧钢3 个换辊计划，共轧制120 卷，缺陷卷21 卷，占比17.5%，板坯均热装入炉，回查轧钢工艺符合规程。

（4）2020 年11 月3 日-11 月4 日，炼 钢 二 厂 生 产 钢 种Q390D-1 共55 支铸坯，热轧三厂11.4 日轧制51 卷，判表检夹杂二级品12 卷，外检夹杂二级品1 卷。11.8 日炼钢二厂生产钢种Q355C-2 共23 支，热轧二厂11.8 日轧制23 卷，判表检夹杂二级品20 卷。表现形式：表现为点状起皮缺陷，其余主要为密集直线裂纹状。

生产情况调查：炼钢二厂11.3 ～11.4 日3#铸机生产钢种Q390D-1，走LF2 工艺，成分控制全部符合内控要求。炼钢二厂11.8 日6#铸机生产钢种Q355C-2，走LF1 工 艺，X20110447、X20110448 炉 磷 成 分 控 制 超 内 控。X20110294/110297/110298/410151 炉钢种Q390D-1，断面1030，拉速1.1，工艺LF2 精炼，上钢温度1575 ～1576，中包温度1538 ～1547。无换水口情况。X20110446/110447/110448/410294炉钢种Q355C-2，断面1530，拉速0.9 ～1.0，工艺LF1 精炼，上钢温度1573 ～1575，中包温度1536 ～1547。

表检情况调查：查看表检情况缺陷严重，12 卷Q390D 表检均能看见与实物相符的裂纹，1 卷外检夹杂最外圈可见缺陷。3#机生产，炉号X20110294 判6 卷二级品，炉号X20110298 判5 卷二级品。炉号X20110297 判1 卷二级品。炉号X20410151 判1 卷二级品。20 卷Q355C-2 表检夹杂、表检裂纹二级品，夹杂裂纹位置不固定。6#机生产，炉号X20110446 判5 卷二级品，炉号X20110447 判5 卷二级品。炉号X20110448 判6 卷二级品。炉号X20410294 判4 卷二级品。

金相情况：Q390D 热轧带钢板面出现大量起皮裂纹，且宽度、长短不一，缺陷沿轧制方向发展，分布较密集。宏观观察部分裂纹末端同时伴有片状印记取样观察缺陷处形成向内延伸裂纹，多数裂纹沿皮下发展，裂纹严重的部位发展为两层，延伸长度不等，垂直深度为0.15mm ～0.3mm，个别裂纹斜向内延伸，垂直深度为0.32mm。裂纹内有明显的氧化铁存在，侵蚀后观察组织，缺陷处裂纹附近组织有一定程度脱碳和晶粒长大现象。

（5）2021 年4 月21 日～22 日，炼钢二厂1#铸机生产钢种Q355D-1，断面230*1400，共17 炉，128 支铸坯，供热轧二厂轧制。热轧二厂4 月22 日～23 日轧制124 卷规格5.85*1350mm，检出67 卷表面裂纹二级品。4 月23 日经炼钢二厂核实转正67 卷，并均已发货。

炼钢生产情况：热卷表面裂纹均为1#机走LF 生产钢种Q355D-1，断面230*1400，共17 炉，128 支铸坯，其中表面裂纹二级品共67 卷。其中4 炉有换水口、降速情况，11 炉氮成份内控超50ppm。

原因分析：根据以往的调查结果缺陷均为内部氧化，组织无明显变形，个别存在脱碳和长大情况。钢种呈现Q355C、D 系列严重，Q355B 系列轻微，其余钢种无此类缺陷的特征。说明问题主要集中在钢种上；经以往多次做金相分析，内部裂纹轻微氧化，组织无明显异常。此情况结合唐钢中厚板经验，应属于含铝钢本身氮含量偏高、伴随提产要求，当入炉温度高时，铸坯两相区凝固不完全，导致的轧制过程中二项粒子在晶界析出所致的裂纹。

3 金相及缺陷分析

3.1 起包缺陷

起包缺陷观察结果：缺陷处取样观察，缺陷靠近试样中心位置呈闭合型，长约50mm。缺陷处未发现明显非金属夹杂物，侵蚀后观察晶粒度7.0 级，组织正常，内部形成分层，沿黑斑将四面切割剖开来看，内部无夹杂亦无氧化特征。

3.2 大块夹杂缺陷

金相观察结果：缺陷处取样进行观察，在裂口及裂纹的延展处观察到大量的硫化物，级别大于3 级。侵蚀后观察，缺陷处组织呈现明显的偏析条带，裂纹的发展沿此硫偏析条带进行。

电镜观察结果：缺陷处主要成分包括S、Mn、Fe。

3.3 客户处取样夹杂缺陷

宏观检验：带钢表面呈现大面积起皮缺陷，剪切后观察切口开裂分层现象。

显微观察：在裂口横、纵向及裂纹的延展处观察到大量条带状聚集分布的硫化物夹杂（大于3 级）。侵蚀后观察缺陷处横向偏析严重，缺陷沿此偏析带扩展，纵向受夹杂物影响形成明显条带组织；观察其他未开裂部位，同样发现一处成群分布的硫化物夹杂。侵蚀后观察，硫化物夹杂附近以珠光体组织为主，富碳现象严重。

电镜结果：缺陷处主要成分包括Mn、S、Fe。

4 缺陷原因分析

热轧卷表面夹杂缺陷是指在轧制过程中，板带表面或皮下的非金属夹杂物随其表皮的破裂而暴露于表面，呈带状、丝状或不规则块状等形态无规律分布的一系列缺陷。通常该类缺陷的来源主要包括钢水自身脱氧产物、钢水运输和浇注过程中带入的耐火材料、结晶器中卷入的保护渣以及轧制过程中产生的氧化铁皮等。随着生产工艺参数变化，各种因素对该类夹杂发生率的影响程度也相应不同。组织在职及外聘专家针对现场铸坯缺陷、开卷缺陷取样、金相及电镜结果进行综合分析，得出结论为铸机设备精度较差且钢水质量存在问题时，炼钢生产过程中形成的硫化物聚集缺陷，叠加原因会造成铸坯各种缺陷延伸到热卷。

5 控制措施

5.1 钢水全氧以及氢含量控制

加强冶炼过程炉中硫成分控制，保证吹氩效果，减少夹杂物含量；按照先强后落脱氧方式，控制钢水游离氧；钢包透气砖状态、炉后出钢吹氩操作、氩站与LF 精炼吹氩效果，并保证钢水有充足软吹时间，促进夹杂物上浮；保证直上Q235B 钢种脱氧完全，控制Mn/S ≥15，保证吹氩效果，对过程不控制达标合格钢水上连铸做好跟进。

5.2 连铸保护浇铸与恒拉速

大包套管套正，每包更换石棉垫圈且更换前清理套管碗口内壁；大包套管碗口吹氩，且其插入钢水深度控制在300mm ～500mm；塞棒、上水口、板间氩气控制，塞棒气以结晶器内液面不翻动和水口震动情况调整；确保水口所插入的深度稳定，换水口、换渣线操作过程中控制结晶器液面减少卷渣；恒拉速控制，减少非稳态浇铸时间；加强连铸设备精度控制，完善设备对质量影响控制清单；发现中心线贯穿裂纹或中间裂纹时及时拉下检修；加强表检查，杜绝问题卷板发货。

6 结论

根据上文叙述可知，热轧板带表面的质量和钢板的产品质量和生产效率有直接的关系，因此，要想保证企业的效益，就必须保证热轧板带表面的质量。Q235B 大块夹杂危害严重，自2019年4 月17 日至今共计出现5 批次此类问题，共性问题为此类缺陷均集中于Q235B 直上钢种，且铸坯伴生裂纹本次对开裂试样从气体到金相、电镜均做跟进分析，过程控制建议严抓如下内容。

（1）炼钢热检铸坯出现批量质量问题时必须第一时间通知技术部，将生产过程、设备状况、铸坯缺陷等情况详细汇报。

（2）轧钢轧制过程中，表检检测仪检出批量质量问题时必须第一时间通知技术部，将生产过程、设备状况、带卷缺陷等情况详细汇报。

（3）轧钢根据现场情况对批量缺陷铸坯进行退炉处理。

（4）技术部根据缺陷情况决定带卷是否进行封锁处理，解除封锁需要得到技术部通知，轧钢需要积极配合。

（5）退炉坯是否再次轧制必须请示技术部，有技术部通知才能轧制，禁止炼钢、轧钢私自入库轧制。

生产线的技术人员一定要严格遵循各项规章制度进行，通过控制转炉钢水到精炼全流程质量，连铸设备精度的调整和表面质量检测系统的措施，提高热轧板带表面的质量，减少企业因表面缺陷而造成的经济损失，从而促进钢铁产业的发展。