线材表面缺陷发生原因分析及其减少措施

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以往，对减少线材表面缺陷进行了各种研究，但主要是调查钢坯中缺陷的变形情况，而对轧制变形发生的缺陷的研究甚少。日本就轧制工序中发生的表面缺陷进行了研究，对实际线材的表面缺陷的试样进行了调查，对表面缺陷产生的机理进行了分析，通过基础实验对表面缺陷发生的指标进行了定量化。

为使氧化铁皮对表面缺陷生成的影响更加明显，选择了含有Cr和Si轴承钢作为实验钢种。为形成氧化铁皮，将试验用钢材放入燃烧气氛中进行加热后埋入树脂中，用于显微镜组织检验。加热气氛模拟实际操作使用的LNG的燃烧组成（72%N2-18%H2O-10%CO2）。

根据实机实验所得的氧化铁皮和表面缺陷的分析结果，推测表面缺陷的发生机理如下。

在加热炉内钢材圆周会发生氧化铁皮和内部氧化层。

内部氧化层即使用氧化铁皮清除机清除后仍会残留下来。

线材轧制特有的变形作用会使钢材沿圆周方向被局部压缩，同时由于内部氧化层会被挤压到钢材中，因此会生成有规则性的表面缺陷。

生成的表面缺陷由于其后轧制过程中的拉伸作用，表面缺陷会变浅，但在生成时的表面缺陷深的情况下，这种表面缺陷会残留下来。

为对轧制变形中表面缺陷的发生指标进行定量化，采用了神户制钢公司开发的刚塑性三维FEM解析软件对表面圆周方向的应变进行了解析，并与基础实验结果进行了比较。

由于表面缺陷的发生指标（缺陷深度）还与影响内部氧化层剥落性的钢材成分（容易挤压到表面缺陷内部的钢材成分）有关，因此生成的缺陷深度的敏感性因钢种的不同而不同。此次基础实验采用的硅镇静钢（JISSWRCH45K）在各种条件下的局部压缩应变与该部位的表面缺陷深度的关系表明，局部压缩应变和表面缺陷深度具有相互关系，局部压缩应变越小，缺陷深度就越小。由此可知，控制局部压缩应变可以减小表面缺陷深度。根据作用于轧制变形中的钢材表面的局部压缩应变，可以对表面缺陷的发生进行预测，并对其发生指标进行定量化。对氧化铁皮清除装置的头部进行改造，提高清除内部氧化层的能力，以及通过优化轧制道次程序，可以减小局部压缩应变。采取上述措施后产品的最大缺陷深度减小了，降低了表面缺陷发生率。