1、质量管理与过程控制,CSP产品质量要求和性能控制,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,热轧板带钢用途（1）,热轧板带钢用途（2）,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、拉矫辊的良好状态，减少氧化铁皮的产生 夹杂问题,拉速的稳定,中包钢水温度
2、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
3、，生产的连铸坯质量较好。,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。,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
4、，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。,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
5、的热阻提高保护渣的碱度，从而提高析晶率来降低热流。,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
6、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 ；,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，
7、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，杜绝残钢、残渣在辊子上粘附。,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
8、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。,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、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。
9、,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
10、铸固有的因素。,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，从而也造成热轧钢卷的表面缺陷。,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
11、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。,夹杂问题,薄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
12、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%。,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（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）,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,厚度精度,厚度精度是热带产品质
13、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。,断面形状,断面形状主要包括凸度、楔形、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（）。,对断面形状控制采取的相应措施,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
14、，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。,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 ：,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,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,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
15、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。,热轧板带表面氧化铁皮类缺陷,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
16、的出口温度不仅影响带钢的最终性能，同时还对带钢的表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。,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。,质量设备管理,保证相关设备的正常运行是质量管理
17、的一个重要内容，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。,质量设备的管理内容,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。,过程质量控制
18、,钢水质量控制：所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。,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
19、数进行监控、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。,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。,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。 成品质量控制：对经检验合格的产品应
20、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。,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 。,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,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Ca
21、S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。,板坯二冷、均热,二冷：冷却强度大，板坯表面裂纹生成的趋向大于常规热带生产，析出物颗粒较细小；均热：均热时间较短，均热温度较低，冷却过程中析出的AlN粒子不能溶解，给轧制带来困难。板坯的二冷和均热制度优化，避开AlN的析出区。,液芯压下,液芯压下对改善板坯的内部疏松，提高其质量很有利，同时对提高生产率、降
22、低能耗、降低轧机负荷也有好处，但对于由液芯压下造成的板坯鼓肚是板坯的一主要外形缺陷，也是造成板坯的偏析严重的一个重要原因。,变形量,薄板坯从50100mm厚，轧到成品厚度，不会影响到板带钢的质量（性能），但在传统方法生产情况下，基本不可实现；总的趋势是：变形量增大，性能逐渐变好，最后达到一稳定值。对于含Nb、V的低合高强钢，应考虑变形量对低温转变脆性的影响；终轧道次、终轧前道次压下量的影响。,轧制温度,薄板坯连铸连轧实现了直接轧制、在线均热，可实施低温轧制；薄板坯很薄，边部、头尾部温降快，注意边角的保温；轧制温度可影响最终产品的晶粒大小，一般要求较低开轧和终轧温度；低合金钢，为提高合金元素的固
23、溶量，可提高变形温度。,冷却方式,冷却方式对性能的影响主要是影响铁素体的晶粒大小、析出物的量及其形态；碳素结构钢的冷却方式和冷却速度对其性能影响不大；含Nb、V、Ti等微合金化的低合金高强钢，冷却方式对性能有决定性影响；控制冷却速度和卷取温度是板带钢性能强化的重要途径。,CSP生产线提高产品性能的优势,基础条件：（1、板坯冷却强度大，晶粒细；2、原始晶粒尺寸结构与传统有所不同；3、合金元素的溶解量和作用效果不同。）工艺优势：（1、均热保证温度的均匀与稳定；2、连铸连轧的工艺特点保证性能的稳定和均匀。3、原始组织和轧制过程温度的均匀，保证其尺寸精度的提高。）组织性能优势：（产品晶粒均匀决定性能的均匀，性能参数分布集中。）,
