何玎杰 張 帥

鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司

冷軋板起皮成因及影響因素分析

何玎杰 張 帥

鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司

冷軋鋼板的表面質(zhì)量一直是本鋼鋼板降級(jí)的主要原因，也對(duì)本鋼的生產(chǎn)影響比較大，只要出現(xiàn)這種缺陷的鋼板都要降級(jí)處理，大大降低了冷軋板的成材率。因此要通過(guò)對(duì)出現(xiàn)這種類型缺陷的鋼板進(jìn)行宏觀、微觀分析，找出缺陷的來(lái)源和成因，并提出了控制措施?；诖?，本文將著重分析探討冷軋板起皮成因及影響因素控制，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

冷軋板；起皮；因素；措施

1、試驗(yàn)方法

在鋼板翹皮缺陷處取尺寸為10mmx10mm的試樣，進(jìn)行組織觀察和能譜檢測(cè)。使用KQ-50型超聲波清洗器對(duì)試樣進(jìn)行清洗，使用配x射線能譜儀(EDS)的5-4800型電子掃描電鏡對(duì)缺陷進(jìn)行成分分析及組織觀察。對(duì)試樣進(jìn)行磨制﹑拋光，用4vo1%的硝酸酒精溶液進(jìn)行腐蝕。用蔡司Axiovert200mat顯微鏡對(duì)拋光態(tài)及腐蝕態(tài)的試樣進(jìn)行組織觀察。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 夾雜物聚集引起的起皮缺陷

圖1所示為65Mn冷軋鋼板表面起皮形貌，由圖1(a)可以看出，缺陷部位已經(jīng)全部翹起，呈長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)度約為15mm；圖1(b)顯示缺陷內(nèi)部存在較為明顯的夾雜物，且尺寸較大，夾雜物群的尺寸在1.13～2.90mm，已壓入基體，成簇集狀分布。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在基體表面破損翹起處的夾雜物形貌一般呈局部聚集的不規(guī)則點(diǎn)狀或條帶狀。此類夾雜主要為結(jié)晶器保護(hù)渣﹑耐火材料形成的夾渣和卷渣以及鋼中氧化物與夾渣的反應(yīng)產(chǎn)物。由于覆蓋住夾雜物表面的金屬薄層與鋼板基體的結(jié)合力較弱，在冷軋過(guò)程中此薄層受力后與夾雜物交界面分離翹起，而夾雜物則進(jìn)一步壓入基體或脫落，在該部位形成不規(guī)則狀小凹坑。

2.2 氧化通道引起的起皮缺陷

由圖2所示的缺陷處SEM形貌與能譜結(jié)果可知，裂紋處存在大量氧化鐵和少量的Si﹑Mn﹑Ca﹑C元素，并未發(fā)現(xiàn)明顯的夾雜物特征。綜合分析該缺陷是由于存在表面缺陷的連鑄坯在高溫持續(xù)加熱過(guò)程中表面的微小裂紋被氧化，隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)，表面裂紋缺陷處的氧化過(guò)程逐漸向基體內(nèi)部發(fā)展，形成類似隧道狀的缺陷，其內(nèi)部為氧化鐵，也稱為氧化通道。由于隧道內(nèi)氧化鐵存在大量孔隙，氧會(huì)與通道附近珠光體中的碳元素結(jié)合，在通道外側(cè)造成脫碳。而組織中的Si﹑Mn等易氧化元素亦會(huì)與氧結(jié)合形成氧化質(zhì)點(diǎn)。近表面層的氧化通道經(jīng)軋制后造成材料表面起皮。

2.3 皮下氣泡引起的起皮缺陷

通過(guò)圖3觀察缺陷邊緣較光滑的過(guò)渡區(qū)域并非氧化鐵壓入所呈現(xiàn)的氧化鐵顆粒的疏松狀態(tài)，而是在軋制過(guò)程中氣泡受軋制力的作用沿軋向延伸的同時(shí)擠向兩側(cè)，兩側(cè)在內(nèi)部氣體氣流的作用下形成光滑面。最終氣體由鋼板表面逸出，導(dǎo)致表皮翹起產(chǎn)生針孔狀缺現(xiàn)分層并最終導(dǎo)致起皮缺陷。

2.4 氧化鐵皮壓入引起的起皮缺陷

本試驗(yàn)用50Mn鋼氧化鐵皮壓入引起起皮主要為二次氧化鐵皮，其產(chǎn)生在粗軋及傳送過(guò)程中，由于高壓水除鱗不凈導(dǎo)致進(jìn)入精軋后表面的氧化鐵皮壓入鋼板表面。此缺陷由熱軋遺傳至冷軋，由于表面的氧化鐵皮已被壓實(shí)，酸洗過(guò)程中未能完全洗凈，部分已脫落形成麻坑，部分與基體結(jié)合程度減弱，在后續(xù)的軋制過(guò)程中未脫落部分受軋制力作用表面流動(dòng)與基體不同步，導(dǎo)致鋼板表面形成起皮缺陷。

圖1

圖2

圖3

3、結(jié)論

3.1 引起翹皮缺陷的夾雜物主要為漂浮在鋼液表面的保護(hù)渣進(jìn)人鋼液中形成夾渣，在最后凝固處聚集大量的夾雜物。在生產(chǎn)中應(yīng)減少拉速和溫度的變化，防止中間包水口堵塞，避免結(jié)晶器液位波動(dòng)；在澆注過(guò)程中進(jìn)行全程保護(hù)，改善結(jié)晶器保護(hù)渣的潤(rùn)滑和傳熱性能，防止吸氣卷渣；從保護(hù)渣成分的選取到出鋼擋渣整個(gè)工藝和生產(chǎn)過(guò)程加強(qiáng)管理，定期對(duì)擋渣設(shè)備進(jìn)行檢查與維修。

3.2 異常組織引起的翹皮缺陷，典型形貌特征是由于淬火深度不夠，未達(dá)到理想的馬氏體組織深度，表面存在很薄的馬氏體組織。在馬氏體組織與鐵素體﹑珠光體分界面處，由于兩部分不能協(xié)調(diào)一致地變形，馬氏體抗塑性變形能力差，引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生微裂紋，以致出現(xiàn)翹皮缺陷。采取的主要措施包括：設(shè)計(jì)合理的鋼種成分，適當(dāng)提高錳含量，使得MS降低；選取合適的淬火冷卻介質(zhì)，采用鹽水冷卻，提高冷卻速度。

3.3 在軋制過(guò)程中氣泡受軋制力的作用沿軋向延伸最終由鋼板表面逸出，導(dǎo)致表皮翹起，產(chǎn)生針孔狀缺陷。預(yù)防和減少皮下氣泡缺陷應(yīng)盡量減少鋼液與空氣的接觸時(shí)間，將鋼液的溶氧量控制在合理范圍內(nèi)，避免煉鋼時(shí)脫氧不良現(xiàn)象的產(chǎn)生；設(shè)計(jì)合理的烘烤方案，制定合理的鋼包和中間包烘烤參數(shù)如溫度﹑時(shí)間等。

3.4 近表面層的氧化通道經(jīng)軋制后造成材料表面翹皮。避免氧化通道的產(chǎn)生應(yīng)盡量減少鑄坯表面細(xì)小裂紋缺陷；在鋼坯上進(jìn)行防氧化處理，如刷涂抗氧化涂料等。

總而言之，冷軋板表面起皮是冷軋產(chǎn)品中常見的一種缺陷，嚴(yán)重影響冷軋板的質(zhì)量和性能。隨著汽車﹑家電行業(yè)的發(fā)展對(duì)冷軋板的需求越來(lái)越大對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。這就要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中必須對(duì)進(jìn)一步控制冷軋板表面起皮。

[1]吳艷萍，顏云輝，王永慧，李駿.冷軋帶鋼表面質(zhì)量評(píng)價(jià)模型構(gòu)造方法[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，11：1624-1627.

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