下载文档原格式
中厚板分层缺陷分析1. 背景介绍中厚板是一种钢铁材料，通常在建筑、能源和制造业中得到广泛应用。
然而，由于生产过程中的各种因素，中厚板可能存在分层缺陷，影响其力学性能和使用寿命。
因此，对中厚板分层缺陷进行分析和检测具有重要意义。
2. 中厚板分层缺陷的特点中厚板分层缺陷通常表现为不同材料之间的结合失效，导致板材出现多个平面并存的状态。
这种缺陷可能是由于制造过程中的缺陷引起的，也可能是由于生产工艺、原材料、机器设备或运输过程中的其他因素引起的。
中厚板分层缺陷的特点有以下几点：•分层缺陷通常出现在钢板的边缘或表面上，但有时也可能出现在板材的中心。
•分层缺陷的深度和密度不一定相同，有的只是薄薄一层，有的则可能达到数毫米。
•分层缺陷会严重影响中厚板的力学性能和使用寿命。
3. 检测与分析方法中厚板分层缺陷的检测和分析通常需要利用一些常见的无损检测方法，包括：3.1. X射线检测X射线检测是一种常见的无损检测方法，它可以通过对中厚板进行辐射扫描，检测出板材中存在的任何分层缺陷。
通过这种方法，可以检测出板材的缺陷深度、位置和密度等信息，从而分析出缺陷的严重程度和影响。
3.2. 超声波检测超声波检测是一种利用声波的特性进行材料检测的方法，可以有效地检测中厚板中的分层缺陷。
通过发送高频声波并接收回波信号，可以检测出板材中的孔洞、裂纹和分层等缺陷。
这种方法可以在非破坏性的情况下检测出板材中的缺陷，从而提前预知其可能产生的安全隐患。
3.3. 磁粉检测磁粉检测是一种常见的金属材料无损检测方法，可以通过便携式磁化设备对中厚板进行磁化处理，然后在板材表面撒上磁粉，通过观察粉末的沉积状态来确定板材中的裂纹和分层缺陷。
这种方法可以检测出板材的边缘缺陷，但对于板材中心的分层缺陷检测效果并不是特别理想。
4. 结论中厚板分层缺陷的分析和检测是保障中厚板安全运输和使用的重要环节。
无损检测方法可以有效地检测出板材中存在的分层缺陷，并提供有关缺陷的深度、位置和密度等信息。
中厚板生产中常见缺陷的类型及预防标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-中厚板生产中常见缺陷的类型及预防中厚钢板是国民经济发展所依赖的重要材料，广泛用于高层建筑、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械、管线及国防建设等各个方面，中厚钢板的品种繁多，使用温度区域较广（-200℃~600℃），使用环境复杂，（耐候性、耐蚀性），使用要求高（强韧性、焊接性）。
目前,我国中厚板生产厚度为4～250mm, 宽度可达4000mm, 最长可达27m。
在品种方面, 已能生产难度比较大的装甲、船身、不锈、高压锅炉容器、桥梁等专用中厚板。
但是, 高档次板仍然比较少,专用板只占20%多一点, 大多数厂以生产大路货普碳板为主, 产量占70%～80%。
由于大部分企业炼钢缺少炉外精炼手段, 钢质纯净度差, 钢板夹杂、分层现象有时较为突出, 在轧制生产中, 钢板表面铁皮多, 麻点面积大且深, 修磨量大, 严重影响了钢板品种与质量的发展。
另外国产中厚板尺寸偏差、表面质量、力学性能也存在很多问题，只是大多数厂生产以普碳钢为主，钢板质量问题还未完全暴露出来。
（中厚板市场）随着国民经济的发展, 各行各业对中厚板品种、规格、尺寸精度、内外部质量及性能提出了日益增高的要求。
所以中厚钢板不仅要有好的机械性能，还要求有优良的表面质量和内部质量。
目前，国内中厚板存在的主要质量问题有：(1) 产品质量不能满足国际标准, 国际标准要求产品表面无缺陷且无修磨痕迹, 厚度公差带较国内标准减少50%, 不平度长度测量单位增加一倍, 产品全部双定尺交货。
国内中厚板双定尺率只有65%左右。
(2) 产品品种单一, 不能满足国内和国际市场需求, 有订单不能接受。
大部分企业只生产普碳和低合金钢中的A、B级钢，C、D级不能保证性能。
(3) 钢板外观质量差，如断面有兰边, 锯齿、撕裂、错牙等缺陷，表面有划伤、铁皮、油污、麻点等缺陷，厚度偏差大、宽度大小头差大、对角线差值大等非矩形缺陷。
近来老有人打电话来，问“什么是钢板的分层（夹层）”，敬请大家看博文《中厚板质量工程师手稿》：分层是钢板（坯）断面出现局部的缝隙，使钢板断面形成局部层状，是钢材中的一种致命性缺陷，钢板不得有分层，见图1。
分层亦称夹层、离层，是钢材的内部缺陷。
钢锭内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔或发生折叠,均可能引起钢材的分层，而不太合理的轧制压下规程又可能使分层加剧。
图1 钢板分层图2 厚板局部分层图3 焊接后钢板分层图4 加工后发现分层根据产生原因的不同，分层所表现的部位形态也不同，有的隐藏在钢材内部，内表面与钢材表面平行或基本平行；也有的延伸到钢材表面,又在钢材表面形成沟纹状的表面缺陷。
概括起来有2种形式：第1种为开口型分层。
这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现，一般在钢厂和制造厂里基本上能被复检出来。
第2种为封闭型分层。
这种分层缺陷在钢材的断口中看不到，在制造厂内如果不进行逐张钢板100%超声波探伤，亦难以发现，它是一种处于钢板内部的封闭型分层。
这种分层缺陷从冶炼厂带到制造厂，最后被加工制造成产品出厂。
分层缺陷的存在使分层区钢板承受载荷的有效厚度减少，降低了与分层同方向受载的承载能力。
分层缺陷的边线形状尖锐，对应力作用非常敏感，会引起严重的应力集中。
在运行过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温，就会在应力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。
一、开口型分层某厂生产的板材分层是开口型分层，见图1钢板分层。
从钢板的表面就可以分辨出来。
不需要做实验，图1是某钢厂发运到中南某大型物流企业的板材照片，属于钢厂漏检产品，经销商提出质量异议后，钢厂直接报废了，经销商按废钢价销售给废钢企业使用。
1、分层形貌见图1。
资料显示与钢种关系不大。
2、分层原因分析图5是正常的铸坯凝固过程纵向断面示意图。
图5 正常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图图6 异常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图从图6可以看见，A、B两点造成铸坯搭桥，在C点形成缩孔，产生中心线裂纹或中心疏松，轧制后可能出现分层缺陷。
中厚板生产中常见缺陷的类型及预防中厚钢板是国民经济发展所依赖的重要材料，广泛用于高层建筑、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械、管线及国防建设等各个方面，中厚钢板的品种繁多，使用温度区域较广（-200℃~600℃），使用环境复杂，（耐候性、耐蚀性），使用要求高（强韧性、焊接性）。
目前,我国中厚板生产厚度为4～250mm, 宽度可达4000mm, 最长可达27m。
在品种方面, 已能生产难度比较大的装甲、船身、不锈、高压锅炉容器、桥梁等专用中厚板。
但是, 高档次板仍然比较少,专用板只占20%多一点, 大多数厂以生产大路货普碳板为主, 产量占70%～80%。
由于大部分企业炼钢缺少炉外精炼手段, 钢质纯净度差, 钢板夹杂、分层现象有时较为突出, 在轧制生产中, 钢板表面铁皮多, 麻点面积大且深, 修磨量大, 严重影响了钢板品种与质量的发展。
另外国产中厚板尺寸偏差、表面质量、力学性能也存在很多问题，只是大多数厂生产以普碳钢为主，钢板质量问题还未完全暴露出来。
（中厚板市场）随着国民经济的发展, 各行各业对中厚板品种、规格、尺寸精度、内外部质量及性能提出了日益增高的要求。
所以中厚钢板不仅要有好的机械性能，还要求有优良的表面质量和内部质量。
目前，国内中厚板存在的主要质量问题有：(1) 产品质量不能满足国际标准, 国际标准要求产品表面无缺陷且无修磨痕迹, 厚度公差带较国内标准减少50%, 不平度长度测量单位增加一倍, 产品全部双定尺交货。
国内中厚板双定尺率只有65%左右。
(2) 产品品种单一, 不能满足国内和国际市场需求, 有订单不能接受。
大部分企业只生产普碳和低合金钢中的A、B级钢，C、D级不能保证性能。
(3) 钢板外观质量差，如断面有兰边, 锯齿、撕裂、错牙等缺陷，表面有划伤、铁皮、油污、麻点等缺陷，厚度偏差大、宽度大小头差大、对角线差值大等非矩形缺陷。
国内外中厚板外观质量对照表(4) 机械性能一次检验合格率低，,性能商检不合格率大。
中厚板表面缺陷分析与预防摘要：分析柳钢中厚板生产过程中表面缺陷产生的主要原因，并介绍相应的预防措施，减少表面缺陷的产生，提高钢板的表面质量。
关键词：中厚板；表面缺陷；麻点；表面划伤；压痕1.前言随着客户对钢板表面质量提出了越来越高的要求，柳钢中厚板2800mm产线这几年以来面临着越来越突出的表面质量问题，因表面质量问题导致客户满意度逐渐下降，产生的质量异议也有所增加，柳钢中厚板的品牌影响力也必然受到不利的影响。
钢板因表面质量缺陷而回剪、改判等越来越多，造成生产指标的下降、生产成本的增加，给降成本工作带来了极大的困难。
因此柳钢中板厂不断致力于表面质量问题的攻关，总结出了一些经验。
本文总结了造成中厚板表面缺陷问题的主要原因，并提出相应的预防措施。
2.中厚板表面缺陷及成因2.1麻点在生产过程中由于氧化铁皮未能除干净而压入钢板表面，导致钢板表面出现局部的或者连续的片状粗糙面，并分布为形状不一、大小不同的凹坑即为麻点，麻点可分为黑面麻点和亮面麻点，上表面麻点和下表面麻点[1]。
根据麻点形成的先后顺序可分：一次氧化铁皮压入、二次氧化铁皮压入、三次氧化铁皮压入造成麻点。
麻点的产生有以下几个原因造成：（1）加热温度过高、加热时间过长；（2）停轧时间过长，加热炉出口钢坯表面氧化铁皮过厚，除磷箱难以除尽；（3）高压水压力不足或喷嘴堵塞；（4）粗轧或者精轧除磷次数不够或者除磷操作不当；（5）轧制厚规格钢板时，终轧温度过高，钢板会快速形成一层氧化铁皮，矫直后显现出如“脱皮”状，多次矫直较容易压入造成麻点。
如下图2-31钢坯氧化铁皮过厚，图2-1b、图2-1c分别为麻点。
2.2表面划伤钢板表面受到刚性物质划过后留下的痕迹，在钢板上表现为低于轧制面的直线或者横向沟痕线条[2]。
表面划伤主要在辊道输送、翻板、剪边、垛板和吊运等过程中被设备划伤造成。
此类划伤为冷态划伤，划伤处发亮或有金属光泽，且边部有毛刺、起皮、褶皱等。
柳钢中板厂表面划伤的原因主要有：（1）辊道刮伤（2）夹送辊划伤（3）吊板划伤（4）翻板划伤等。
中厚板生产中的钢板缺陷及消除这些缺陷的措施钢板的缺陷是指影响钢板的使用性能，产品标准要求不允许存在的缺陷，主要有：（1）分层。
这种缺陷主要是由于原料中有气泡、缩孔、夹杂等，而在轧制时又未使之焊合，而形成分层。
通常分层要剪切清除。
（2）气泡。
由于原料中存在气泡，在轧制时气泡未焊合，而且中间还充有气体，使得轧后钢板表面有圆包出现。
这种缺陷需要切除。
（3）夹杂。
夹杂分为内部夹杂和表面夹杂。
产生原因是原料中带有非金属夹杂物，或者将非金属杂物等压入钢板表面。
对于面积较小，深度较浅者可以通过清理修磨消除，严重者必须 切除。
（4）发纹。
发纹是指钢板表面细小的裂纹。
其产生原因是原料的皮下气泡在轧制过程中未焊合，而在钢板表面形成细小发纹。
由于钢板中气泡未焊合所形成的发纹则需切除。
（5）裂纹。
在轧制过程中，原料中的气泡破裂，内表面暴露氧化，轧后在钢板表面形成裂纹。
原料清理时，由于沟槽过深也有可能形成裂纹。
如果裂纹较浅，可以修磨清除，否则则需切除。
（6）结疤。
产生结疤的原因是由于原料表面质量不好，或原料表面原有的结疤没有彻底清除所致。
轻微者可以通过修磨清除，严重者则需 切除。
（7）凸包。
在钢板表面形成有周期的凸起。
其产生原因是轧辊或矫直辊表面破坏，形成凹坑所造成。
如果凸包轻微，可通过修磨清除，而严重时则为不合格产品。
（8）麻点。
麻点是指在钢板表面形成的粗糙表面。
产生原因是由于加热时燃料喷溅侵蚀表面或者是氧化严重而形成的粗糙平面，轻微者可以修磨，严重者则需切除。
加热时应控制好加热炉温度波动与喷油量均匀，防止氧化严重，并加强除鳞。
（9）氧化铁皮压入。
在轧制时由于氧化铁皮没有清除干净，而被压入钢板表面，形成粗糙的平面。
为防止氧化铁皮压入，要加强清除氧化铁皮。
较轻微的氧化铁皮压入可以通过修磨清除，而严重影响质量时则要切除。
（10）划伤。
钢板的划伤是指在钢板的表面留有深浅不等的划道。
纵向划伤多为辊道、导板等部位的不光滑棱角刮伤。
中厚板表明缺陷形成的原因及应对措施对于中厚板企业，钢板表面的小纵裂、峰状裂纹、边线裂纹、夹杂、结疤会影响表面质量，造成改判，制约产品质量提升，应引起重视。
几种缺陷的典型形态是：1、小纵裂钢板表面小纵裂形态为长度小于200mm、宽度小于3mm、深度小于0.3mm。
2、峰状裂纹该裂纹全部发生在钢板下表的距边部5-60mm处，宏观方向与轧制方向垂直，呈“山峰”状。
3、边线裂纹该裂纹主要发生在钢板距边部20-80mm处，形态为多条大小不一的并行纵向裂纹，其规律是钢板规格越厚、越宽，此类缺陷越严重。
4、夹杂、结疤夹杂、结疤呈规律性分布，经过边部火焰扒皮裂纹检查或铸坯划痕火焰清理等精整操作后的现象明显。
分析：小纵裂是细小杂质混入结晶器形成;峰状裂纹产生的原因主要是铸坯外弧皮下角横裂所致;边线裂纹是在轧制过程中因铸坯棱角向表面的侧翻所致;夹杂、结疤是精整时表面氧化渣未清理干净所致。
为此采取措施：1、定期对结晶器检查，特别是水样，查看是否有小杂质混入，引起水质变化。
2、严格控制设备超龄服役，确保扇形段维护的及时型，避免因发生扇形段局部辊子不转导致铸坯深度划痕。
3、实施弯曲段配水分区控制，动态控制不同宽度端面铸坯的角部温度，避免铸坯在弯曲过程中角部温度进入脆性区。
4、尽可能用宽端面铸坯生产大宽度钢板，减少钢板轧制时的展宽量，从而减轻宽钢板轧制时的边部不均匀变形程度，弱化钢板出现边线裂纹的宽向程度。
5、提高铸坯在加热炉内加入温度的均匀性，优化板坯加热工艺，减少铸坯上下面温差，降低轧件上下面变形抗力差别，从而缩小轧件边部的不均匀变形。
6、提高铸坯精整能力，避免出现铸坯精整后的氧化渣清理不彻底、局部深度烧痕等二次缺陷的发生。
中厚板生产中的钢板缺陷及消除钢板的缺陷是指影响钢板的使用性能，产品标准要求不允许存在的缺陷，主要有：（1）分层。
这种缺陷主要是由于原料中有气泡、缩孔、夹杂等，而在轧制时又未使之焊合，而形成分层。
通常分层要剪切清除。
（2）气泡。
由于原料中存在气泡，在轧制时气泡未焊合，而且中间还充有气体，使得轧后钢板表面有圆包出现。
这种缺陷需要切除。
（3）夹杂。
夹杂分为内部夹杂和表面夹杂。
产生原因是原料中带有非金属夹杂物，或者将非金属杂物等压入钢板表面。
对于面积较小，深度较浅者可以通过清理修磨消除，严重者必须 切除。
（4）发纹。
发纹是指钢板表面细小的裂纹。
其产生原因是原料的皮下气泡在轧制过程中未焊合，而在钢板表面形成细小发纹。
由于钢板中气泡未焊合所形成的发纹则需切除。
（5）裂纹。
在轧制过程中，原料中的气泡破裂，内表面暴露氧化，轧后在钢板表面形成裂纹。
原料清理时，由于沟槽过深也有可能形成裂纹。
如果裂纹较浅，可以修磨清除，否则则需切除。
（6）结疤。
产生结疤的原因是由于原料表面质量不好，或原料表面原有的结疤没有彻底清除所致。
轻微者可以通过修磨清除，严重者则需 切除。
（7）凸包。
在钢板表面形成有周期的凸起。
其产生原因是轧辊或矫直辊表面破坏，形成凹坑所造成。
如果凸包轻微，可通过修磨清除，而严重时则为不合格产品。
（8）麻点。
麻点是指在钢板表面形成的粗糙表面。
产生原因是由于加热时燃料喷溅侵蚀表面或者是氧化严重而形成的粗糙平面，轻微者可以修磨，严重者则需切除。
加热时应控制好加热炉温度波动与喷油量均匀，防止氧化严重，并加强除鳞。
（9）氧化铁皮压入。
在轧制时由于氧化铁皮没有清除干净，而被压入钢板表面，形成粗糙的平面。
为防止氧化铁皮压入，要加强清除氧化铁皮。
较轻微的氧化铁皮压入可以通过修磨清除，而严重影响质量时则要切除。
（10）划伤。
钢板的划伤是指在钢板的表面留有深浅不等的划道。
纵向划伤多为辊道、导板等部位的不光滑棱角刮伤。
而横向划伤多为钢板横移时产生，如在冷床上移动时产生的划伤等。
中厚板生产中常见缺陷的类型及预防中厚钢板是国民经济发展所依赖的重要材料，广泛用于高层建筑、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械、管线及国防建设等各个方面，中厚钢板的品种繁多，使用温度区域较广（-200 ℃~600℃），使用环境复杂，（耐候性、耐蚀性），使用要求高（强韧性、焊接性）。
目前 , 我国中厚板生产厚度为 4～ 250mm, 宽度可达 4000mm, 最长可达 27m。
在品种方面 , 已能生产难度比较大的装甲、船身、不锈、高压锅炉容器、桥梁等专用中厚板。
但是 , 高档次板仍然比较少 , 专用板只占20%多一点 , 大多数厂以生产大路货普碳板为主 , 产量占70%～80%。
由于大部分企业炼钢缺少炉外精炼手段,钢质纯净度差,钢板夹杂、分层现象有时较为突出,在轧制生产中,钢板表面铁皮多,麻点面积大且深 ,修磨量大,严重影响了钢板品种与质量的发展。
另外国产中厚板尺寸偏差、表面质量、力学性能也存在很多问题，只是大多数厂生产以普碳钢为主，钢板质量问题还未完全暴露出来。
（中厚板市场）随着国民经济的发展 , 各行各业对中厚板品种、规格、尺寸精度、内外部质量及性能提出了日益增高的要求。
所以中厚钢板不仅要有好的机械性能，还要求有优良的表面质量和内部质量。
目前，国内中厚板存在的主要质量问题有：(1)产品质量不能满足国际标准,国际标准要求产品表面无缺陷且无修磨痕迹 ,厚度公差带较国内标准减少50%, 不平度长度测量单位增加一倍 ,产品全部双定尺交货。
国内中厚板双定尺率只有65%左右。
(2)产品品种单一 , 不能满足国内和国际市场需求 , 有订单不能接受。
大部分企业只生产普碳和低合金钢中的 A、B级钢， C、D级不能保证性能。
(3)钢板外观质量差，如断面有兰边 , 锯齿、撕裂、错牙等缺陷，表面有划伤、铁皮、油污、麻点等缺陷，厚度偏差大、宽度大小头差大、对角线差值大等非矩形缺陷。
国内外中厚板外观质量对照表项目国内水平国际先进水平厚度精度 (mm)一般：先进：宽度精度 (mm)一般：155先进：10长度精度 (mm)一般：4010先进：20一般：有麻点等较严重表面质量缺陷表面光洁无缺陷先进：铁皮稍厚无大缺（徐州卡特彼勒公司）陷一般：人工作业，不清包装质量晰自动喷字、打印、贴签、清先进：接近国际先进水晰、美观平(4)机械性能一次检验合格率低， , 性能商检不合格率大。
中厚板外观缺陷的种类、形态及成因1 过热overheat特征：钢板表面呈现大面积连续的或不连续的蓝灰色粗糙麻面或鳞片状翘皮，通常表面会出现一定深度的脱碳层，内部晶粒组织粗大，并伴有魏氏组织出现。
成因：钢坯在加热炉高温段停留时间较长或加温度过高，或者是家热炉内的氧化性太农，造成钢坯表面过度氧化。
影响：钢坯过热，使钢板表面产生一定深度的脱碳层，不仅使钢板表面严重粗糙，内部晶粒过分长大，而且严重降低了钢板力学性能和加工性能，使过程中易在钢板表面形成不规则、深度较浅的裂纹，对钢板的质量有致命的影响。
预防：（1）制定合理的加热制度，控制加热温度、加热速度和加热时间，防止钢坯产生过热（烧）现象；（2）控制炉内气氛，在保证燃料完全燃烧的前提下，尽量减少过剩的空气量，采取微正压控制，减少炉门的开启时间，防止冷空气吸入。
2 麻点pockmark特征：在钢板表面形成局部的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。
实例见图2-1~图2-7。
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由过热现象）子轧钢之前没有得到清理或清理不彻底，在轧制之前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，在受到震动时脱落。
，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，没其中的教友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对钢板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。
预防：（1）按坯料规格及钢种的不同合理控制加热炉各段的加热温度，合理控制煤气（燃油）、空气配比，提高燃烧的充分性；（2）加热炉待温时要有效地控制烧嘴火焰的强度，避免火焰长时间对钢坯直接烧蚀；（3）保证高压水压力，确保除磷效果。
3 氧化铁皮压入rolled-in scale特征：钢板表面压入的氧化铁皮可分为一次氧化铁皮和二次氧化铁皮，一次氧化铁皮多为会褐色Fe3O4鳞层；二次氧化铁皮多为红棕色FeO和 Fe2O3鳞层组成。
