肖同達，孔勇江，謝 輝，馬 赟

（1.寶鋼股份武鋼有限煉鋼廠，湖北 武漢 430080；2.武鋼新日鐵（武漢）鍍錫板有限公司，湖北 武漢 430080）

鍍錫板也叫“馬口鐵”，主要用于食品罐及飲料罐等包裝行業(yè)，鋼基板表面缺陷及內(nèi)部細小的夾雜在成罐過程及罐裝食品保存過程中，會形成沖壓開裂和腐蝕孔洞，從而導致漏液[1]。實際生產(chǎn)過程中鍍錫板常會出現(xiàn)一種點狀缺陷，嚴重影響了鍍錫板的表面質(zhì)量及使用性能，造成批量改判。通過JSM-6610 型掃描電鏡和能譜儀對缺陷部位進行分析，發(fā)現(xiàn)缺陷部位存在O、Al、Si、Na、F、Ba 等元素，因為含Na、F 等結晶器保護渣指向性元素，判斷該缺陷是鋼基板遺傳而來的，因此對鋼質(zhì)夾雜引起的點狀缺陷機理進行了綜合性分析和改進。

1 缺陷形貌及試驗方法

1.1 點狀缺陷宏觀形貌

該類型缺陷在鍍錫板及原板上表現(xiàn)為針尖大小的黑點，部分缺陷表現(xiàn)為沿軋制方向兩個間隔的黑點，如圖1（a）所示；部分缺陷表現(xiàn)為沿軋制方向一個橢圓形白斑，白斑的頂部或中間位置有一個黑點，如圖1（b）所示；還有一種點狀缺陷形貌表現(xiàn)為小白點，在日光下不易觀察到，但在表面檢測頻閃儀下觀察比較清晰，主要發(fā)生在高錫板表面，如圖1（c）所示。

圖1 鍍錫板表面點狀缺陷宏觀形貌

點狀缺陷在帶鋼上、下表面，寬度方向上隨機分布，無明顯規(guī)律，部分缺陷在帶鋼長度方向上1/3 范圍內(nèi)集中出現(xiàn)（帶鋼全長約8000m），后續(xù)逐漸消失；部分缺陷則集中在帶鋼中部2000m～3000m 范圍內(nèi)，頭尾表現(xiàn)正常；部分缺陷則在帶鋼長度方向上隨機分布。

1.2 試驗方法及結果分析

通過JSM-6610型掃描電鏡和能譜儀對不同類型的點狀缺陷進行微觀分析，用體式顯微鏡放大60～200倍視場下觀察缺陷形貌。

（1）對圖1（a）所示的缺陷樣板進行微觀分析如圖2 所示，兩個點狀缺陷之間相互連接，單個缺陷點長度約200um，寬度約150um，缺陷處輪廓清晰，邊界沒有規(guī)則，呈鋸齒狀，有包覆性特征。缺陷點含O、Al、Ca、Na、Ba 等元素，證實該類型缺陷由鋼基體遺傳來的。

圖2 缺陷樣板的微觀形貌圖

（2）對如圖1（b）所示的缺陷樣板進行微觀分析如圖3 所示，缺陷長度約300um，寬度約100um，邊界輪廓情況與圖2 相同。缺陷點處含O、Al、F、Ca、Ba、Na 等元素，證實缺陷由鋼基體遺傳來的。

圖3 缺陷樣板的微觀形貌圖

（3）對圖1（c）所示的缺陷樣板進行微觀分析如圖4 所示，缺陷長度200um～500um，寬度約100un，邊界輪廓情況與圖2 相同。缺陷點處含O、Al、Ca 等元素，證實缺陷由鋼基體遺傳來的。

圖4 缺陷樣板的微觀形貌圖

1.3 其他類型點狀缺陷

鍍錫板生產(chǎn)過程中，帶鋼表面會出現(xiàn)其它類型的點狀缺陷。如導電輥表面狀態(tài)異常[3]，導致錫層破壞的一種“燒點”缺陷,而異物附著類缺陷缺陷在帶鋼表面發(fā)生位置、大小和數(shù)量不固定，因異物種類不同而表現(xiàn)出不同形貌；鍍錫后出現(xiàn)在帶鋼表面的點狀污跡（小白點），與帶鋼表面乳化液的快速揮發(fā)相關[2]。此類缺陷宏觀形貌與鋼質(zhì)夾雜缺陷相似，在掃描電鏡下的輪廓對比容易辨識區(qū)分。

2 鋼質(zhì)夾雜缺陷產(chǎn)生的機理分析及改進措施

2.1 點狀缺陷產(chǎn)生的機理

缺陷部位含Na、F 等結晶器保護渣指向性元素，結合缺陷的形貌特征及分布規(guī)律，證實該類型點狀缺陷是由于煉鋼工序連鑄環(huán)節(jié)結晶器內(nèi)鋼液卷渣引起。連鑄中包內(nèi)的鋼水通過浸入式水口流入結晶器，保護渣覆蓋在鋼液表面，從側孔流出的鋼流碰到初始凝固坯殼后形成上升流和下降流[3]，理想情況下的穩(wěn)定流場能夠保持結晶器液面的相對穩(wěn)定。在水口堵塞、拉速變動、氬氣流量變化、中包噸位波動等連鑄異常時，會引起結晶器內(nèi)流場的變化。結晶器內(nèi)鋼液上升流過強時，形成的折返流沖擊彎月面，增加了鋼渣界面流速，結晶器液態(tài)渣卷入鋼液被初始坯殼捕獲后形成皮下夾雜缺陷；結晶器內(nèi)氬氣流量過大時，水口側孔鋼水流速會增加，一部分氬氣泡隨鋼流做循環(huán)流動，一部分較大的氬氣泡在浮力作用下上升到鋼渣界面，氬氣泡的破裂對鋼渣界面造成沖擊，形成卷渣；鋼流從水口側孔快速流出時，側孔上方會形成很強的負壓，在大氣壓力的作用下，液態(tài)渣沿著水口外壁進入負壓區(qū)，同樣會引起皮下夾渣缺陷。

2.2 保護渣類點狀缺陷的改進措施

2.2.1 控制結晶器折返流對鋼液面的沖擊

（1）浸入式水口插入深度優(yōu)化。穩(wěn)定狀態(tài)下結晶器內(nèi)上升流流速過高，會引起鋼渣界面處流速的增加，鋼水卷渣的風險增大。結晶器表面鋼液流速與浸入式水口的插入深度成反比，增加水口插入深度可有效降低結晶器內(nèi)鋼液卷渣風險，同時降低浸入式水口側孔上部負壓吸渣風險。

（2）確保連鑄過程穩(wěn)態(tài)澆鑄。保持拉速及氬氣的恒定操作,確保結晶器流場穩(wěn)定，當水口堵塞導致結晶器液面波動大時，對應長度鑄坯作降級處置。

2.2.2 減少氬氣泡對鋼渣界面的沖擊

氬氣流量的設定值非常重要，氬氣流量過小起不到密封的作用，鋼液二次氧化導致水口堵塞加??；氬氣流量過大時上浮氣泡會對鋼渣界面造成沖擊卷渣，同時增大的鋼液上升流速也會增加鋼水卷渣風險。結合煉鋼廠連鑄環(huán)節(jié)生產(chǎn)實際，將三部分氬氣總流量由23L/min 降低到16L/min。

2.2.3 連鑄結晶器保護渣優(yōu)化

相同條件下，結晶器保護渣抗剪切（折返流）能力越強，鋼液卷渣的風險越低。適當提高保護渣的粘度、堿度、熔點等理化指標，提高連鑄結晶器保護渣液渣表面張力，降低非穩(wěn)態(tài)澆鑄下保護渣被卷入鋼液的風險。優(yōu)化前后保護渣成份見表1，保護渣粘度由0.285pa.s 增加到0.351pa.s，熔點由1100℃提升到1152℃。

表1 結晶器保護渣成份優(yōu)化

2.2.4 提高結晶器液面控制精度

結晶器液面控制系統(tǒng)由檢測系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成。其中，執(zhí)行系統(tǒng)是液壓缸通過機械機構對塞棒進行升、降調(diào)節(jié)，達到控流目的。塞棒機械機構長期在高溫、粉塵環(huán)境中動作，滑動面易磨損導致結晶器液面控制精度下降。開展電器及檢測系統(tǒng)有效維護，機械機構修復標準優(yōu)化更新，結晶器液面波動±1mm 的比例提高了15%。

3 改進效果

改進后，鍍錫板冷軋帶鋼表面渣類點狀缺陷得到有效控制，鍍錫板表面質(zhì)量得到大幅度改善，產(chǎn)品改判率由0.75%降至0.05%，經(jīng)濟效益顯著。

4 結論

（1）對鍍錫板冷軋帶鋼表面黑色點狀缺陷分析表明，該缺陷主要是由于連鑄結晶器流場控制不當造成。

（2）黑色點狀缺陷是由于連鑄結晶器內(nèi)鋼水流場不穩(wěn)定及保護渣適用性不良，結晶器保護渣卷入鋼液，形成皮下夾渣鑄坯缺陷經(jīng)軋制形成。

（3）通過對連鑄結晶器環(huán)節(jié)設備、原料及工藝的控制，如提高塞棒控制精度、優(yōu)化保護渣理化性能、選擇合適的水口插入深度及合理控制氬氣流量等措施，鍍錫板冷軋帶鋼表面點狀夾雜缺陷發(fā)生率明顯降低。