中厚板质量控制与检验

1.前言

经过一系列工序生产出质量优良合格的产品，以满足用户的要求。中厚板质量控制与检查工作是非常重要的，一旦在用户那里出现了质量问题，将会造成不可设想的后果与惨重的损失。因为绝大多数中厚板的使用领域极为重要，而且质量要求与标准逐年提高。因此，中厚板的质量指标高于其他钢材。中厚板应把质量控制与检查工作始终贯彻到生产全过程中。

虽然炼钢在原料控制与检查方面已做了大量工作，不合格的不往下道工序传递，但是轧钢工序检查工作仍然不可或缺，只有每道工序把好质量关，才能做到万无一失。

2.中厚板质量控制

中厚板质量控制一般从原料开始直至成品钢板出厂交货为止，每一道工序都应把好质量关。原料方面要控制炼钢及连铸生产，没有好的原料是生产不出好的钢板。

为了严格控制中厚板质量，应从生产流程每道工序着手，并将产生缺陷的种类、形态、形成原因、危害性以及挽救措施等逐项进行研究，从中制定出控制方案。

生产工序中常见缺点有：

1）炼钢方面钢锭有缩孔、偏析、气泡、气孔、分层、裂纹及结疤等；连铸板坯有表面裂纹、内部裂纹、夹杂、皮下气泡、偏析、疏松、毛刺及尺寸偏差不合格等；二次开坯有裂纹、折叠、身子及结疤等。

2）加热工序容易出现有过热、过烧、脱碳、划伤及氧化铁皮过厚等。

3）除鳞主要是一次铁皮未除尽，压入后产生凹坑、大片面积形成为麻点。

4）轧制工序形成的缺陷包括尺寸偏差不合格、镰刀弯、瓢曲、波浪度、不平直、麻点、残余应力、组织缺陷及表面缺陷等。

5）快冷过程中出现瓢曲、波浪度、不平直、组织与力学性能不均匀或不合格，及残余应力等。

6）热矫缺陷有压痕及不平直等。

7）冷却有时会划伤及平直度不高等。

8）剪切有剪弯、塌边、毛边、剪裂、凸肩、尺寸不合与偏差过大，错牙及板形不正等。

9）火焰切割一般只出现切不齐与尺寸偏差超差等缺陷。

10）抛丸涂漆工序有时会产生漆层划伤、铁皮不除尽等。

11）热处理容易板面划伤、斑马纹、性能不合格及不平直等。

12） 超声波探伤出内部缺陷、板面有严重毛病也可查出。

13）冷矫直会出现不平直、划伤及压痕等。

14）标记会出现不规范，数字不清及贴标脱落等。

15）吊运有板边损伤、吊后板弯等。

16）堆存发货时易引起梁板擦伤、垫块距离过大压弯钢板等。

虽然各道工序都很容易造成许多不同程度的质量问题，但已积累有一系列有效的控制办法。如检查项目中板厚、板宽、板长等测定值是否在基准值内，用定量判定多数已自动化了。用射线测厚仪来测定板厚和用剪切机确定板宽位置来测出板宽都已自动化，板宽分组每次变更只测定最初钢板即可，也可用光学方式自动测出板宽；板长用测量辊方式测长度早已自动化；板面缺陷也有光学检测仪可找到上下板面的各种毛病，还有用反光镜不用翻板就能看到下表面的缺陷，大多数情况自然设置翻板机检查下表面质量，发现缺陷时立即把它清除掉，但需用工人来协助。还有分层与夹杂物密集等内部缺陷都采用在线或离线的自动超声波探伤仪检查，这项工作的自动化程度已很高。另外，力学性能质量方面，关于机械试验的试样粗加工以至实际试验操作、试验结果测定等一系列过程均已自动化，使检查操作极为合理。

3.质量检验

中厚板质量检验大致归纳为力学性能与化学成分、原料与成品尺寸、表面与内部缺陷等3类。

3.1 化学成分与力学性能

各种钢种中厚板交货都要求保证规定化学成分和性能，有的产品除力学性能以外，还要求有一定的物理性能和工艺性能。

化学成分及其含量随钢种变化而改变，对钢质有很大的影响。其查验工作主要由炼钢工序来做，必要时轧钢工序也做一些抽查工作。

力学性能通过取试样在检验室进行，检验项目有落锤、焊接、蠕变、拉伸等，以确定钢板强度、韧性、冲击性、延伸性、焊接性及加工性能等。对中厚板来说，焊接性能的试验是很重要的一环。为了更接近实物，有时需要做原板的拉伸试验，这样就必需有大吨位拉力机。

3.2 原料与成品尺寸

原料尺寸检查主要由炼钢来完成，必要时轧钢只做一些抽查工作。

成品尺寸检查贯穿于全生产过程中，不能有半点疏忽。通常中厚板尺寸产生偏差有厚度、宽度、长度、不平度、波浪形、瓢曲、镰刀弯、鱼尾、舌头、侧边凸凹度及折叠，头尾超差、非距形与楔形等。

侧边应成矩形，且无阶梯，成一直线，无毛刺，以前采用冲切式双边剪时，两刀之间会出现阶梯，不成一直线。铡刀剪切边时，两刀之间送进不连贯也会出现阶梯。当上下剪刃间隙与板厚不配合时切边会出现非矩形，园盘剪切板厚达20mm以上很容易出现毛刺。

中厚板的厚度偏差有同板差、同条差及异板差3种。

同板差是指一块（张）板之厚度偏差。

同条差是指一块原料轧制成一条钢板之厚度偏差，如切成若干块板，每块板之间最大厚度偏差。

异板差是指一个钢号一种规格全部钢板最大厚度偏差，指一批板之厚度偏差。

3种偏差板，其偏差是同板差<同条差<异板差。一般同板差在+0.10～-0.30mm以下；同条差在+0.15～-0.50mm以下；异板差在+0.20～-0.80mm以下。

一块板测量点数有1点、3点及9点三种，9点要求最严，3点居中，1点最低。

在一个偏差水平上，异板差最难，同条差居中，同板差最容易。

3.3 中厚板常见缺陷

（1）不平度

中厚板平放高出厚度部分为不平直部分。平直度建立在横断面均匀延伸的基础上，不均匀延伸引起内应力，当超出屈服限时，便形成板浪。

不平度单位为I（埃），即：I=△L/L?105

式中 △L为伸长量；L为原板长。

伸长值（△L）与厚板长（L）之比，即每米伸长10μm，乘上105称为一个“I”。

翘曲10/1000为100I。中厚板不平度应小于20～40I。

减小不平度应减小最后一道压下量，或者增加最后一道次平整，加强热矫直机能力，最后还须注意钢板吊运和堆存安放位置。

（2）瓢曲

中厚板纵横向出现瓢状弯曲的缺陷，通常用不平度标定单位来判定。形成原因是辊形不合适，板子上下温差与弯形不一样。补救办法是事前加强板形自动控制与事后加以矫直处理。

（3）麻点

板材呈现凹凸不平的粗糙面，也叫麻面，主要是铁皮压入和轧辊磨蚀所造成。一般麻点不影响使用，但有失美观，严重麻点有报废处理。主要措施是加强铁皮的冲除和轧辊保养工作。局部麻点必要时也可加以修磨清理。

（4）结疤

板面出现舌、块及鳞状的薄片。形成原因是原料表面不洁，轧材刮伤轧入及外部带入金属。

防止措施是把好原料关。补救办法是小结疤可修磨清理，而严重结疤只好报废。

（5）镰刀弯

又称侧面弯，板材沿其平面向一侧弯成镰刀形，形成原因主要是板材两侧压下不一，延伸不等，两侧温度不同，厚度及硬度有差异，操作推床不均，轧制线偏移等。

以每米凹侧高度毫米来表示，即mm/m。与弯曲度表示相同，中厚板镰刀弯一般全长不应大于5mm。

纠正的方法是调整两侧压下和推床操作。

镰刀弯是中厚板生产中常见的缺陷，不但会增加切损率和剪切操作上的麻烦，严重时会影响钢板尺寸，因此，操作上应严加注意。

（6）折叠

钢板表面的折合分层，形似裂纹。形成原因是原料不合格，轧辊不合理，操作不当及轧制中出现耳子和棱子等。防止措施是把好原料关，严格执行操作管理工作。小折叠尽量清理掉，而严重折叠只好报废。

（7）划伤

轧制与输送过程中，轧件被设备和其他东西刮出的凹痕。主要在轧机、辊道、推钢机、移送机等处被刮伤。工序中尽量减少轧件相对滑动及碰撞地方。

（8）氧化铁皮压入

板面黏附有一层块状或条状灰黑色或红棕色氧化铁皮。产生主因是轧制时一次铁皮或再生铁皮没有冲除而被轧入钢板内，其深度较麻点浅。避免办法是加强除鳞工作。补救措施是局部修磨清理，面积大的可以改尺或报废。

（9）缩孔

缩孔是钢锭缺陷之一，钢水凝固收缩时残留下空间，浇铸应尽可能减小缩孔，一旦形成过后极难补救，一般均需割除。

厚板以钢锭作为原料时，缩孔有轧制前后两种处理方式，都会给生产工序带来额外的负担，也大大降低其成材率。

（10）偏析

偏析是钢锭缺陷之二，钢水凝固过程中所形成化学成分分布不均的缺陷。钢水成分和凝固条件不一，偏析程度差别也很大，其中硫、碳、磷等元素所产生偏析较严重，不同程度地降低板材的物理力学性能，其中硫偏析造成危害极大。

特别是海上平台用厚板要求有Z向性能，最怕是硫化物偏析出现层状撕裂，因此，必须做好原料的脱硫工作。

（11）气泡

气泡是钢锭缺陷之三，钢水中含有大量气体，凝固中排出而形成气泡。内部气泡经加工有焊合的可能，而皮下气泡一经氧化，容易形成表面裂纹缺陷。

（12）气孔

锭坯内呈圆、椭圆、蜂窝状的空洞，不同于气泡，为泡状，加工后平行于延伸方向一黑线条的细管状，似针头小孔。形成原因是去气不净及浇铸不善。补救办法是真空处理，保护浇铸及充分脱气。经加工后多数气孔有焊合的可能，表面气孔形成缺陷也容易被清除。

（13）分层

板材边缘出现两层以上有夹杂物明显的金属结构分离。形成原因是原料中气泡、夹杂物、偏析所造成。因它破坏基体的完整性、严重的判废，轻微的用修磨加以清除。

（14）过热

原料加热时一般温度过高，超过AC3较多，加热时间太长时，会使奥氏体晶粒显著长大，晶间结合力减弱，因此使钢的力学性能下降，加工时易生成裂纹。轻微过热尚可使用，严重的只有判废。

（15）过烧

原料加热时，加热温度比最高加热高出100℃以上，而且在高温段停留时间又过长时极容易使晶粒边界熔化，且出现晶粒急剧粗大和氧化熔化。结果破坏了钢的整体性，有可能在加工中就破碎。过烧钢无法补救，只能判废回炉。

（16）压痕

板面被异物压出的局部凹坑。轧辊及矫直辊上粘有异物被压入后脱落成坑。堆垛板材在垫块上也会压成坑。生产中应勤检查，防止异物掉入，堆存中垫块加大，防止单位压力过大。

（17）裂纹

原料与板面呈直线开裂。横向叫横裂，纵向称纵裂。网状称龟裂，短而浅的发状叫发裂。多数是炼钢造成，加工中变形与冷却不当也会出现。应从炼钢着手，轧制中也应控制好压下量，温度及冷却速度等。多数可以清理补救。

（18）残余应力

板内因变形与温度冷却不均所引起内部应力。对使用时强度会受影响，一旦应力吸放时，平直度也变化。一般多发生在轧制、冷却、矫直及热处理等工序，特别是结构、船舶、桥梁等高强厚板应多加关注。严重的可施以消除应力热处理。

（19）晶粒粗大

板材生产不顺时奥氏体或室温组织均能出现粗大晶粒，使板材强度、塑性及韧性降低。一般可以通过控轧与热处理细化晶粒。

晶粒大小是用晶粒的平均体积、平均直径或单位体积内晶粒数来评定。一般晶粒级别标准由大至小划分为-3到+12共16级，晶粒平均直径由-3级的1.000mm到12级的0.0055mm。1～4级为粗晶，5～8级为细晶，粗于1级为晶粒粗大，细于8级的为超细晶。

轧制中加大道次压下，降低终轧温度及控制冷却速度也能改善晶粒大小。

中厚板大部分产品均希望取得细晶粒组织，以满足用户对钢板强韧性更高的要求。

（20）白点

钢中有微量氢气时，当氢气析出产生压力及钢中内应力作用形成内裂纹呈白色，称之为白点，不同于银白色其他内裂。一般多出现在马氏体和贝氏体高碳高合金钢中。白点会破坏板材的完整性与致密性，大大降低其力学性能，只要白点处承受径微载荷，便能突然使板材断裂。因此，白点是中厚板中绝不允许存在的产重缺陷。

要避免出现白点，除炼钢中脱氢至3ppm以下外，最好将易出现白点原料在热加工之前进行氢的扩散热处理，加工后根据板材尺寸、含氢量及钢种的不同进行必要缓冷与退火等热处理，以确保不出现白点。

厚板容易出现白点缺陷，一旦出现白点，别无挽救余地，只能按报废来处理。

4.结语

我国中厚板质量控制与检查内容已走上规范化，检验内容也很齐全。虽然与日本和德国相比还有一定的差距，经过近10年的努力，差距已越来越小。特别是钢板外形质量和标记已超过日本，在国际市场上中国中厚板已享有较高的信誉。

我国中厚板生产因硬件已经很多，也是世界上最先进的国家，产能过剩，开工率很低。但软件水平并不很高，其中生产操作技术还未达到非常熟练程度，产品质量提高的空间很大。现在，应当把主要精力用于中厚板生产软件上，不应该再投入资金于扩大产能方面，不然会造成更大的浪费。

质量是一个企业的生命，不重视质量迟早会给企业带来破产和倒闭的危险。

中厚板生产除了关注品种外，已到了要关注产品质量的时代。不平度 - 概述