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        鍍錫板表面白線缺陷分析及改善

        2021-06-07 02:22:36供稿崔宏濤高洪剛CUIHongtaoGAOHonggang
        金屬世界 2021年3期

        供稿|崔宏濤,高洪剛 / CUI Hong-tao, GAO Hong-gang

        鍍錫板是制作食品及飲料包裝盒的重要原材料,現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的電鍍錫板是以冷軋優(yōu)質(zhì)低碳鋼作基板,采用電鍍的方法在鋼板的兩面均勻地鍍上較薄的錫層,鍍錫層經(jīng)過軟熔后形成錫所特有的光滑表面[1],從而鋼的強(qiáng)度和成形性與錫的耐蝕性、錫焊性和美觀外表完美的結(jié)合在一起。由于鍍錫板主要用于各種食品及飲料等的外包裝盒,鍍錫板表面有劃傷、白線、銹蝕等缺陷將會影響用戶的使用,因此用戶對板材的表面缺陷的控制有很高的質(zhì)量要求。

        生產(chǎn)流程及白線缺陷形貌

        鍍錫板生產(chǎn)流程

        鍍錫板生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多,工藝控制難點多。生產(chǎn)工藝流程為:煉鋼—熱連軋—酸洗—冷軋—脫脂—退火—平整—鍍錫。

        外觀形貌

        白線在脫脂后即可發(fā)現(xiàn),較為輕微,鍍錫后因反光而明顯(見圖1)。白線多為沿軋制方向長度2~30 cm,無明顯分布規(guī)律,手感粗糙,失去了Sn層的光澤度,少數(shù)嚴(yán)重處有少量肉眼可見分層、脫皮,可以撕下。

        檢驗結(jié)果及討論

        金相及掃描分析

        對缺陷位置取樣進(jìn)行金相檢驗。如圖2所示,金相分析顯示試樣表面及基體顯微組織為F+P組織。對試樣表面缺陷處及基體顯微組織進(jìn)行分析,結(jié)果表明起皮附近夾雜物B類(氧化鋁)1.0級,C類(硅酸鹽)2.0級,D類(大顆粒氧化物)1.0級。顯而易見,缺陷處夾雜物級別及尺寸較高,尤其是C類夾雜物級別偏高,且在缺陷處分布密集。夾雜物聚集導(dǎo)致塑性變差從而破環(huán)了鋼基體連續(xù)性,在軋制過程中容易造成分層、起皮。

        經(jīng)超聲波清洗后在掃描電子顯微鏡下觀察表面條帶狀缺陷部位形貌,并利用能譜儀對缺陷部位及遠(yuǎn)離缺陷部位成分進(jìn)行定性分析。

        樣品表面缺陷部位形貌見圖3,缺陷部位存在明顯層狀撕裂特征,對缺陷位置做能譜分析,缺陷部位成分主要含有O、Fe、Sn等元素,個別點含有Al、Si、Ca、Mn等元素(見圖4和表1);遠(yuǎn)離缺陷部位成分主要含有O、Fe、Sn元素(見圖5和表2)

        圖1 白線缺陷樣品形貌宏觀照片

        圖2 缺陷截面金相照片

        圖3 表面缺陷位置微觀形貌

        圖4 缺陷位置微觀形貌及能譜分析點

        表1 樣品表面缺陷部位主要成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

        圖5 遠(yuǎn)離缺陷位置微觀形貌及能譜分析點

        表2 樣品表面遠(yuǎn)離缺陷部位主要成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

        夾雜物

        從缺陷形貌分析,此次缺陷有不規(guī)則的顆粒狀形貌,同時在黑色區(qū)域缺陷內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有Al、Ca、Si等元素,這與本鋼低碳鋼中使用的保護(hù)渣成分中含量較大的SiO2及CaO成分基本相同(表3)。分析認(rèn)為此缺陷是由煉鋼夾雜造成的,主要為保護(hù)渣卷入所致[2]。這些夾雜由于分布聚集在鋼板基體表層與內(nèi)部,經(jīng)過軋制,暴露出表面,夾雜嚴(yán)重的位置產(chǎn)生沿著軋制方向的白線、甚至起皮。

        表3 保護(hù)渣成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

        鐵粉及氧化鐵皮

        從試樣缺陷位置與遠(yuǎn)離缺陷位置的成分對比發(fā)現(xiàn),缺陷處Sn含量低、Fe與O含量較高,推斷為冷軋過程與平整過程脫落的鐵粉及氧化鐵皮壓入造成。經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤,對缺陷卷進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,出現(xiàn)白線、翹皮的產(chǎn)品80%為軋制末期產(chǎn)生。

        規(guī)格厚度

        相同工藝生產(chǎn)的基板在鍍鋅用戶使用過程中并未發(fā)現(xiàn)白線、翹皮缺陷。對此用戶產(chǎn)品經(jīng)過連續(xù)一個月生產(chǎn)的1000卷統(tǒng)計(見圖6),出現(xiàn)白線、翹皮缺陷的多數(shù)為厚度0.17~0.30 mm規(guī)格產(chǎn)品,0.35 mm以上的規(guī)格出現(xiàn)白線、翹皮的缺陷較少,缺陷比例隨著規(guī)格增厚而減少。因此推斷是由于產(chǎn)品規(guī)格過薄而經(jīng)過軋制使得產(chǎn)品內(nèi)部缺陷夾雜放大而形成白線、起皮缺陷。

        圖6 不同厚度規(guī)格白線缺陷數(shù)量分布圖

        工藝改善

        保護(hù)渣控制

        在嚴(yán)格執(zhí)行原保護(hù)渣控制要求基礎(chǔ)上,采用電子攪拌加快保護(hù)渣上浮,減少鋼水中保護(hù)渣的殘留[3]。

        氧化鐵皮及鐵粉

        優(yōu)化精軋機(jī)軋輥制度,保證軋輥質(zhì)量;適當(dāng)提高酸洗液溫度,降低酸洗速度減少氧化鐵皮殘留[4];定期檢查平整輥表面質(zhì)量,減少鐵屑脫落。

        工藝改善前后的白線、翹皮缺陷統(tǒng)計:改善前白線、翹皮缺陷降級率為2.90%;改善后白線、翹皮缺陷降級率為0.33%,降低降級率2.57%。

        結(jié)束語

        在煉鋼、冷軋生產(chǎn)過程中的夾雜、氧化鐵皮是出現(xiàn)白線、起皮的內(nèi)生原因,由于最終產(chǎn)品厚度規(guī)格過薄而在軋制過程中將缺陷顯露出來,并且鍍錫板厚度規(guī)格過薄從而鍍層過薄使得缺陷無法遮蓋。通過煉鋼過程加快凝固冷卻速度并加入電子攪拌、優(yōu)化酸軋軋輥管理制度、提高酸洗液溫度等工藝措施,使白線、翹皮缺陷的降級比例降低了2.57%。

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