精密車削加工線材缺陷原因分析:為使氧化鐵皮對表面缺陷生成的影響更加明顯，選擇了含有Cr和Si軸承鋼作為實驗鋼種。為形成氧化鐵皮，將試驗用鋼材放入燃燒氣氛中進行加熱后埋入樹脂中，用于顯微鏡組織檢驗。加熱氣氛模擬實際操作使用的LNG的燃燒組成(72%N2-18%H2O-10%CO2)。

　　根據(jù)實機實驗所得的氧化鐵皮和表面缺陷的分析結果，推測表面缺陷的發(fā)生機理如下。

　　在加熱爐內鋼材圓周會發(fā)生氧化鐵皮和內部氧化層。

　　內部氧化層即使用氧化鐵皮清除機清除后仍會殘留下來。

　　線材軋制特有的變形作用會使鋼材沿圓周方向被局部壓縮，同時由于內部氧化層會被擠壓到鋼材中，因此會生成有規(guī)則性的表面缺陷。

　　生成的表面缺陷由于其后軋制過程中的拉伸作用，表面缺陷會變淺，但在生成時的表面缺陷深的情況下，這種表面缺陷會殘留下來。

　　為對軋制變形中表面缺陷的發(fā)生指標進行定量化，采用了神戶制鋼公司開發(fā)的剛塑性三維FEM解析軟件對表面圓周方向的應變進行了解析，并與基礎實驗結果進行了比較。

　　由于精密車削加工表面缺陷的發(fā)生指標(缺陷深度)還與影響內部氧化層剝落性的鋼材成分(容易擠壓到表面缺陷內部的鋼材成分)有關，因此生成的缺陷深度的敏感性因鋼種的不同而不同。此次基礎實驗采用的硅鎮(zhèn)靜鋼(JISSWRCH45K)在各種條件下的局部壓縮應變與該部位的表面缺陷深度的關系表明，局部壓縮應變和表面缺陷深度具有相互關系，局部壓縮應變越小，缺陷深度就越小。由此可知，控制局部壓縮應變可以減小表面缺陷深度。根據(jù)作用于軋制變形中的鋼材表面的局部壓縮應變，可以對表面缺陷的發(fā)生進行預測，并對其發(fā)生指標進行定量化。對氧化鐵皮清除裝置的頭部進行改造，提高清除內部氧化層的能力，以及通過優(yōu)化軋制道次程序，可以減小局部壓縮應變。采取上述措施后產品的最大缺陷深度減小了，降低了表面缺陷發(fā)生率。

　　精密車削加工線材的內部缺陷是指在線材的內部破壞金屬基體完整性的、影響產品質量的各種缺陷，包括局部不連續(xù)破裂、成分或結晶不均勻及外來異物等。內部缺陷需要用取樣或探測等手段來確定。有的缺陷由表面延伸到內部，既是表面缺陷又是內部缺陷。內部缺陷嚴重影響線材的性能。內部缺陷可歸納為兩類：一類是宏觀的，可以通過酸浸低倍試樣或斷口時進行觀察，或用無損探傷等辦法，經肉眼檢查和判別，如縮孔、氣孔、疏松、分層非金屬夾雜和過熱、過燒等;另一類是微觀缺陷，如晶粒度大小混晶、細小夾雜、組織不均、帶狀組織和網狀組織等。

　　造成內部缺陷的原因有冶煉、連鑄坯澆鑄、熱軋、控冷或熱處理工藝的不合理等。冶煉時鋼液中含有過多的氣體，過多的雜質如磷、硫、鉛等;加入合金后成分混合不均;爐渣末除凈等都影響鋼的純凈度，危害產品質量。澆鑄過程是產生內部缺陷的又一來源，爐渣和脫氧產物的卷入，鋼液二次氧化，外來異物及耐火材料的混入，澆鑄溫度過高、過低，冷卻速度過快、過慢，熱金屬回填不夠，都會導致出現(xiàn)縮孔、夾雜、裂紋、疏松和氣孔等。

　　精密車削加工熱軋時坯料加熱溫度過高或加熱時間過長，會引起過熱、過燒、晶粒粗大、表面氧化和脫碳;控溫軋制時軋制溫度和軋后控冷制度不合理將引起組織不均，或產生不利的組織形態(tài)、

　　耳子：盤條表面沿軋制方向的條狀凸起稱為耳子。出現(xiàn)在線材一側的叫單面耳子，兩側的叫雙面耳子和上下兩個半圓錯開的錯邊耳子。有的耳子貫穿線材全長，也有的呈局部、斷續(xù)或呈周期性分布。產生的原因主要是成品孔軋槽過充滿，多余的金屬被擠到輥縫里。在高速軋機生產線材時，線材頭尾兩端由于失去張力很難避免耳子的產生。

　　產生耳子的具體原因為：

　　(1)孔型設計不合理、軋機調整不當或成品前孔磨損嚴重，造成成品孔壓下量過大，產生雙面耳子;

　　(2)成品孔入口導板安裝不正、不牢、間隙過大或軋件入孔型不正，易產生單面耳子或雙面斷續(xù)耳子;

　　(3)軋制溫度的波動或局部不均勻，影響軋件的寬展量不同，也可能出現(xiàn)耳子;

　　(4)連軋機調整不良，產生堆鋼、拉鋼現(xiàn)象，堆鋼時軋件中間出現(xiàn)耳子，拉鋼時軋件頭尾出現(xiàn)耳子;

　　(5)成品前孔軋槽掉金屬，軋件表面出現(xiàn)凸包，在成品孔中軋制時，將產生周期性耳子;

　　(6)坯料的缺陷，如縮孔、偏析、分層及外來夾雜，影響軋件的正常變形，也是形成耳子的原因。

　　防止和消除耳子的方法：

　　(1)選擇合適的寬展系數(shù)，完善孔型設計;(2)合理的軋機調整，合理分配壓下量;

　　(3)正確安裝成品孔的入口導板;(4)更換磨損嚴重的孔槽;(5)提高坯料加熱質量，加熱溫度均勻。

　　折疊：盤條表面層金屬的折合分層，外形與裂紋相似，在橫斷面上與表面呈小角度交角狀，常呈直線狀，也有呈曲線形或鋸齒形，這種表面缺陷稱為折疊。折疊的分布有明顯的規(guī)律性，一般是通長地，也有的是局部或斷續(xù)地分布在線材表面上。折疊的兩側伴有脫碳層或部分脫碳層，折縫中有較多的氧化鐵皮。線材的表面上不許有折疊缺陷。

　　產生原因：

　　(1)軋制時由于前道軋件出耳子，在后道軋制時被軋折;

　　(2)軋件表面被嚴重劃傷，后被軋折;

　　(3)坯料表面清理溝痕過深、過陡，深寬比不夠，在以后被軋折;

　　(4)由于軋槽掉肉，造成軋件表面凸包，再軋時折合;

　　(5)上下軋槽尺寸不吻合，軋件出棱子被軋折。

　　防止和消除折疊方法：

　　(1)嚴格檢查坯料質量，耳子高度或清理溝痕不合格的坯料不投產;

　　(2)經常檢查軋槽表面質量，防止軋件表面產生凸包;

　　(3)加強軋機的調整，正確安裝導衛(wèi)裝置，防止軋件出耳子和棱子。

　　裂紋：可分為縱向裂紋和橫向裂紋。一般縱向裂紋在盤條表面呈線性開裂，沿軋制方向有平直或彎曲、折曲的細線。而橫向裂紋則是不連續(xù)的。裂紋從橫斷面上看，有尖銳的根部，具有一定的深度且與表面垂直，其周邊有嚴重的脫碳現(xiàn)象和非金屬夾雜。

　　產生原因：

　　(1)坯料上得縱向或橫向裂紋、結疤、皮下氣泡或非金屬夾雜物等缺陷未消除掉，軋制后暴露，形成縱向裂紋，硫、磷含量偏高的鋼錠，在軋制變形較劇烈的情況下易造成縱向或橫向裂紋;

　　(2)加熱不均勻，軋件各部分的延伸和寬展不一樣;

　　(3)高碳鋼盤條坯料加熱工藝不當(預熱速度過快、加熱溫度過高)或軋件冷卻速度過快產生過大的熱應力而形成裂紋，后者還可能出現(xiàn)橫向裂紋;

　　(4)連鑄坯上的針孔如不清理，經軋制被延伸、氧化、熔接造成成品的線狀發(fā)紋;

　　(5)軋后控制冷卻工藝不當，形成的裂紋無脫碳現(xiàn)象伴生，紋縫中一般無氧化鐵皮。

　　防止消除裂紋的辦法有：

　　(1)嚴格檢查坯料的質量，不合格坯料不投產;

　　(2)加強坯料的加熱操作，控制好加熱速度、加熱溫度和均勻加熱;

　　(3)制定合理的軋制制度，保持軋件各部溫度均勻;

　　(4)控制好軋后控制冷卻工藝。

　　結疤：在盤條表面與盤條本體部分結合或完全不結合的金屬片層稱為結疤，常呈舌、塊或魚鱗狀，且呈不規(guī)則分布。它的大小不一，深淺不等，下面常有夾雜物。產生原因：(1)以鋼錠為原料時，漏查鋼錠上留有的結疤;(2)在成品以前道次的軋件上凸包，在軋入本體而形成部分結合的結疤;(3)已脫離軋件的金屬碎屑又軋入軋件表面上形成部分結合的金屬片層;(4)在軋制過程中，成品孔前某道次因刮傷形成的表面飛翅軋后粘附在軋件表面上。防止和消除結疤的辦法：(1)提高鋼錠質量，加強鋼錠質量檢查，對有結疤的鋼錠必須清楚合格后再投產;(2)避免軋槽掉肉，防止形成凸包;(3)及時更換磨損嚴重的導衛(wèi)板和軋槽，避免軋件劃傷。

　　分層：在盤條基體內縱向分成兩層或更多層的組織結構分離缺陷成為分層。分層平行于加工表面，縱橫斷面上均呈現(xiàn)為長裂縫，裂縫中有少量非金屬夾雜和偏析，破壞了金屬基體的完整性。原因：來自于鋼錠。漏檢的鋼錠上部存在縮孔、內裂、氣泡、大量非金屬夾雜物及成分偏析等缺陷，軋制成鋼坯又切頭不凈，軋制線材時又將其延伸、拉長，軋制時不能焊合造成盤條形成分層。防止：提高坯料質量，切頭時切去足夠的長度的頭部。

　　麻點：線材表面呈凸凹不平的粗糙面成為麻點，又稱為麻面，多連續(xù)成片，也有局部的或周期性分布的。麻點是允許的缺陷，但是其深度不得超過公差的范圍。原因：(1)成品孔或成品前孔軋槽嚴重磨損，或粘有破碎的氧化鐵皮等物;(2)破碎的氧化鐵皮被軋入軋件表面后又脫落;(3)軋輥質量差、表面硬度不一致或失去冷硬層，已經軋輥軋槽銹蝕;(4)坯料在加熱時表面被嚴重氧化，后被軋入軋件表面，又脫落;(5)線材吐絲溫度過高，冷卻速度過慢，盤條表面受到嚴重氧化造成;(6)有時盤條軋成后長期貯存在潮濕及腐蝕氣氛中，形成麻點。

　　防止消除方法：

　　(1)不使用嚴重銹蝕的軋輥，改善軋輥材質;

　　(2)及時更換磨損的軋輥或軋槽;

　　(3)經常檢查和清除軋槽中的氧化鐵皮;

　　(4)控制坯料的加熱制度及爐內氣氛，保持正壓并減少氧化性氣氛;

　　(5)在粗軋機前用加熱高壓水或鐵刷子清除鋼坯表面氧化鐵皮。

　　劃痕：線材在軋制后、移送過程中通過有缺陷的設備、工具(如導衛(wèi)板、導管、水箱、夾送輥、吐絲機散卷輸送線、集卷器及打捆機等)時被刮出溝痕狀的表面缺陷稱作劃痕。它的深度不等，可見溝底，常呈直線形，也有的呈曲線形，單條或多條，通長或局部地分布在線材的表面上。一般鋼材允許有局部劃痕，但其深度應符合有關標準。產生原因：(1)導衛(wèi)板加工不良或磨損嚴重，邊緣不圓滑;(2)導衛(wèi)裝置安裝不當，對軋機壓力過大;(3)線材運輸線上某些設備有尖棱，線材通過時被劃傷。防止劃痕的辦法：

　　(1)常檢查導衛(wèi)板的磨損情況，發(fā)現(xiàn)問題及時更換，正確安裝導衛(wèi)板;

　　(2)生產線上有關設備要保持光滑平潔;

　　(3)發(fā)現(xiàn)劃痕及時找出原因，并加以處理。

　　凸包：線材表面呈周期性的金屬凸起稱為凸包。產品不允許有凸包缺陷。產生原因：成品孔有砂眼或被外物硌傷，輥面被軋件撞凹，軋槽損壞或嚴重磨損。

　　防止消除方法：

　　(1)換輥前嚴格檢查更替軋輥的質量;

　　(2)不軋“黑頭鋼”;

　　(3)處理卡鋼事故時，防止損壞軋槽表面;

　　(4)生產中定時取長度大于成品輥周長的軋件進行檢查，發(fā)現(xiàn)凸包及時更換軋輥或軋槽。

　　壓痕：軋材表面上被外物壓成的局部凹坑成為壓痕，呈周期性單個或多個斷續(xù)分布。一般產品表面允許有深度不超過標準規(guī)定的壓痕。

　　產生原因：(1)周期性壓痕是由于成品孔或定徑輥、出口滾動導板、導輥等上粘有凸起物;(2)異物掉在軋件上，經軋后脫落;(3)線材在運送、保管過程中與硬物碰壓，或線材本身相互硌壓。

　　防止辦法：(1)定期檢查軋件軋槽、滾動導板，發(fā)現(xiàn)問題及時處理;(2)軋制時防止異物掉在軋件上;(3)吊運盤卷要平穩(wěn)，防止碰壓。