表面质量与尺寸精度论文.doc

表面质量、尺寸精度与成形摘要；板料表面缺陷在相应的技术指标中有明确规定。如汽车用冷轧钢板，国标将表面质量分为组、组、组表面，以区别钢板表面缺陷存在的不同程度。对于载重汽车，外表面可选用组表面质量的冷轧钢板，内部件则用组表面的。轿车外部件宜用组表面质量的冷轧钢板，甚至选用特殊表面质量的冷轧钢板，内部可用组表面质量的冷轧钢板。下面以连铸坯表面质量为例，具体说明表面质量及其影响因素。1.连铸坯表面缺陷 铸坯表面缺陷主要是指夹渣、裂纹等。如表面缺陷严重。在热加工之前必须进行精整，否则会影响金属收得率和成本。生产表面无缺陷铸坯是热送热装的前提条件。 铸坯表面缺陷形状各异，形成原因是复杂的。从总体上说，铸坯表面缺陷主要受结晶器钢水凝固过程的控制。为保证表面质量，在操作上必须注意以下几点： (1)结晶器液面的稳定性：钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀，渣子也会被卷入坯壳。试验指出：液面波动与铸坯皮下夹渣深度的关系如下：液面波动范围（mm）皮下夹渣深度（mm） 202 40407 当皮下夹渣深度170mm，皮下夹渣也会增多。因此，浸入水口插入深度和出口倾角是非常重要的参数。 (5)保护渣性能：应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。2.连铸坯的表面缺陷及防治措施：2.1连铸坯表面横裂:横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常是隐藏看不见的。经酸洗检查指出，裂纹深度可达7mm，宽度0.2mm。裂纹位于铁素体网状区，而网状区正好是初生奥氏体晶界。且晶界上有细小质点(如AlN)的沉淀。尤其是CMnNb(V)钢，对裂纹敏感性更强。 横裂产生的原因：1)振痕太深是横裂纹的发源地。2)钢中A1、Nb含量增加，促使质点(A1N)在晶界沉淀，诱发横裂纹。3)铸坯在脆性温度900700矫直。4)二次冷却太强。 防止横裂发生的措施：1)结晶器采用高频率(200400次/分)小振辐(24mm)是减少振痕深度的有效办法。2)二次冷却区采用平稳的弱冷却，使矫直时铸坯表面温度大于900。3)结晶器液面稳定，采用良好润滑性能、粘度较低的保护渣。4)用火焰清理表面裂纹。2.2连铸坯表面网状裂纹:这种裂纹在铸坯表面酸洗之后才能发现，深度可达5mm。产生的原因： (1)高温铸坯表面吸收了结晶器的铜，而铜变成液体再沿奥氏体晶界渗透所致。 (2)铸坯表面铁的选择性氧化，使钢中残余元素(如Cu、Sn等)残留在表面沿晶界渗透形成裂纹。 研究表明，裂纹区有Cu、Sn、Sb等元素的富集，钢中Cu含量大于0.1，裂纹加重；钢中Al含量增加，网状裂纹加重。 防止办法：1)结晶器表面镀Cr或Ni以增加硬度。2)合适的二次冷却水量。3)控制钢中残余元素如Cu40。连铸坯角部纵裂纹:角部纵裂纹可能位于宽面与窄面交界棱边附近，有的离棱边1015，有的刚好位于棱边上，严重时会造成漏钢。 形成的原因：对于方形，可能是沿结晶器高度水缝厚度不均匀，造成结晶器角部冷却不良；结晶器锥度太小，结晶器圆角半径太小。对于板坯，可能是由于(1)窄面支撑不当造成窄面鼓肚。窄面有612mm的鼓肚伴随有角部纵裂导致漏钢。(2)锥度不合适。(3)窄面冷却水不足。 改进方法：对于方坯1)控制好结晶器几何形状防止变形。2)合适的圆角半径。3)装配结晶器时，保持冷却水缝厚度一致，使冷却均匀。对于板坯1)调整窄面足辊间隙使其向内l2限制鼓肚。2)合适锥度(1.0/m)。3)合适冷却水量。4)水口与结晶器对中不要偏流。2.3连铸坯的皮下气泡:在位于铸坯表皮以下，有直径和长度各在1毫米和10毫米以上的向柱状晶方向生长的大气泡。这些气泡如裸露在外面的叫表面气泡，没有裸露的叫皮下气泡，比气泡小呈密集的小孔叫皮下针孔 在加热炉内，铸坯的表面气泡或皮下气泡内表面被氧化而形成脱碳层，轧制后不能焊合而形成表面缺陷。埋藏浅的气泡可用砂轮、风铲和火焰清理等办法清除。埋藏深的气泡很难发现，会使产品产生裂纹。 钢水脱氧不足是产生气泡的主要原因，如采用强化脱氧，以降低钢中的氧含量，会使钢水中的铝含量达到0.010.015，从而使气泡消除。另外，钢水中的气体含量(尤其是氢)也是生成气泡的一个重要原因。因此，加入钢水中的一切材料(如铁合金、渣粉等)应干燥，钢包、中间包应烘烤，润滑油用量要适当，注流采用保护浇注，对减少气泡的效果是明显的。2.4连铸坯表面折叠缺陷：在铸坯表面有横向的折叠痕迹，严重时伴随有横向裂纹。形成原因： (1)结晶器内悬挂使凝固壳撕裂，由于结晶器的强冷，在撕裂处漏出的钢水立刻凝固在表面形成折叠痕迹； (2)结晶器振动参数调整不当； (3)结晶器出口与二次冷却段对弧不良； (4)结晶器润滑不良，坯壳与铜壁粘结。2.5铸坯表面“冷痣”： 在铸坯表皮下嵌入的金属硬块或渣块叫“冷痣”。产生原因是： (1)敞开浇注时钢流的喷溅粘到结晶器表面的冷钢嵌入凝固壳； (2)结晶器液面波动太大，把渣中的不溶物卷入凝固壳。2.6连铸坯表面的重皮缺陷：在铸坯表面呈现横向不连续性，有明显的不完全焊合的痕迹叫重皮。产生原因： (1)结晶器的注流突然停浇，或瞬间停止拉坯。如果停浇时间过长，就会在铸坯表面形成明显的重接； (2)钢水太粘、温度过低、水口堵塞、注流偏离等都可能引起重皮。2.7连铸坯表面有时呈凹状：此缺陷常见于方坯或板坯窄面。形成原因： (1)结晶器锥度过大； (2)二次冷却区不均匀冷却。 使用合适的结晶器锥度和均匀二次冷却可以防止。 3.带钢表面质量在线检测关键技术传统检测带钢表面缺陷采用人眼目测的方法，该方法存在着检出率低、检测速度、工人劳动强度大等问题。本课题采用光源、CCD摄像机与图像采集卡等组成的图像采集装置在线采集带钢的表面图像，并通过快速图像处理算法对图像进行实时处理，从而判定钢板表面是否存在着缺陷，并对缺陷的大小、部位、类型、等级进行标定。本课题成果可应用于带钢表面缺陷的在线检测，并根据缺陷统计结果判定带卷的表面质量等级，解决钢板轧制过程中的表面质量控制与表面质量评估问题。本课题的关键技术包括高速运动带钢的图像摄取技术、图像数据的并行处理技术、缺陷的自动检测与自动分类算法等。缺陷的检测精度为0.3毫米0.3毫米，缺陷的检出率在90%以上，缺陷的识别率在80%以上。4.板材织构在线检测关键技术传统织构快速检测技术的弱点在于不能同时很好地兼顾测量的高速度和高精确度。本课题以二维X射线检测系统为测量设备，针对冶金企业相应板材产品的织构特点，采用透射检测方法有选择地测量板材织构代表性衍射数据，由此得出板材织构全貌并可对织构组分作出定量计算。本检测方法能够在数秒钟内获得包括板材不同厚度部位的整体织构信息，属于快速、准确、定量、全面的织构测量；优于现存的所有同类技术，适合于冶金企业相应板材产品织构的全程在线检测和监控。本课题技术适用于对板材织构有质量要求、厚度1.2毫米以下钢板、厚度3毫米以下铝板、其他相应金属板材的织构在线连续定量检测和监控。目前已与布鲁克(BRUKER)X射线检测设备公司就合作制作在线检测设备的事宜进行了讨论，布鲁克公司认为发展在线检测设备是将来的必然趋势，初步认为本技术已基本成熟，同意在进行充分的市场需求调查的基础上，合作进行商业化开发，并愿与我们就相关软技术开发进行合作。5.尺寸精度尺寸精度主要是指板厚度公差超差，其实质是板的实际厚度超过标准允许的偏差，不仅影响零件冲压开裂，表面起皱，零件回弹。甚至造成重大的模具事故。板料厚度超差或者厚度波动范围大事由于板料的轧制工艺不当所造成的，如轧制温度偏低，加热不均和各种轧辊的压下率分配不当等。轧制设备不良，如轧辊刚度不够，轴承精度差，轧辊不及时修复或者轧制处于轧制周期的前后期等。检测不健全，如无自动检测装置，人工检测制度不健全或执行不严等造成的情况最普遍。首先，钢板厚度公差波动的大小，实际影响模具对零件施加压边力的大小，金属流动的难易，从而影响影响零件冲压开裂和起皱。其次，影响冲压件的尺寸精度，回弹和厚度尺寸密切相关，板料的同板差大，回弹尺寸不同，最后使得产品尺寸难以控制。6.尺寸精度的控制6.1影响板形和尺寸精度的主要原因板带钢厚度的波动的主要原因是由轧制压力波动引起的，而影响轧制压力波动的主要原因的多方面的。6.2厚度偏差形成的原因冷轧过程中的带钢厚度偏差主要由热轧原料的厚度偏差以及冷轧过程中产生的厚度偏差构成。 生产实际告诉我们，带钢的厚度精确度直接与轧制工艺因素的变化以及这些因素的受控程度有 关。在轧制过程中所出现的厚度波动现象大致表现为沿纵向厚度波动及横向厚度波动两种，事实上 厚度与板形波动是同时出现的，一个厚度的校正动作如压下位置改变，会使轧制力沿辊缝的分布发 生变化，因而影响板形；同样一个板形的校正动作如改变张力，会引起轧制压力变化，因而使厚度 受到影响；其它校正动作也拌随厚度和板形的变化。例如轧辊弯曲，除改变轧辊辊型外，还改变轧 辊的作用力，这将使辊缝受到影响，从而使厚度改变。可见，凡是影响辊缝变化的因素都将影响带 钢的厚度波动。影响带钢厚度波动的因素很多，归结起来主要有：轧辊温度的变化，轧辊磨损的影响，轧辊偏心的影响，轧辊表面磨擦系数的影响，张力的影响，轧制速度的影响，带钢机械性能的 影响，带钢原始厚度变化的影响，轧制刚度的影响，操作技术及其它因素的影响。6.2.1轧制温度的变化 众所周知，在轧制过程中轧辊会愈轧愈热。这是由于在整个轧制过程中，消耗于带钢变形的 75%-90%的能量转变为热能的缘故。当带钢的变形热连同摩擦所产生的热一部分通过带钢与轧辊的接触面传给轧辊，如果这种热在轧辊的全部体积上能够均匀分布，则这种热不致于产生任何困难。因为在这种情况下轧辊的热膨胀是一致的。但是热量传递予轧辊仅仅是发生在与带钢相接触的面积上，同时轧辊两边的散热条件比轧辊中部好，这就使轧辊中部的发热比辊身两端及辊颈部分高，从 而在轧辊上将造成中部与两边部的温度差，辊身受热膨胀而呈鼓形，因而使辊型发生变化。单就此 情况下轧出带钢就成为中间厚度小，边部厚度大。为弥补不均匀热变形，就必须采用冷却液，使在 轧制状态下获得所需辊型。6.2.2轧辊磨损的影响随着轧辊使用时间的推移，由于轧辊表面不断与带钢摩擦，轧辊上与带钢接触面部分被逐渐磨 损，这种磨损的分布情况是：在辊身与带钢边沿接触处的磨损最大，从两边向中心处明显地逐渐减小， 这就使轧辊辊身与带钢的接触部分逐渐形成鼓形且有一定的凸度，从而使辊缝发生变化，导致所轧 带钢厚度波动。6.2.3轧辊偏心的影响轧辊和轴承的偏心同样可以使辊缝发生变化，从而使轧制后的带钢出现纵向厚薄不均。尽管轧 辊在轧制前经过精心磨削，但由于磨削不当或磨床精度等各方面原因，轧辊辊身与辊颈之间不可能 没有偏心。同时，轧辊由于使用时超负荷作用以及反复的磨削、加工，其偏心量有渐增的倾向。如果轧辊有摆动，当它旋转时就好象是调压下螺丝那种作用，轧辊转动一圈产生一次周期性的辊缝变化，致使轧制后的带钢厚度沿带钢长度方向呈周期性变化，其变化率与轧制速度有关。6.2.4轧辊表面摩擦系数的影响在轧制过程中，如摩擦系数变化将使轧制压力变化，从而使轧出的带钢厚度也发生变化。摩擦 系数变化的原因，一是由于轧机在加减速阶段中轧制速度的变化。当轧制速度升高时，摩擦系数相 应减小，从而使轧制压力减小，结果造成轧机的弹跳量减少。反之，则使带钢厚度增加：二是由于 施用的润滑剂的方法不适当或由于带钢表面状况有变化，特别是对于酸洗后的带钢如酸洗不良，极易改变表面的摩擦系数。6.2.5张力的影响轧制时的张力对轧制压力影响较大。张力的变动将敏感地反映到带钢厚度上，特别是对于薄带 钢更为明显。例如，带钢在穿带和抛钢时，带钢头部和尾部所受张力是突然增大和突然消失的，由 于带钢张力的变化改变了金属变形抗力，引起轧制压力的波动，使带钢头部和尾部出现两个厚度增 大区段，而使带钢头尾出现梯形的厚度差。因此，对于精密产品一般均要求采用恒张力轧制。6.2.6轧制速度的影响轧制速度对轧出带钢厚度的影响除通过改变摩擦系数途径外，还由于轧制速度的变化将影响到支承辊油膜轴承油膜厚度的变化。当轧制速度增加时，油膜厚度增加，结果减小了轧机的实际辊缝而使带钢厚度减小。因此，轧制时应尽可能缩短加减速所经的时间，同时配以适当的调整压下，以 减少轧制速度的影响。6.2.7带钢机械性能的影响带钢的化学成份和组织不均匀或者在热轧或热处理过程中，由于温度不均等原因致使带钢的机 械性能不均。带钢的机械性能不均将直接影响轧制压力的大小，从而使轧出带钢的厚度产生波动。 众所周知，带钢原料在加热过程中由于加热不均使内部可能产生很大的温差。由于带钢的塑性变形 抗力取决于加热的温度，于是使轧制后温度较高处与较低处的带钢厚度不同。同时，热轧过程中从 轧制到终了要经过一定的时间，因此原料的末端与头部相比，温度就要下降，温度的下降就意味着 变形抗力的提高，带钢厚度增大。同样在热处理过程中，由于带钢加热不均也会在轧制过程中产生 不同的变形而导致带钢厚度的变化。6.2.8带钢原始厚度变化的影响入口带钢厚度的变化则使实际压下暈产生波动，也引起轧制压力和弹跳的变化，从而将肓接影 响出口的带钢厚度。尽管轧后的带钢厚度变化必然比轧前的带钢厚度变化要小，但很难完全消除其 入口与出口厚度变化率。带钢的厚度差过大时，对轧制带钢的横截断面有直接的影响。带钢宽度不均也将引起轧制压力和轧机弹跳的变化，从而使轧出的带钢厚度波动。因此，为了 提高冷轧产品的厚度精度，要求带钢的原料尺寸公差尽可能小。6.2.9轧机刚度的影响轧机刚度愈大，轧制时的弹跳愈小；轧后带钢厚度愈薄，而且厚度的变化范围愈 窄，则表明轧 机的刚度愈大。可见，带钢厚度不均与轧机刚性系数成反比。增加轧机刚度可以使原始厚度变化、 压力及张力波动对带钢厚度的影响减小，提高尺寸精度。在冷轧薄带钢时，带钢咬入前就将轧辊预 先压靠，使轧辊之间产生一定压力，辊缝此时为负值的方法，在一定程度上可以增加轧机刚度，并 控制弹跳量的变化，使辊缝定位比较准确。6.2.10操作技术及其影响因素由于轧辊的安装，调整的不正确或测量的错误又未及时调整，也可能造成带钢厚度的差异。7. 精度控制的主要措施：7.1带钢厚度自动控制原理 安装AGC系统的目的是消除厚差。必须先检测出轧制过程中带钢产生的厚差，然后再采取措 施消除这一厚差。可以将这个过程归纳为两个基本构成： 7.2.1厚度偏差的检测目的是检测带钢在轧制过程中每时每刻带钢可能出现的厚度偏差的大小。7.2.2厚度偏差的消除根据厚度偏差大小，计算出调节量，输出控制信号，然后根据控制信号，调节机构动作，完成 调节过程，见图1。厚度偏差检测方法包括直接测厚和间接测厚两种。控制方法包括调节银缝、调节张力、调节轧 制力等。控制系统由反馈闭环系统、预控系统、物流控制系统等组成。“AGC”由厚度检测装置、电气控制装置和矫正厚度偏差的执行机构组成。厚度检测装置一般都用测厚仪连续测暈带钢厚度，一方面把厚度偏差显示出来，另一方面把偏差信号输入控制装置中；电气控制装置是把偏差信号进行处理，并根据给定允许偏差范围来指令压下控制系统动作，或改变轧制张力等工艺参数；矫正偏差的执行机构的作用是根据电气控制装置的指令，通过压下电机或电-液伺服压下系统改变轧辊的辊缝，或通过调节卷取机电枢电流改变张力的大小，从而使带钢的厚度 得到矫正。AGC系统的作用是消除轧制过程中所产生的带钢纵向长度上的厚度偏差。它不管原始的辊缝给 定值，只在辑缝预设定的基础上，使带钢出口厚度控制在公差范围之内。厚度控制7.3厚度控制形式在轧制过稈中，不管是采用千分卡人工测量还是采用接触式测厚仪或非接触式测厚仪自动测量， 目的都是为了能及时、正确地反映出钢材在轧制过程中的真实厚度。为保证带钢在最小厚度公差范 围内波动，及时消除带钢的超规定的厚度差，通常采用两种控制方式：7.3.1人工控制轧机操作人员可以用操作台上的许多幵关来调整各类变量，如轧辊上下位置、带钢张力、轧制 速度和冷却、工艺润滑剂流量等。实际生产中，通常先按所需的带钢厚度设定好出口厚度，在轧制 过程中，当出口带钢的实际厚度超出设定好出口厚度范围时，操作人员根据偏离程度运用他的操作 技能操纵相应的控制开关以得到规定的厚度，并同时把带钢上存在的厚度偏差减小到最低程度。7.3.2自动控制自动控制是在人工控制的基础上发展起来的。由于轧制速度的提高以及对带钢厚度公差要求愈 来愈严，轧机操作人员必须求助于更高级的控制设备亦即采用计算机操作的自动厚度控制系统。厚 度自动控制系统简称“AGC”。它可替代人工控制的测量、计算、比较、分析、判断及实施控制的任7.4厚度控制方法目前带钢厚度控制主要有三种方法：采用改变压下位置进行控制，釆用改变张力大小进行控制，采用改变压下与张力联合控制。 7.4.1采用改变压下位置进行控制调整压下是厚度控制的最主要和最有效的方式，它通过改变空载辊缝的大小来消除各种因素的 变化对带材厚度的影响。图2为消除来料厚度变化影响的厚度控制原理图。当来料厚度为H时，弹性曲线为A，塑性曲线为B，轧后带材厚度为h.如果来料厚度有一个增量H，则塑性曲线由B移到B，轧后带材厚 度就有一个增量(偏差h。为了消除这一偏差，就要调整压下，使辊缝减小一个调整量S0。弹性曲线由A变为A，A与A交点的横坐标为h，即轧后带材的厚度不变。7.4.2采用改变张力大小进行控制采用单独改变张力的方法与单独采用改变压下位置的方法相比，其优点是反应速度快且易与稳定，因而可以控制得更为精确。当带钢较薄时，改变后张力的大小对调整带钢的厚度很有效，因此 可通过附加张力来矫正厚度偏差。采用改变张力的方法进行控制的缺点是对较厚的带钢来说，为保 证足够的张力，需要加大卷取机构的功率和强度；另一方面，在轧制较薄的品种时，为防止在轧制 过程中带钢发生破裂或断带，也不允许轧制张力变化过大。因此，目前在厚度控制上均不倾向与单独地采用张力控制，而往往采用压下与张力控制的联合控制方法。 7.4.3釆用改变压下与张力联合控制在采用单独改变张力控制中，由于在张力可能范围内的带钢厚度修正量小，所以兼用轧辊压下控制。一般当带钢厚度波动可以在张力的允许变化范围内调整过来时，则采用张力法控制；而当张力达到一定的极限值时，则改为采用调整压下的方法来实现厚度控制。用这种方式控制带钢厚度，其优点是厚度控制范围大且还可以进行微调，因此得到广泛应用。5结束语综上所知，影响带钢厚度变化的因素很多，但主要是由于轧制压力的影响。在轧制过程中轧制压力的变化与摩擦系数、张力、冷却与工艺润滑及带钢的变形抗力等因素有关。为此，遇有在横向及纵向厚度变化的情况时，应仔细检其原因，抓着主要矛盾，针对其原因所在及时采取相应的有效的措施加以纠正，这样才能确保所轧制的带钢厚度精度达到最住状态。主要参考文献1 钱健清，王会延。板料成形性能及质量控制。2 毛新平，李卫。珠钢CSP-国内第一条薄板坯连铸连轧生产线。3 付志刚，孙文彬，刘东辉。CSP板卷错层缺陷产生的原因与对策。4 李先杰。冷轧板厚度及其控制工艺。5 吴艳萍，颜云辉，王永慧，李骏。冷轧带钢表面质量评价模构造方法。6 张坤龙，宋昕。珠钢CSP薄规格带钢生产及质量控制。7 狄丽华，明绍玉。在CSP线上开发冷轧用低碳钢板。8 张建，王智宏，温坚。微小尺寸精度图像处理检测系统的研究。9 宋佳。纵谈我国冷轧板生产。10 周玉华。连铸坯表面质量影响因素的分析。11 闫华，冯建晖。马钢CSP生产线采用的新技术。12 张晓辉。建设中的涟钢CSP生产线。13 胡健，王景林，张宏杰。邯钢CSP热轧带钢板形控制。14 陈其安。关注薄板坯连铸连轧的热点问题。15 刘光穆，陈建新。国内CSP产品质量与控制。16 李兰月，丰慧。C板料表面缺陷在相应的技术指标中有明确规定。如汽车用冷轧钢板，国标将表面质量分为组、组、组表面，以区别钢板表面缺陷存在的不同程度。对于载重汽车，外表面可选用组表面质量的冷轧钢板，内部件则用组表面的。轿车外部件宜用组表面质量的冷轧钢板，甚至选用特殊表面质量的冷轧钢板，内部可用组表面质量的冷轧钢板。下面以连铸坯表面质量为例，具体说明表面质量及其影响因素。1.连铸坯表面缺陷 铸坯表面缺陷主要是指夹渣、裂纹等。如表面缺陷严重。在热加工之前必须进行精整，否则会影响金属收得率和成本。生产表面无缺陷铸坯是热送热装的前提条件。 铸坯表面缺陷形状各异，形成原因是复杂的。从总体上说，铸坯表面缺陷主要受结晶器钢水凝固过程的控制。为保证表面质量，在操作上必须注意以下几点： (1)结晶器液面的稳定性：钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀，渣子也会被卷入坯壳。试验指出：液面波动与铸坯皮下夹渣深度的关系如下：液面波动范围（mm）皮下夹渣深度（mm） 202 40407 当皮下夹渣深度170mm，皮下夹渣也会增多。因此，浸入水口插入深度和出口倾角是非常重要的参数。 (5)保护渣性能：应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。2.连铸坯的表面缺陷及防治措施：2.1连铸坯表面横裂:横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常是隐藏看不见的。经酸洗检查指出，裂纹深度可达7mm，宽度0.2mm。裂纹位于铁素体网状区，而网状区正好是初生奥氏体晶界。且晶界上有细小质点(如AlN)的沉淀。尤其是CMnNb(V)钢，对裂纹敏感性更强。 横裂产生的原因：1)振痕太深是横裂纹的发源地。2)钢中A1、Nb含量增加，促使质点(A1N)在晶界沉淀，诱发横裂纹。3)铸坯在脆性温度900700矫直。4)二次冷却太强。 防止横裂发生的措施：1)结晶器采用高频率(200400次/分)小振辐(24mm)是减少振痕深度的有效办法。2)二次冷却区采用平稳的弱冷却，使矫直时铸坯表面温度大于900。3)结晶器液面稳定，采用良好润滑性能、粘度较低的保护渣。4)用火焰清理表面裂纹。2.2连铸坯表面网状裂纹:这种裂纹在铸坯表面酸洗之后才能发现，深度可达5mm。产生的原因： (1)高温铸坯表面吸收了结晶器的铜，而铜变成液体再沿奥氏体晶界渗透所致。 (2)铸坯表面铁的选择性氧化，使钢中残余元素(如Cu、Sn等)残留在表面沿晶界渗透形成裂纹。 研究表明，裂纹区有Cu、Sn、Sb等元素的富集，钢中Cu含量大于0.1，裂纹加重；钢中Al含量增加，网状裂纹加重。 防止办法：1)结晶器表面镀Cr或Ni以增加硬度。2)合适的二次冷却水量。3)控制钢中残余元素如Cu40。连铸坯角部纵裂纹:角部纵裂纹可能位于宽面与窄面交界棱边附近，有的离棱边1015，有的刚好位于棱边上，严重时会造成漏钢。 形成的原因：对于方形，可能是沿结晶器高度水缝厚度不均匀，造成结晶器角部冷却不良；结晶器锥度太小，结晶器圆角半径太小。对于板坯，可能是由于(1)窄面支撑不当造成窄面鼓肚。窄面有612mm的鼓肚伴随有角部纵裂导致漏钢。(2)锥度不合适。(3)窄面冷却水不足。 改进方法：对于方坯1)控制好结晶器几何形状防止变形。2)合适的圆角半径。3)装配结晶器时，保持冷却水缝厚度一致，使冷却均匀。对于板坯1)调整窄面足辊间隙使其向内l2限制鼓肚。2)合适锥度(1.0/m)。3)合适冷却水量。4)水口与结晶器对中不要偏流。2.3连铸坯的皮下气泡:在位于铸坯表皮以下，有直径和长度各在1毫米和10毫米以上的向柱状晶方向生长的大气泡。这些气泡如裸露在外面的叫表面气泡，没有裸露的叫皮下气泡，比气泡小呈密集的小孔叫皮下针孔 在加热炉内，铸坯的表面气泡或皮下气泡内表面被氧化而形成脱碳层，轧制后不能焊合而形成表面缺陷。埋藏浅的气泡可用砂轮、风铲和火焰清理等办法清除。埋藏深的气泡很难发现，会使产品产生裂纹。 钢水脱氧不足是产生气泡的主要原因，如采用强化脱氧，以降低钢中的氧含量，会使钢水中的铝含量达到0.010.015，从而使气泡消除。另外，钢水中的气体含量(尤其是氢)也是生成气泡的一个重要原因。因此，加入钢水中的一切材料(如铁合金、渣粉等)应干燥，钢包、中间包应烘烤，润滑油用量要适当，注流采用保护浇注，对减少气泡的效果是明显的。2.4连铸坯表面折叠缺陷：在铸坯表面有横向的折叠痕迹，严重时伴随有横向裂纹。形成原因： (1)结晶器内悬挂使凝固壳撕裂，由于结晶器的强冷，在撕裂处漏出的钢水立刻凝固在表面形成折叠痕迹； (2)结晶器振动参数调整不当； (3)结晶器出口与二次冷却段对弧不良； (4)结晶器润滑不良，坯壳与铜壁粘结。2.5铸坯表面“冷痣”： 在铸坯表皮下嵌入的金属硬块或渣块叫“冷痣”。产生原因是： (1)敞开浇注时钢流的喷溅粘到结晶器表面的冷钢嵌入凝固壳； (2)结晶器液面波动太大，把渣中的不溶物卷入凝固壳。2.6连铸坯表面的重皮缺陷：在铸坯表面呈现横向不连续性，有明显的不完全焊合的痕迹叫重皮。产生原因： (1)结晶器的注流突然停浇，或瞬间停止拉坯。如果停浇时间过长，就会在铸坯表面形成明显的重接； (2)钢水太粘、温度过低、水口堵塞、注流偏离等都可能引起重皮。2.7连铸坯表面有时呈凹状：此缺陷常见于方坯或板坯窄面。形成原因： (1)结晶器锥度过大； (2)二次冷却区不均匀冷却。 使用合适的结晶器锥度和均匀二次冷却可以防止。 3.带钢表面质量在线检测关键技术传统检测带钢表面缺陷采用人眼目测的方法，该方法存在着检出率低、检测速度、工人劳动强度大等问题。本课题采用光源、CCD摄像机与图像采集卡等组成的图像采集装置在线采集带钢的表面图像，并通过快速图像处理算法对图像进行实时处理，从而判定钢板表面是否存在着缺陷，并对缺陷的大小、部位、类型、等级进行标定。本课题成果可应用于带钢表面缺陷的在线检测，并根据缺陷统计结果判定带卷的表面质量等级，解决钢板轧制过程中的表面质量控制与表面质量评估问题。本课题的关键技术包括高速运动带钢的图像摄取技术、图像数据的并行处理技术、缺陷的自动检测与自动分类算法等。缺陷的检测精度为0.3毫米0.3毫米，缺陷的检出率在90%以上，缺陷的识别率在80%以上。4.板材织构在线检测关键技术传统织构快速检测技术的弱点在于不能同时很好地兼顾测量的高速度和高精确度。本课题以二维X射线检测系统为测量设备，针对冶金企业相应板材产品的织构特点，采用透射检测方法有选择地测量板材织构代表性衍射数据，由此得出板材织构全貌并可对织构组分作出定量计算。本检测方法能够在数秒钟内获得包括板材不同厚度部位的整体织构信息，属于快速、准确、定量、全面的织构测量；优于现存的所有同类技术，适合于冶金企业相应板材产品织构的全程在线检测和监控。本课题技术适用于对板材织构有质量要求、厚度1.2毫米以下钢板、厚度3毫米以下铝板、其他相应金属板材的织构在线连续定量检测和监控。目前已与布鲁克(BRUKER)X射线检测设备公司就合作制作在线检测设备的事宜进行了讨论，布鲁克公司认为发展在线检测设备是将来的必然趋势，初步认为本技术已基本成熟，同意在进行充分的市场需求调查的基础上，合作进行商业化开发，并愿与我们就相关软技术开发进行合作。5.尺寸精度尺寸精度主要是指板厚度公差超差，其实质是板的实际厚度超过标准允许的偏差，不仅影响零件冲压开裂，表面起皱，零件回弹。甚至造成重大的模具事故。板料厚度超差或者厚度波动范围大事由于板料的轧制工艺不当所造成的，如轧制温度偏低，加热不均和各种轧辊的压下率分配不当等。轧制设备不良，如轧辊刚度不够，轴承精度差，轧辊不及时修复或者轧制处于轧制周期的前后期等。检测不健全，如无自动检测装置，人工检测制度不健全或执行不严等造成的情况最普遍。首先，钢板厚度公差波动的大小，实际影响模具对零件施加压边力的大小，金属流动的难易，从而影响影响零件冲压开裂和起皱。其次，影响冲压件的尺寸精度，回弹和厚度尺寸密切相关，板料的同板差大，回弹尺寸不同，最后使得产品尺寸难以控制。6.尺寸精度的控制6.1影响板形和尺寸精度的主要原因板带钢厚度的波动的主要原因是由轧制压力波动引起的，而影响轧制压力波动的主要原因的多方面的。6.2厚度偏差形成的原因冷轧过程中的带钢厚度偏差主要由热轧原料的厚度偏差以及冷轧过程中产生的厚度偏差构成。 生产实际告诉我们，带钢的厚度精确度直接与轧制工艺因素的变化以及这些因素的受控程度有 关。在轧制过程中所出现的厚度波动现象大致表现为沿纵向厚度波动及横向厚度波动两种，事实上 厚度与板形波动是同时出现的，一个厚度的校正动作如压下位置改变，会使轧制力沿辊缝的分布发 生变化，因而影响板形；同样一个板形的校正动作如改变张力，会引起轧制压力变化，因而使厚度 受到影响；其它校正动作也拌随厚度和板形的变化。例如轧辊弯曲，除改变轧辊辊型外，还改变轧 辊的作用力，这将使辊缝受到影响，从而使厚度改变。可见，凡是影响辊缝变化的因素都将影响带 钢的厚度波动。影响带钢厚度波动的因素很多，归结起来主要有：轧辊温度的变化，轧辊磨损的影响，轧辊偏心的影响，轧辊表面磨擦系数的影响，张力的影响，轧制速度的影响，带钢机械性能的 影响，带钢原始厚度变化的影响，轧制刚度的影响，操作技术及其它因素的影响。6.2.1轧制温度的变化 众所周知，在轧制过程中轧辊会愈轧愈热。这是由于在整个轧制过程中，消耗于带钢变形的 75%-90%的能量转变为热能的缘故。当带钢的变形热连同摩擦所产生的热一部分通过带钢与轧辊的接触面传给轧辊，如果这种热在轧辊的全部体积上能够均匀分布，则这种热不致于产生任何困难。因为在这种情况下轧辊的热膨胀是一致的。但是热量传递予轧辊仅仅是发生在与带钢相接触的面积上，同时轧辊两边的散热条件比轧辊中部好，这就使轧辊中部的发热比辊身两端及辊颈部分高，从 而在轧辊上将造成中部与两边部的温度差，辊身受热膨胀而呈鼓形，因而使辊型发生变化。单就此 情况下轧出带钢就成为中间厚度小，边部厚度大。为弥补不均匀热变形，就必须采用冷却液，使在 轧制状态下获得所需辊型。6.2.2轧辊磨损的影响随着轧辊使用时间的推移，由于轧辊表面不断与带钢摩擦，轧辊上与带钢接触面部分被逐渐磨 损，这种磨损的分布情况是：在辊身与带钢边沿接触处的磨损最大，从两边向中心处明显地逐渐减小， 这就使轧辊辊身与带钢的接触部分逐渐形成鼓形且有一定的凸度，从而使辊缝发生变化，导致所轧 带钢厚度波动。6.2.3轧辊偏心的影响轧辊和轴承的偏心同样可以使辊缝发生变化，从而使轧制后的带钢出现纵向厚薄不均。尽管轧 辊在轧制前经过精心磨削，但由于磨削不当或磨床精度等各方面原因，轧辊辊身与辊颈之间不可能 没有偏心。同时，轧辊由于使用时超负荷作用以及反复的磨削、加工，其偏心量有渐增的倾向。如果轧辊有摆动，当它旋转时就好象是调压下螺丝那种作用，轧辊转动一圈产生一次周期性的辊缝变化，致使轧制后的带钢厚度沿带钢长度方向呈周期性变化，其变化率与轧制速度有关。6.2.4轧辊表面摩擦系数的影响在轧制过程中，如摩擦系数变化将使轧制压力变化，从而使轧出的带钢厚度也发生变化。摩擦 系数变化的原因，一是由于轧机在加减速阶段中轧制速度的变化。当轧制速度升高时，摩擦系数相 应减小，从而使轧制压力减小，结果造成轧机的弹跳量减少。反之，则使带钢厚度增加：二是由于 施用的润滑剂的方法不适当或由于带钢表面状况有变化，特别是对于酸洗后的带钢如酸洗不良，极易改变表面的摩擦系数。6.2.5张力的影响轧制时的张力对轧制压力影响较大。张力的变动将敏感地反映到带钢厚度上，特别是对于薄带 钢更为明显。例如，带钢在穿带和抛钢时，带钢头部和尾部所受张力是突然增大和突然消失的，由 于带钢张力的变化改变了金属变形抗力，引起轧制压力的波动，使带钢头部和尾部出现两个厚度增 大区段，而使带钢头尾出现梯形的厚度差。因此，对于精密产品一般均要求采用恒张力轧制。6.2.6轧制速度的影响轧制速度对轧出带钢厚度的影响除通过改变摩擦系数途径外，还由于轧制速度的变化将影响到支承辊油膜轴承油膜厚度的变化。当轧制速度增加时，油膜厚度增加，结果减小了轧机的实际辊缝而使带钢厚度减小。因此，轧制时应尽可能缩短加减速所经的时间，同时配以适当的调整压下，以 减少轧制速度的影响。6.2.7带钢机械性能的影响带钢的化学成份和组织不均匀或者在热轧或热处理过程中，由于温度不均等原因致使带钢的机 械性能不均。带钢的机械性能不均将直接影响轧制压力的大小，从而使轧出带钢的厚度产生波动。 众所周知，带钢原料在加热过程中由于加热不均使内部可能产生很大的温差。由于带钢的塑性变形 抗力取决于加热的温度，于是使轧制后温度较高处与较低处的带钢厚度不同。同时，热轧过程中从 轧制到终了要经过一定的时间，因此原料的末端与头部相比，温度就要下降，温度的下降就意味着 变形抗力的提高，带钢厚度增大。同样在热处理过程中，由于带钢加热不均也会在轧制过程中产生 不同的变形而导致带钢厚度的变化。6.2.8带钢原始厚度变化的影响入口带钢厚度的变化则使实际压下暈产生波动，也引起轧制压力和弹跳的变化，从而将肓接影 响出口的带钢厚度。尽管轧后的带钢厚度变化必然比轧前的带钢厚度变化要小，但很难完全消除其 入口与出口厚度变化率。带钢的厚度差过大时，对轧制带钢的横截断面有直接的影响。带钢宽度不均也将引起轧制压力和轧机弹跳的变化，从而使轧出的带钢厚度波动。因此，为了 提高冷轧产品的厚度精度，要求带钢的原料尺寸公差尽可能小。6.2.9轧机刚度的影响轧机刚度愈大，轧制时的弹跳愈小；轧后带钢厚度愈薄，而且厚度的变化范围愈 窄，则表明轧 机的刚度愈大。可见，带钢厚度不均与轧机刚性系数成反比。增加轧机刚度可以使原始厚度变化、 压力及张力波动对带钢厚度的影响减小，提高尺寸精度。在冷轧薄带钢时，带钢咬入前就将轧辊预 先压靠，使轧辊之间产生一定压力，辊缝此时为负值的方法，在一定程度上可以增加轧机刚度，并 控制弹跳量的变化，使辊缝定位比较准确。6.2.10操作技术及其影响因素由于轧辊的安装，调整的不正确或测量的错误又未及时调整，也可能造成带钢厚度的差异。8. 精度控制的主要措施：7.1带钢厚度自动控制原理 安装AGC系统的目的是消除厚差。必须先检测出轧制过程中带钢产生的厚差，然后再采取措 施消除这一厚差。可以将这个过程归纳为两个基本构成： 7.2.1厚度偏差的检测目的是检测带钢在轧制过程中每时每刻带钢可能出现的厚度偏差的大小。7.2.2厚度偏差的消除根据厚度偏差大小，计算出调节量，输出控制信号，然后根据控制信号，调节机构动作，完成 调节过程，见图1。厚度偏差检测方法包括直接测厚和间接测厚两种。控制方法包括调节银缝、调节张力、调节轧 制力等。控制系统由反馈闭环系统、预控系统、物流控制系统等组成。“AGC”由厚度检测装置、电气控制装置和矫正厚度偏差的执行机构组成。厚度检测装置一般都用测厚仪连续测暈带钢厚度，一方面把厚度偏差显示出来，另一方面把偏差信号输入控制装置中；电气控制装置是把偏差信号进行处理，并根据给定允许偏差范围来指令压下控制系统动作，或改变轧制张力等工艺参数；矫正偏差的执行机构的作用是根据电气控制装置的指令，通过压下电机或电-液伺服压下系统改变轧辊的辊缝，或通过调节卷取机电枢电流改变张力的大小，从而使带钢的厚度 得到矫正。AGC系统的作用是消除轧制过程中所产生的带钢纵向长度上的厚度偏差。它不管原始的辊缝给 定值，只在辑缝预设定的基础上，使带钢出口厚度控制在公差范围之内。厚度控制7.3厚度控制形式在轧制过稈中，不管是采用千分卡人工测量还是采用接触式测厚仪或非接触式测厚仪自动测量， 目的都是为了能及时、正确地反映出钢材在轧制过程中的真实厚度。为保证带钢在最小厚度公差范 围内波动，及时消除带钢的超规定的厚度差，通常采用两种控制方式：7.3.1人工控制轧机操作人员可以用操作台上的许多幵关来调整各类变量，如轧辊上下位置、带钢张力、轧制 速度和冷却、工艺润滑剂流量等。实际生产中，通常先按所需的带钢厚度设定好出口厚度，在轧制 过程中，当出口带钢的实际厚度超出设定好出口厚度范围时，操作人员根据偏离程度运用他的操作 技能操纵相应的控制开关以得到规定的厚度，并同时把带钢上存在的厚度偏差减小到最低程度。7.3.2自动控制自动控制是在人工控制的基础上发展起来的。由于轧制速度的提高以及对带钢厚度公差要求愈 来愈严，轧机操作人员必须求助于更高级的控制设备亦即采用计算机操作的自动厚度控制系统。厚