学文网摘 要：本文通过对中厚板大量的实物取证和系统分析，结合近年来钢种数量增多和生产方式多样化出现的新问题，参照相关标准和定义，对几种典型的钢板表面缺陷进行了科学的分类，介绍了这几类缺陷的形态、特征、成因和影响。它对中厚板厂的技术人员和质检部门进行钢板表面质量的分析、判定和缺陷的消除具有重要的参考价值。
关键词:中厚板 表面缺陷 科学分类 质量判定
1 前言
近年来，由于钢板价格不断攀升，使中厚钢板的需求量保持稳步旺盛增长。中厚板品种多、用途广，是船舰、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械等方面的重要材料。中厚钢板在生产过程中，由于操作或钢坯的原因，不可避免地在钢板的表面上产生影响外观和质量的缺陷，这些缺陷统称为表面缺陷。因此，生产过程中在保证性能的同时，必须加强对钢板表面质量影响的检验，对钢板表面缺陷科学分析、准确判定。
2 几种典型缺陷的特征、成因和影响
2.1 麻点
特征：在钢板表面形成局部或连续的成片粗糙面，分布着大小不一、形状各异的铁氧化物，脱落后呈现出深浅不同、形状各异的小凹坑或凹痕。
成因：由于钢坯加热后表面生成过厚的氧化铁皮(钢坯加热时有部分区域有过热现象)在轧制之前没有得到清理或清理不彻底，在轧制中氧化铁皮呈片状或块状等形态压入钢板本体，轧后氧化铁皮冷却收缩，受到震动时脱落，在钢板表面留下大小不一、形状各异、深浅不同的小凹坑或凹痕。此外，煤气中的焦油喷射或燃烧的气体腐蚀，也会形成焦油麻点或气体腐蚀麻点。
影响：对钢板表面质量的影响程度取决于麻点在钢板表面形成的凹坑或凹痕的深度及钢板对表面质量要求的严格程度。通常情况下，经过修磨清理后，其深度不超过相应标准规定者不影响使用。
2.2 黑色夹杂
特征：在钢板表面有嵌入钢板本体内较深，呈现为块状，周边呈开放性的黑色非金属和金属混合物质。该种夹杂单体面积较大、个体之间呈条状排列，基本是沿轧制方向分布。
成因：这种夹杂是由于大包和中包包衬浸蚀、脱落；连铸浇注速度过快，捞渣不及时，造成保护渣随卷入钢液等原因产生的。上述因素导致结晶器内形成渣钢混合物，轧制后在钢板表面产生团块嵌入式延展开裂。
影响：缺陷的深度较深，有的超过钢板的厚度之半，甚至贯穿，多数情况下造成钢板判废。
2.3 纵裂纹
特征：纵裂纹一般有两种形式，一种是成片状出现的沿轧制方向裂开的小裂口；另一种是有一定宽度的粗黑线状裂纹。纵裂纹主要出现在碳素结构钢板表面上，有时也少量出现在低合金类钢板表面，板厚大于20 mm 的钢板出现纵裂纹的几率比较大。纵裂纹破坏了钢板的横向连续性，对钢板危害性很大。
成因：1)纵裂纹主要是由于钢坯在凝固过程中坯壳厚度不均，当作用在坯壳的拉应力超过钢的允许强度，在坯壳薄弱处产生应力集中而导致断裂，出结晶器后在二冷区扩展形成纵向裂纹，在纵向轧制中沿钢板轧制方向扩展并开裂；2)如果钢板出现多道贯穿轧制方向的裂纹，则有可能是较严重的钢坯横裂在钢坯横向轧制时扩展和开裂形成的；3) 钢中大量气泡的存在，在加热及轧制过程中形成沿受力方向延伸的小裂纹，并进一步扩展导致开裂。
影响：视裂纹的长度、深度、数量、分布情况而定。通常情况下，导致钢板判废的可能性很高。
2.4 横裂纹
特征：裂纹与钢板的轧制方向呈30°～ 90°夹角，呈不规则的条状或线状等形态，分布的位置、数量、状态、大小各异，具有一定深度和长度，破坏钢板纵向连续性。
成因：主要是由于钢坯振痕较深，造成振痕底部有微裂纹或坚壳带较薄；钢中的A l、N 含量较高，促使AlN 质点沿奥氏体晶界析出，诱发横裂纹；钢坯在脆性温度700～ 900 ℃矫直；二次冷却强度过高导致的钢坯横裂纹在轧制中扩展和开裂；不明显的钢坯纵向裂纹在钢坯横向轧制时扩展和开裂。
影响：横裂纹在钢板表面表现形态较多，深度通常在0.5～1.5mm，个别严重的可达到钢板厚度的1/4～1/3，造成钢板判废的倾向性较高。
2.5 龟裂
特征：钢板表面呈龟背状(网状)裂纹，一般长度较短，多呈弧型、人字型，方向各异。多产生在含碳量较高或合金含量较高、合金数量较多的钢板表面，在钢板垛放期间有时会发生裂纹扩展，导致钢板判废。
成因：1)钢坯在较低温度进行火焰清理时，表面温度骤然升高引起热应力或在清理后的冷却过程中产生组织应力，使钢坯表面轻微炸裂；2)钢坯加热温度或加热速度控制不当，造成钢坯局部过热(通常为钢坯的下加热面) ，过热部分出现一定深度的脱碳层，降低了钢的塑性，在轧制中由于表面延伸产生龟裂；3)钢坯表面的网状裂纹或星形裂纹在轧制中扩展和开裂。
影响：从其产生的原因来说，钢板的表面存在着一定的脱碳层，有时也伴随或衍生出其他形态的裂纹。就深度而言，基本都超过钢板的厚度公差之半，因此判废的可能性较高。
2.6 气泡
特征：在钢板表面出现无规律分布的、或大或小的鼓包，外形比较圆滑。气泡开裂后，裂口呈不规则的缝隙或孔隙，裂口周边有明显胀裂产生的不规则“犬齿”，裂口的末梢有清晰的线状塌陷，裂口内部有肉眼可见的富集夹杂物。
成因：气泡缺陷的成因有两类。一类是钢坯皮下夹杂引起的，它主要与中间包水口对中不良或保护渣质量有关，保护渣卷入钢水后产生的含有非金属夹杂的气囊，在轧制时，气体体积缩小，压力增大而产生鼓泡并呈现在钢板局部表面上，此类缺陷表面处呈青色。另一类是钢中气体引起的，连铸时由于拉速较快，钢坯内部的气体没有充分时间溢出，留在钢坯内部形成气泡，在轧制时气泡扩展，导致金属局部难以焊合，当气泡内压力足够大时将在钢板表面鼓起形成鼓包。
影响：使钢板一处或多处甚至大面积出现闭合或开裂的气隙及腔隙，通常情况下都造成钢板的判废。
2.7 结疤
特征：钢板表面呈现为舌状、块状或鱼鳞状压入或翘起薄片的金属片：一种是与钢的本体相连结，折合到表面上不易脱落，另一种与钢的本体无连结，但粘合到表面，易于脱落。结疤大小不一、深浅不等，结疤下常附着较多的氧化铁皮或夹杂物。
成因：钢坯在热态下表面粘结有外来的金属物，如钢坯热切割时火焰切割渣铁的粘结，在辊道上输送时辊道表面粘附物(金属或金属氧化物)的压入，加热时滑轨表面粘附物的压入、加热炉底处堆积过厚的氧化渣铁的粘附，在轧制过程中压入钢板表面。
影响：结疤在钢板上的分布较为分散，通常数量较少、面积有小有大，但修磨后凹痕的深度大都超过钢板的负公差之半，对钢板判定有一定的影响。
2.8 网纹
特征：钢板表面呈现龟背状或网状形态的凸起纹络。
成因：轧制过程中，由于工作辊冷却水不合理、换辊周期较长、轧制时“卡钢”造成“烧辊”、轧辊制造的质量与轧辊材质选用问题等原因，在轧辊表面出现一条或多条连续或局部的龟背状或其他形态的网状裂纹，有时因轧辊质量问题产生的轧辊表面裂纹可布满整个辊面。这些裂纹，在轧制中压刻在钢板表面，从而形成凸起的纹络。
影响：网纹对钢板质量有较大的影响，严重粗糙了钢板表面，大大影响了钢板的加工与使用。通常网纹凸起的高度与辊面的龟裂严重程度有关，其判定取决于钢板的实际厚度加网纹的高度是否超过钢板的最大厚度，或者网纹的高度是否超过钢板的正公差。
3 结语
钢板表面缺陷的存在都不同程度地影响了钢板的质量和利用的价值。只有认真检查钢板的表面质量，发现并及时找出缺陷产生的原因，才能避免钢板发生质量问题，减少经济损失，提高产品的信誉，打造名牌产品，提高经济效益。
参考文献
[1]崔风平，孙玮，刘彦春等，中厚板生产与质量控制.冶金工业出版社，2008.
[2]国家技术监督局. 热轧钢板表面质量的一般要求.北京：中国标准化出版社，1994.
[3]苏国安.中厚板表面麻点产生原因及预防措施.钢铁，1999，(10)：34～35.
转载请注明出处学文网 » 钢板表面缺陷分析及判定