冷轧板夹杂类表面缺陷成因分析及控制

冷轧板夹杂类表面缺陷成因分析及控制

张宇 李硕

河钢邯钢邯宝冷轧生产技术室，河北 邯郸 056000

摘要：近年来，我国国民经济的迅猛发展，汽车、家电等高品质冷轧钢板的市场需求量逐年增加，冷轧板已经成为钢铁工业的主要产品之一。由于下游行业需要进行涂漆、涂镀、冲压成型等工序，一旦冷轧基板出现表面缺陷，会严重影响后续深加工的产品质量和性能，因此，在整个钢铁产品中，冷轧板对表面质量要求是最严格的。冷轧板常见表面缺陷可以分为原料缺陷和冷轧缺陷，两类缺陷有一定的相对独立性，原料缺陷大部分会遗传到冷轧板上，如果控制得当，有一些可以在冷轧工序减轻或消除。

关键词:冷轧板夹杂类；表面缺陷；成因分析；控制措施

引言

冷轧板表面夹杂是冷轧产品中常见的一种缺陷，严重影响冷轧板的质量和性能。随着汽车、家电行业的发展对冷轧板的需求越来越大对其质量的要求也越来越高。首钢京唐在生产冷轧板过程中，一度出现较多表面夹杂缺陷，不仅造成降级带出品的大量产生，影响合同兑现，严重时还造成冷轧断带等生产事故。针对冷轧板表面夹杂缺陷研究很多，夹杂缺陷本身从形貌上很容易与氧化铁皮等缺陷相混淆，表现为点、线状缺陷。

1夹杂类表面缺陷特征及来源

沿钢板轧向分布的细条状或条状、带状、线状缺陷是冷轧板上比较常见的表面缺陷,统称为Sliverdefect。各厂因检测方法不同对缺陷的叫法亦不同^[2],有钢板表面在线检测设备的厂家,在检查灯下观察,根据其颜色可分为“黑线”和“亮线”两种线状缺陷。而在自然光下观察时,其颜色正好相反。钢板表面“黑线”是一种出现在钢板表面的宏观缺陷,它不同于非金属夹杂物和氧化铁皮引起的表面缺陷,其特征是:缺陷细而长,颜色较钢板表面深,嵌入钢板表面之中,厚度在0.05mm至0.1mm之间,延展性好,随着压下量的加大而延伸。

目前关于“黑线”的形成机理比较清楚,主要与连铸工序有关。而“亮线”的成因判断难度则很大。首先,缺陷在钢板表面的分布规律不同则其形成机理亦不同。其次,用肉眼观察时,容易将其与冷轧工序形成的酸洗划伤和平整、剪切划伤缺陷混淆。

对荫罩框架钢冷轧薄板边部线状缺陷进行了深入研究,其特征是:在冷轧板距边部50mm以内是一条或多条宽约1mm左右,长度不等且沿轧向贯穿整卷板长的线状缺陷(主要在下表面),该缺陷在自然光下观察呈发亮状态。

2冷轧板夹杂类表面缺陷的控制措施

2.1线状缺陷的控制

黑线缺陷主要与连铸工序有关，应严格控制铸坯质量。一是优化结晶器保护渣，根据钢种和连铸设备拉速选择合适的保护渣，使用时将保护渣均匀熔化，形成具有适当厚度的液渣层，以保证铸坯及坯壳在结晶器内的良好传热，在吸收三氧化二铝夹杂后性能不发生变化；二是加强结晶器水口的质量检查和控制，水口发生破损后及时更换，以减轻对铸坯质量的影响；三是降低二冷水强度，减少冷凝收缩应力。亮线的成因比较复杂，需根据情况具体分析，主要措施是应避免钢坯在热轧粗轧工序出现划伤和避免氧化铁皮的压入。

2.2孔洞缺陷的控制

孔洞产生的原因主要与铸坯材质和轧制工艺有关，材质类原因包括保护渣卷入铸坯，脱氧不良，铸坯表面缺陷等；轧制工艺方面原因包括轧疤、轧辊掉肉等。为防止孔洞缺陷应采取以下措施：一是控制结晶器液面波动，结晶器液面波动是造成保护渣卷入的主要原因，可采用液面检测仪对结晶器液面进行自动检测和控制，保证其液面波动控制在±3mm以内；二是适当提高保护渣黏度，以防止因液面波动而引起的卷渣；三是在连铸浇筑环节采用氩气全保护控制，以降低因烧损而导致的夹杂发生率，大包至中包采用大包套管加密封圈吹氩，中包开包前吹氩及塞棒。四是要控制敞浇时间，防止中包温度过高或过低。

2.3疤壳和凹坑的控制

对于三氧化二铝型结疤应控制结晶器液面波动，合理控制渣配比和液渣层厚度；复合夹杂型疤除了要控制液面波动，还可对钢包到中间包水口进行加长改进，减少钢液氧化。换包时要确保拉速恒定和中间包浇筑稳定，通过以上措施防止卷渣；表面裂纹型结疤是连铸坯在轧制前就具有的原始缝隙，对此应改进铸坯外部支撑，以避免铸坯液芯状态下，因内部高温钢水的静压力而导致的坯壳外胀和肚鼓变形，继而从源头上消除表面裂纹型疤壳。

2.4保护渣性能优化

在连铸工序中，为减少结晶器卷渣，对原保护渣性能进行了优化，提高了保护渣的黏度。因保护渣在液渣层厚度和黏度的增加，有利于防止液面波动时出现卷渣。

2.5连铸钢包下渣检测控制

连铸钢包下渣检测控制模式对夹杂缺陷发生率具有一定影响。同下渣报警灵敏度对夹杂发生率的影响。按照缺陷发生率由小到大对应的下渣模式依次为：２０％连锁报警自动关滑板小于２０％连锁延迟３ｓ自动关滑板、２０％手动见渣关滑板、４０％连锁报警自动关滑板。因此，根据不同钢种表面质量等级的要求，设置不同的大包下渣灵敏度对控制夹杂具有非常重要的意义。京唐目前一般低碳铝镇静钢下渣灵敏度设置为２０％，高等级的ＩＦ钢设置为１０％。

2.6退火缺陷

退火工序常见缺陷有退火粘结和氧化边。退火粘结缺陷主要发生在罩式退火炉，钢板一旦产生局部粘结，会造成平整开卷时粘结处撕裂，造成废品。退火粘结缺陷的形成机理是：由于罩式退火特点，使带卷在加热和冷却过程中形成径向温度梯度，造成内外层与芯部间存在压应力，而在压应力作用下带卷层间局部凸起处则产生塑性变形，使层间紧密接触面积增大。由于变形引起晶格畸变，使空位、位错等缺陷增加，界面区能量增高，铁原子处于激活状态，极易产生扩散，形成金属键连接。同时在高温作用下，铁原子扩散速度加快，当扩散层达到一定深度，金属键连接变成冶金连接，即形成粘结。退火粘结缺陷与带钢尺寸、钢种、板形、卷取张力、退火工艺、带钢表面洁净度有关。

2.7麻点

精轧机在热轧中与软件接触会形成摩擦磨损，与支撑辊接触则会形成接触疲劳。工作辊会因冷却水作用而受到不同程度的冷热夹击，从而出现热疲劳现象，更会增加工作辊表面粗糙感。当粗糙工作辊接触软件时，位于轧件表面的三次氧化铁皮有较厚的强度，不可避免会损坏铁皮，在此之后就会形成三次氧化铁皮压入，称为麻点缺陷。一般该缺陷较易出现在精轧前三级架区域，主要因为该区域表面温度偏高，导致轧辊表面氧化膜被烫破，即出现破裂。从宏观角度观察麻点缺陷则发现钢板表面呈现连续性和局部片状粗糙面并分布形状不同。一般消除麻点缺陷采取的有效措施为在满足制作工艺标准前提下将钢材中的Si含量到0.05以上或降低精轧入口温度，从而达到改善精轧机辊面状态。

3结语

综上所述，冷轧板卷最主要的质量问题是表面缺陷,特别是在钢板表面质量在线检测设备不完善的企业,这方面的问题更为突出,随着家电、汽车工业的发展,对冷轧板的需求量日益增加,同时对其质量要求也愈来愈高。钢中非金属夹杂物的组成、形态、数量和分布作为衡量钢产品质量的一项重要指标日益受到重视,而夹杂物在钢中的行为对钢的组织、性能有着显著的影响,同时钢中夹杂物的形态、数量、分布及组成对钢材缺陷的类型、形成都有十分重要的影响。因此,夹杂物引起的线状缺陷、孔洞、疤/坑类缺陷的形成机理尚待进行深入研究。这对于提高冷轧板质量具有重要的意义。

参考文献：

［１］曾建华，吴国荣，陈永，等．减少冷轧ＩＦ钢表面条痕缺陷的生产实践［Ｊ］．钢铁，2010，45(9):45.

［２］李成良，周成宏，刘东升．SPHC冷轧基板常见表面缺陷及其原因［Ｊ］．上海金属，2013,35(1):40.