CSP产品质量要求和性能控制解析课件

1、质量管理与过程控制CSP产品质量要求和性能控制第1页，共45页。热轧板带钢的钢种及用途CSP铸坯质量控制热轧板带钢的主要质量要求CSP质量管理的主要内容CSP过程质量控制的主要内容影响板带钢性能的主要工艺因素及CSP的性能控制CSP生产线提高产品性能的优势第2页，共45页。热轧板带钢用途（1）第3页，共45页。热轧板带钢用途（2）第4页，共45页。CSP铸坯质量控制工艺上要控制好钢水过热度，确保拉速的稳定 控制好结晶器热流的稳定，防止板坯裂纹的产生 保证设备的良好状态，确保铸坯无裂纹及凹坑、划痕、刮痕缺陷 保证设备的对中精度，做好设备的定期更换，防止铸坯形状缺陷的产生 保证夹送辊、拉矫辊的良好

2、状态，减少氧化铁皮的产生 夹杂问题 第5页，共45页。拉速的稳定中包钢水温度是一个不可忽视的问题，它与连铸的拉速、生产的节奏紧密地联系在一起，低温、高温都将影响连铸的稳定生产，影响到拉速的稳定，这将影响到钢水在结晶器内的行为，这就必然影响到板坯的质量。过热度对等轴晶区的宽度影响很大，增大过热度将使等轴晶区的宽度变小。当超过允许的温度范围时，连铸薄坯表面纵裂发生率提高。因此，薄板坯连铸过程中，应尽量降低浇注温度以减少缺陷的发生；温度不能太低，否则在水口和结晶器壁间钢渣“搭桥”，造成粘结漏钢。但在生产过程中，温降问题不很理想，往往出现前期温度高或尚可的温度，但后期温度偏低，因低温钢发生的漏钢情况也

3、有，因此要严格控制钢水过热度不能太高，也不能太低。实践表明，2035的过热度，生产的连铸坯质量较好。第6页，共45页。拉速的稳定影响温度不可控的因素有：钢包是新包、钢包包况、检修后复产钢包烘烤不理想、钢包盖不严实、钢包上台时间的控制、精炼上台前一炉与后一炉温度偏差大等等。对于连铸操作工来说，所能采取的措施是根据温度与拉速的匹配窗口，合理地选择拉速，浇钢中除非后工序故障，不要刻意等精炼而降速，稳定的拉速，将降低纵裂的发生率。同时，做好中包钢水的覆盖，避免钢水散热，在中包孔上加盖，都将很好地保证钢水的温差不会太大。 第7页，共45页。结晶器热流的稳定结晶器热流高是影响板坯质量的一个因素，当结晶器的

4、热流超过一定裂纹临界值时，铸坯表面产生裂纹。热流的控制与拉速、保护渣有关。增大拉速使结晶器导出平均热流增加，明显增加薄板坯产生表面纵向裂纹。考察拉速对裂纹长度和裂纹间距的影响发现：提高拉速时，裂纹间距不变则裂纹长度增加，裂纹长度不变则裂纹间距缩小，裂纹密度增加。保护渣的粘度和液渣层的厚度对薄板坯纵裂的出现也有很大影响，粘度高时，保护渣消耗量降低，渣膜减薄，厚度不均匀，因而容易产生纵裂；渣膜过薄时，结晶器热流密度增加，还可能引起粘结漏钢。对于裂纹敏感性钢种，热流更是不能太高。实践表明，低碳钢种热流超过3.0Mw/m2以后，纵裂指数提高，而热流控制在6080%这样一个比例，板坯质量较好。 第8页，

5、共45页。结晶器热流的稳定为了防止纵裂，需要选择合适的保护渣，通过保护渣降低热流的措施是：较高的保护渣熔点，以增加保护渣层的热阻提高保护渣的碱度，从而提高析晶率来降低热流。 第9页，共45页。结晶器的良好状态薄板坯连铸是在高拉速下进行，必然大大加剧铸坯与结晶器壁的摩擦，特别是漏斗型结晶器内形成的坯壳要经受不小的变形，增加了凝固初期形成横裂的危险。因此根据浇注钢种调整适宜的结晶器锥度，保证合适的负滑脱时间，采用具有合适成分、粘度的保护渣，减少结晶器内的摩擦阻力，保证设备的良好状态对于防止和减少薄板坯角裂纹及形状缺陷非常关键。 实践表明，铜板有凹坑、划痕，易使铸坯产生纵裂。在结晶器中形成的初生坯壳

6、在凹坑部位因坯壳与铜板不接触，局部温度比其他部位温度高，其他部位冷却快，由于温差形成热应力，而凹坑部位温度高，是应力的薄弱处，因而在热应力的作用下形成微裂纹，经过二次冷却后，裂纹长大，形成形貌较严重的纵裂。由于铜板凹坑不能自动修复，所以会造成整块板坯的连续纵裂。所以预防纵裂的最好措施是检查好结晶器，打磨光滑结晶器，防止结晶器的意外损伤 ；第10页，共45页。结晶器的良好状态铜板的良好状态，板面光滑无凹坑、划痕、渣线部位侵蚀小，将保证铸坯的良好质量。因此，要避免调锥、调宽次数太多，以减少铜板划痕的形成。铸坯前进时，由于扇形段辊子运转不良，或者格栅不清洁、有划口、或辊子局部粘钢等而产生在机械损伤称

7、为划痕。氧化铁皮在扇性段辊子上的堆积，也易造成划痕。因此，划痕发生在特定铸流的特定位置上，为防止产生划痕，应对容易产生擦伤的部位进行很好的日常维护。同时，一旦发生有擦伤情况发生就要立即寻找发生部位并及时维护。平时应注意扇形段的维护使用，保证辊子运转正常。 压痕一般发生在夹送辊、拉矫辊部位。原因是这些辊子上粘着的冷钢以及辊子与铸坯间堆积的氧化铁皮的咬入，由粘着冷钢造成的压痕是沿长度方向定期出现的，而由氧化铁皮的咬入造成的凹坑则不定期出现。另外，辊子外表面粗糙不平也是造成压痕、压坑定期出现的原因。因此采取措施是：每次检修后认真检查各元件表面情况，确认辊子对中，检查并清洁格栅，扇性段各辊子表面，杜绝

8、残钢、残渣在辊子上粘附。 第11页，共45页。设备的对中铸坯的形状缺陷有鼓肚和楔形。鼓肚是凝固壳在内部钢水静压力的作用下形成的形状缺陷，鼓肚多发生在板坯宽、窄面，鼓肚明显的时候，往往伴随着裂纹及中心偏析。楔形是指板坯一头大，一头小的形状。鼓肚及楔形产生的原因有：1）导向段辊子夹得太紧，辊缝调整不准确2）辊子对中不好3）扇性某些辊子“死辊”可以通过降低拉坯速度，加大比水量及缩小辊间距等方法得到减少，但彻底的办法是更换新的扇形段检查维修好扇形段辊子辊缝校正 这样就可以减轻排除形状缺陷的出现。 第12页，共45页。夹送辊、拉矫辊的良好状态 对于连铸来说，氧化铁皮的多寡，不仅受水的影响，另一方面拉矫辊

9、、夹送辊的好坏，对氧化铁皮的影响较大，严重的话，将造成除鳞不干净。在实践中可看到，辊子状态不好时，电流偏大，伴随的是铸坯经过夹送辊后，氧化铁皮明显增多，说明设备的状态对产品质量的影响至关重要。 第13页，共45页。夹杂问题 夹杂一方面原因是精炼钢水带来的，另一方面，则是钢水的二次氧化，来源于中包耐材的污染。主要的夹杂是Al2O3,夹杂一方面堵塞水口，造成结晶器液面的波动，带来卷渣的可能，另一方面，夹杂直接进入铸坯，在轧制后分层。氧化物夹杂还因为引流导致二次氧化形成，但随着自开率的提高，将减少钢水的二次氧化。连铸加强采取无氧化浇注，稳定中包液位，特别是连浇时，要避免低的中包液位，这种质量问题将越

10、来越少，但这不可能绝对避免，如开浇头坯，终浇尾坯，连浇吨位低的过度坯等。第一炉钢水从大包到中包还不能完全避免氧化，浇注过程中的测温、取样，可能因中包覆盖剂的问题，还存在氧化问题，这些因素导致钢水的二次氧化，这是连铸固有的因素。第14页，共45页。夹杂问题 另一方面，夹杂来自钢渣，钢包炉的精炼渣在连铸时进入中间包，由于中间包钢水液面低，产生的涡流造成钢渣被卷入结晶器，被凝固坯壳捕捉后形成连铸坯的皮下夹杂物。在随后加热时由于铸坯表皮被氧化，使夹杂物外露，除鳞不能完全除掉。这类缺陷的另一个来源可能是中间包吨位低时的覆盖剂在连铸时由于涡流的作用被卷入结晶器，也被凝固坯壳捕捉，产生连铸坯的皮下夹杂物，从

11、而也造成热轧钢卷的表面缺陷。 第15页，共45页。夹杂问题 表面夹渣对浇注操作和最终轧制成品都是有害的缺陷。浇注时由于渣的热传导性不好，会使夹渣下面的凝固减慢，坯壳变薄，容易造成漏钢；另外，如果不能去除夹渣，还会在成品表面造成条纹缺陷。存在夹渣的主要原因是二次氧化等；在熔炼设备提供洁净钢的前提下，浇注初期钢水的冲刷使中间包耐火材料流入结晶器，这是初期形成夹渣的主要原因，可以通过改善耐材质量减少蚀损减少夹渣；中间包渣子流入可以通过加大中间包钢水液面高度以及设备挡渣墙等促使夹杂物上浮分离；通过全程保护浇注，防止空气吸入，避免注流氧化产生浮渣。如采用长水口氩气密封。 第16页，共45页。夹杂问题 薄

12、板坯表面夹渣主要是保护渣卷入，由于熔池狭小，扰动强烈，当向上的射流量及射流速度过大时，钢渣界面出现规则性波动，并从波峰卷渣；另外；上浮到结晶器钢液面上的夹杂物（主要是Al2O3）,由于保护渣溶解慢以及保护渣熔融层中Al2O3富集，保护渣吸附能力下降，被咬入铸坯形成表面夹渣。防止夹渣的措施是，须选择适宜的保护渣，应具有快速均匀熔化及高的成渣性能，熔融层中Al2O3的含量要20%。 第17页，共45页。热轧板带钢的主要质量要求尺寸精度要求高（主要是厚度精度和宽度精度达到标准要求，厚度和宽度的波动控制在规定范围内。）板形要好（主要是指凸度、楔形、平直度的控制，包括浪形、侧弯、瓢曲的控制）表面质量要好

13、（主要是表面光洁度、清洁度、表面缺陷的控制）性能要好（主要是机械性能、工艺性能、使用性能及某些特殊性能的控制，还包括一些内部组织的控制）第18页，共45页。CSP质量管理的主要内容厚度精度 断面形状（凸度、楔形、局部亮点） 宽度精度 板形 表面缺陷 轧制温度 质量设备管理 第19页，共45页。厚度精度 厚度精度是热带产品质量指标中最为敏感且易检测的指标，因此成为在生产过程中必须严格控制的重要参数 。目前国内CSP生产厂主要利用引进的数学模型，应用响应速度很高的液压AGC系统，努力降低连铸坯的局部温差，改善和提高热连轧带钢产品的厚度精度。 第20页，共45页。断面形状 断面形状主要包括凸度、楔形

14、、局部亮点。凸度表示带钢中部与边部的厚度差；楔形表示带钢宽度两侧厚度差；局部亮点是近年来冷轧等用户对热轧产品断面厚度分布的新要求。目前国内CSP生产厂精轧机的板带凸度控制功能主要为工作辊弯辊（）、工作辊窜辊（）。第21页，共45页。对断面形状控制采取的相应措施项目原因措施凸度精轧机工作辊严重磨损，辊形设计不合理轧辊适当横移调整，换辊，采用弯辊装置，轧辊冷却稳定，调整轧制节奏，改进轧辊辊形楔形加热不均，轧制时带钢跑偏，不对中，侧弯轧制时对中，侧导板对中，改善板坯厚度均匀性，调整压下水平局部亮点精轧机工作辊磨损不均，中间料局部冷却轧辊冷却均匀，工作辊适当横移，换辊，防止除鳞不均，调整轧辊冷却水分的

15、分配，调整机架间的冷却。第22页，共45页。宽度精度 提高宽度精度对提高成材率（按使用面积交货）具有重要作用。 CSP生产厂由于是薄板坯连铸连轧，在轧制过程中板坯宽度的变化很小，在这方面主要是通过控制精轧机之间的微张力和成品机架与卷取机之间的张力来控制宽度精度。在精轧机前有立辊轧机的，对立辊压下量的控制对宽度精度也有重要的意义。第23页，共45页。板形 带钢的板形缺陷主要有中间浪、边浪（双边浪、单边浪、浪）、侧弯（镰刀弯）、瓢曲等。其主要原因是沿板坯宽度方向延伸不均 。控制板形的简单流程图如下 ：第24页，共45页。板形控制流程建立进程完成厚度设定 获取厚度设定及板带特征 窜辊设定 弯辊设定

16、厚度二次设定 弯辊二次设定 平直度闭环控制 平直度自适应 凸度自适应 磨损计算第25页，共45页。表面缺陷 带钢的表面缺陷与炼钢、连铸、均热、连轧、精整等生产工序有关 。典型的热连轧宽带钢表面缺陷的表现形式、产生原因及防止措施 已经在前面述及，由于氧化铁皮类表面缺陷是板带轧制中最为常见的一类的缺陷，表现的形式多样，形成的具体原因也很多，故在后单独列出。第26页，共45页。热轧板带表面氧化铁皮类缺陷名称表现形式产生原因防止措施麻点细小点状铁皮压入，轧件温度高的地方严重，多数是在板带的整个宽度出现，也有呈现带状的，钢含碳量越高越容易出现，且缺陷越严重机架间生成的二次氧化铁皮被压入，工作辊表面粗糙，

17、铸铁轧辊更明显增强轧辊冷却，防止工作辊粗糙，加强换辊管理，控制轧制温度，合理分配压下量小舟形压入沿轧制方向小舟状的压入，多数位置不定，分散除鳞不净，局部残余一次氧化铁皮，带钢表面落有氧化铁皮除鳞装置应除净一次氧化铁皮，控制加热炉内氧化铁皮的生成（易剥离）条状铁皮压入在宽度方向的一定位置上压入带状铁皮，在宽度方向一定位置连续或不连续出现除鳞装置一个或数个喷嘴堵塞防止喷嘴堵塞，清通堵塞喷嘴粗铁皮压入整个宽度方向粗大氧化铁皮压入除鳞装置完全不起作用防止喷嘴堵塞，除鳞喷水滞后及水压下降鳞状压入由于轧件温度过高而造成的鳞状铁皮压入除鳞后生成二次氧化铁皮被轧辊压入形成鳞状缺陷降低穿带温度红铁皮表面上留下薄

18、的红色铁皮，形状有带状和线状，有时呈现黑色一次氧化铁皮剥离不净，二次氧化铁皮难除净而残存检查加热方法，确保适当的轧制温度第27页，共45页。轧制温度 加热温度、轧制温度和卷取温度是轧制过程中重要的工艺控制参数，也是产品质量管理中的重要内容。因为这些温度直接影响产品的力学性能，所以必须严格将其控制在所预定的温度范围之内。正确的板坯加热温度是顺利地完成下工序轧制的前提条件，CSP采用计算机控制的板坯均热制度，对于碳素钢、低合金钢等出现的过热、过烧情况已经得到有效的控制，对于停轧保温、轧制节奏的配合也有一套比较合理的措施。 进精轧机的温度和精整末机架的出口温度不仅影响带钢的最终性能，同时还对带钢的表

19、面质量也产生很大影响。过高的开轧温度极易出现二次氧化铁皮压入等类似表面问题。 第28页，共45页。轧制温度 卷取温度变化通过铁素体晶粒直径、析出物的量和形态的变化而影响板带的力学性能。碳素钢的特性值基本不受卷取温度的支配，冷却速度对其的影响也较小。、等微合金化的低合金高强钢，卷取温度和输出辊道上的层流冷却方式对力学性能却起着决定性的作用。在轧制条件中，卷取温度是对板带强度影响最大的因素，并且对板带的加工性能也有影响，因此必须对卷取温度进行严格的管理。卷取温度的控制是依靠调整终轧温度和输出辊道上的层流冷却方式来实现的。 第29页，共45页。质量设备管理 保证相关设备的正常运行是质量管理的一个重要

20、内容，尤其在这种自动化程度相当高的生产线上，设备的正常运行是实现对各质量指标控制的最基本条件。质量设备管理的目的是保证正常的板形和通板，保证精轧、卷取温度，保证厚度、宽度精度，保证卷形质量，保证表面质量。 与质量控制有关的设备和质量内容及控制内容见下表。第30页，共45页。质量设备的管理内容质量内容管理项目管理内容板形及通板侧导板开口精度，导板底面标高，导板开口中心线与轧线不重合度立辊开口度中心线与轧线不重合度活套辊辊径磨损量窜辊行程弯辊力各相关间隙轴承座与轧机牌坊间隙，轴承座与锁紧块间隙精轧卷取温度辊道冷却水压力、温度、水量及切水板磨损轧件直接冷却水压力、温度、水量层流水压力、温度、水量厚度

21、宽度精度位置控制精度活套活套角度（张力）轧辊偏心同轴度，圆度，圆柱体卷形质量卷取机入口侧导开口度精度夹送辊平行度，开口度精度助卷辊平行度卷筒水平度表面质量输出辊道无死辊，无毛刺助卷辊、夹送辊、轧辊无掉肉，无突起高压水压力、角度和距离第31页，共45页。CSP过程质量控制的主要内容 过程质量控制包括对工作人员技能的要求，对过程工艺规程、技术标准和相关标准化作业文件有效性的要求，对生产设备、生产环境的控制。当然还应该有对整个生产线上各工序如钢水质量、加热质量、轧制质量、卷取质量、平整质量、成品质量的控制，同时还应根据生产的实际情况设置关键过程的控制。第32页，共45页。过程质量控制钢水质量控制：所

22、有进入轧钢工序的钢水，其成份温度均应符合要求，连铸工接收的钢水按计划进行浇注，严密监控连铸生产情况，及时做好记录。 加热质量控制：加热炉工对铸坯加热温度要严格监控，正常生产时，加热炉工根据所轧制品种的温度要求调节加热炉各段炉温，并要保证板坯的加热质量。 当其它设备出现故障等而需较长时间停轧时，按要求进行保温。并定时填写加热炉加热情况的参数记录。第33页，共45页。过程质量控制轧制质量控制：每个规格产品轧制前，轧机主控台操作工必须设定或确认轧制控制的有关参数，并检查确定各工序运转正常后开始轧制。对于加热质量不合格的板坯，轧机操作工应通知有关工序，做相应的处理。还应负责对除磷机、层流冷却和轧制参数

23、进行监控、调整和记录。对计算机画面显示的板带厚度公差、板形、温度与目标值偏差较大的，应及时调整；并密切监控板带表面质量，出现缺陷应及时做相应处理。第34页，共45页。过程质量控制卷取质量控制：必须按所轧制产品的品种、规格及终轧温度选定或确认相应的卷取张力，并根据实际操作过程计算机画面信息的显示及时调整、修改有关参数。还应对板带冷却及卷取的有关参数进行监控、调整。并负责有关质量记录。取样工应做好钢卷的表面质量检查，取样，以及信息反馈，并负责取样机的操作。 第35页，共45页。过程质量控制平整质量控制：平整机组按生产计划的规定,需经分卷或平整的钢卷要经过分卷（平整）工序,加工成符合要求的产品。 成

24、品质量控制：对经检验合格的产品应贴上相应的标识，并交付入库。对不合格产品也应标识、分开隔离存放。把不合格原因及时反馈给前面有关工序，并采取相应的措施，防止再出现不合格。第36页，共45页。过程质量控制关键过程的控制：根据生产实际情况和生产线的质量控制要求，一般在这个生产线上设置连铸质量、加热质量、轧制质量、卷取质量、平整质量等五个关键过程。各相关人员应严格按照上述作业指导书操作，并进行连续的过程参数监控和记录 。第37页，共45页。影响板带钢性能的主要工艺因素对原料的要求板坯二冷、均热液芯压下变形量轧制温度冷却方式第38页，共45页。对原料的要求钢水的成分：防止板坯纵向裂纹，避免生产含碳量在0.81.6的钢种；避免AlN的析出，铝含量0.035，氮含量0.009；防止CaS形成和板坯表面裂纹，硫含量0.010.015，磷含量0.0010.005；控制残余元素，废钢与直接还原铁结合使用；保证成分均匀，使用电磁搅拌。控制钢水的纯净度：控制好钢水的脱氧、精炼质量，防止钢水的再氧化；提高钢水中的夹杂物在钢包和中间包的上浮能力；严格脱氧和脱硫操作，减少固体夹杂物的形成。第39页，